Методика поверки «ТЕНЗОРЕЗИСТОРЫ ФОЛЬГОВЫЕ ФКПВ» (МП 3.28.001-2015)

Федеральное государственное унитарное предприятие «ЦЕНТРАЛЬНЫЙ АЭРОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени профессора Н.Е. Жуковского»

УТВЕРЖДАЮ

.В. Петроневич

МЕТОДИКА ПОВЕРКИ

МП 3.28.001-2015

Инженер сектора № 3 НИО-7

Д.М. Богатырев

Начальник сектора № 3 НИО-7

С.В. Дыцков

Настоящий документ разработан в соответствии с положениями рекомендации по межгосударственной стандартизации РМГ 51-2002 «Государственная система обеспечения единства измерений. Документы на методики поверки средств измерений. Основные положения», распространяется на тензорезисторы фольговые ФКПВ (далее - тензорезисторы) при проведении первичной поверки при выпуске из производства, а также при внеочередной поверке после истечения срока годности партии или группы тензорезисторов.

Тензорезисторы фольговые ФКПВ (далее ФКПВ) предназначены для измерения деформаций в деталях машин и конструкций, при статических и динамических нагрузках. Тензорезисторы применяются также в качестве чувствительного элемента для датчиков различного назначения, предназначены для разовой наклейки.

• 1.1 При проведении поверки должны быть выполнены следующие операции и применены средства поверки с характеристиками, указанными в таблице 1.

Таблица 1

Примечание - Допускается применять средства поверки, не приведенные в перечне, но обеспечивающие определение (контроль) метрологических характеристик поверяемых средств измерений с требуемой точностью.

• 1.2 Средства измерений, применяемые при поверке, должны иметь действующие свидетельства о поверке, испытательное оборудование должно быть аттестовано.

• 1.3 При получении отрицательного результата любой из операций по таблице 1 поверку тензорезисторов рекомендуется прекратить; последующие операции поверки проводят, если отрицательный результат предыдущей операции не влияет на достоверность поверки последующего параметра.

• 2.1 В качестве персонала, выполняющего поверку, допускаются лица с высшим образованием и (или) дополнительным профессиональным образованием в области обеспечения единства измерений в части проведения поверки (калибровки) средств измерений.

• 2.2 Персонал, выполняющий поверку, должен иметь опыт практической работы на аналогичных средствах измерений.

• 2.3 К работам по поверке могут быть допущены лица, ознакомившиеся с документацией на тензорезисторы и прошедшие инструктаж по технике безопасности и безопасной работе с электрооборудованием напряжением до 1000 В.

• 3.1 Перед проведением поверки следует изучить эксплуатационную документацию на поверяемые тензорезисторы и приборы, применяемые при поверке.

• 3.2 Предельно допустимые концентрации растворителей (ацетона, спирта этилового и т.д.) в рабочей зоне при наклейке тензорезисторов должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.004.

• 3.3 Наклейка тензорезисторов должна проводиться в помещении, снабженном приточно-вытяжной вентиляцией, средствами пожаротушения и водоснабжения.

• 4.1 При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

Температура воздуха, °C................................................ от 18 до 22

Изменение температуры в течение 1 часа, °C...................... не более 2

Относительная влажность воздуха, %................................ от 30 до 60

Напряжение сети переменного тока, В..............................от 205 до 230

Частота сети, Гц....................................................................50 ± 10

• 4.2 Тензорезисторы должны быть выдержаны в помещении, где будут производиться испытания, не менее 2 часов.

Перед выполнением поверки должны быть выполнены следующие подготовительные работы:

• 5.1 Из упаковки одиночных тензорезисторов методом случайного отбора комплектуются три выборки тензорезисторов:

-100 % партии проведения операций по пункту 6.3.1;

- не менее 10 штук для проведения операций по пунктам 6.3.2 - 6.3.7.

• 5.2 Перед испытаниями по пунктам 6.3.2 - 6.3.7 необходимо:

  • 5.2.1 Наклеить поверяемые тензорезисторы на градировочные балки или образцы в соответствии с инструкцией по наклеиванию.

  • 5.2.2 Выполнить монтаж тензорезисторов во внешнюю измерительную цепь.

• 6.1 Внешний осмотр

При внешнем осмотре тензорезисторов проводится проверка внешнего вида, комплектности, маркировки ФКПВ на соответствие технической документации фирмы-изготовителя, а также должно быть установлено отсутствие видимых загрязнений, расслоений, воздушных пузырьков.

• 6.2 Опробование

Опробование тензорезисторов производится после проведения операций по п. 6.3.1 в следующей последовательности:

• - измерить электрическое сопротивление каждого поверяемого тензорези-стора из выборки с помощью измерительного прибора с классом точности не менее 0,1 % и результаты измерений занести в протокол. В случае качественно проведенной операции наклеивания, изменение электрического сопротивления тензорезисторов относительно начального не должно превышать ± 0,5 %.

• - измерить электрическое сопротивление изоляции с помощью измерителя сопротивления изоляции с диапазоном измерений не менее 200 МОм и погрешностью измерения не более 10 %. Результаты измерений занести в протокол.

Электрическое сопротивление изоляции каждого тензорезистора из выборки должно быть не менее 50, 100 и 200 МОм (в зависимости от группы качества).

• 6.3 Определение (контроль) метрологических характеристик

• 6.3.1.1 Проверка номинального сопротивления тензорезисторов осуществляется методом прямых измерений с помощью омметра цифрового Щ306-1. Результат измерений заносится в протокол.

• 6.3.1.2 Результаты испытаний считаются положительными, если максимальное относительное отклонение сопротивления в партии от номинального не превышает значений, установленных в ТУ (± 1, ± 2 и ± 5 % для групп качества А, Б и В соответственно).

• 6.3.2.1 Произвести три тренировочных (без измерения выходных сигналов) цикла деформирования с деформацией + (1100 ± 50); - (1100 ± 50) млн¹.

• 6.3.2.2 После выполнения тренировочных циклов деформирования исключить из выборки тензорезисторы, на которых образовались вздутия, отслаивания от поверхности балки. При выявлении аномальности выходного сигнала у одного тензорезистора или отклонении от среднего значения более чем на 10 % произвести его замену. При выявлении более одного такого тензорезистора, выборку забраковать и выполнить повторную наклейку.

• 6.3.2.3 Провести один рабочий (с измерением выходных сигналов) цикл деформирования, поочередно нагружая балку изгибающими моментами противоположных знаков, т. е. сначала изгибать в одну, а затем в противоположную сторону.

• 6.3.2.4 Разгрузить балку (е = 0 млн¹) и измерить выходные сигналы тензорезисторов.

• 6.3.2.5 Нагрузить балку до деформации g = +(1000±50) млн'¹ и измерить выходные сигналы тензорезисторов.

• 6.3.2.6 Разгрузить балку до (б = 0 млн'¹) и измерить выходные сигналы тензорезисторов.

• 6.3.2.7 Нагрузить балку до деформации е = -(1000±50) млн'¹ и измерить выходные сигналы тензорезисторов.

• 6.3.2.8 Произвести полное разгружение балки (е = 0 млн¹). Время, затрачиваемое на нагружение балки и определение выходных сигналов тензорезисторов не должно превышать 2 мин.

• 6.3.2.9 По полученным данным выполнить обработку результатов измерений и определить среднее значение К и CKO S_K чувствительности по формулам:

|+£_я|+|-£_я|

К = -±К,       (2)

п ,=1

(3)

где К, - чувствительность i - го тензорезистора;

i - номер тензорезистора, i = 1,2,..., п;

п - объем выборки;

+ £_н, -£_н - значение задаваемой деформации;

c_t(+^£_H), ^,(~^£н) ~ выходные сигналы тензорезистора при значении деформации + £_н, - £_н соответственно.

• 6.3.2.10 Результаты поверки считаются положительными, если определенные значения соответствуют описанию типа:

• - среднее значение чувствительности при нормальных условиях находится в диапазоне от 1,90 до 2,30;

• - СКО чувствительности в группе для групп качества А, Б и В не более 0,02; 0,03 и 0,05 соответственно.

• 6.3.3.1 Нагрузить балку с установленными тензорезисторами на установке УГТ-1 до деформации ^е = (1°⁰⁰±⁵⁰) млн¹ за время не более 60 с и измерить начальные значения выходных сигналов тензорезисторов в течение последующего времени не более 60 с.

• 6.3.3.2 Выдержать балку в нагруженном состоянии в течение 60 мин, после чего измерить выходные сигналы тензорезисторов .

• 6.3.3.3 Разгрузить балку.

• 6.3.3.4 По полученным данным рассчитать часовую ползучесть для каждого тензорезистора 77_г, среднее значение П и СКО S_n часовой ползучести для группы по формулам:

^aW.W.lQO;

4.(0)          _ш

Ь-1          (6)

• 6.3.3.5 Результаты поверки считаются положительными, если:

• - среднее значение часовой ползучести при нормальных условиях для групп качества А, Б и В не выходит за пределы ± 0,5; ± 2,0 и ± 10,0 %;

• - СКО часовой ползучести при нормальных условиях для групп качества А, Б и В не более 0,2, 0,5 и 1,0 % соответственно.

• 6.3.4.1 Балку с тензорезисторами нагреть до максимальной температуры (80 °C) со скоростью не более 2 °С/мин.

• 6.3.4.2   Установкой УГТ-1 нагрузить балку до деформации е = (1000 ±50) млн _{за В}р_{емя не} б_олее 60 с и измерить начальные значения выходных сигналов тензорезисторов в течение последующего времени не 60 с.

  £(0) более

  после

• 6.3.4.3 Выдержать балку в нагруженном состоянии в течение 60 мин, чего измерить выходные сигналы тензорезисторов.

• 6.3.4.4 По полученным данным рассчитать часовую ползучесть для каждого тензорезистора, среднее значение и СКО часовой ползучести для группы при максимальной температуре по формулам (4), (5) и (6).

• 6.3.4.5 Результаты поверки считаются положительными, если:

• - среднее значение часовой ползучести при максимальной температуре для групп качества А, Б и В не выходит за пределы ±1;±2и±5%;

• - СКО часовой ползучести при максимальной температуре для групп качества А, Б и В не более 0,5, 1,0 и 2,0 соответственно.

• 6.3.5.1 Установку УГТ-1 с балкой «чистого изгиба» и установленными на нее тензорезисторами разместить в климатической камере EXCAL 9600H70/30G.

• 6.3.5.2 При температуре ^zo = (²³ выполнить три тренировочных и один рабочий цикл нагружения до деформации - ^±(^1()(,(,±5⁽⁾)-^W77Z

• 6.3.5.3 Балку с тензорезисторами охладить до температуры -10 °C, а затем нагреть до максимальной температуры со ступенями 27; 40; 80 °C. Охлаждение и нагрев проводить со скоростью не более 2°С/мин на каждую ступень. На каждой ступени провести рабочий цикл нагружения до деформации ^£».

• 6.3.5.4 Для каждого тензорезистора на каждой ступени рассчитать значение функции влияния температуры на чувствительность по формуле:

  

К,                                               t,

где "^J - чувствительность при температуре ⁷;

j - номер ступени температуры, j = 1,2,..., 5.

• 6.3.5.5 По полученным данным рассчитать выборочное среднее значение функции влияния для каждой ступени и выборочное СКО для максимальной температуры. Используя полученные средние значения, методом наименьших квадратов рассчитать коэффициенты Bi и В₂ аппроксимирующего полинома первой степени по формуле (8):

  Ф(7) = B_l+B₂t

  (8)

Рассчитать СКО погрешности аппроксимации по формуле:

где      расчетное значение функции влияния температуры на чувствительность;

^Ф' - выборочное среднее значение функции влияния температуры на чувствительность;

j - номер ступени,] = 1, 2,..., 5.

• 6.3.5.6 Результаты поверки считаются положительными, если СКО погреш-ности аппроксимации ^аф для групп качества А, Б и В не более 0,02; 0,05 и 0,10 соответственно.

• 6.3.6.1 В процессе определения ТХС в качестве образца для установки тен-зорезисторов использовать балку «чистого изгиба», которая не должна подвергаться внешней механической деформации.

• 6.3.6.2 Определение ТХС проводить при охлаждении образца, при этом выполнить следующие операции:

- образец с установленными тензорезисторами нагреть до максимальной температуры, равной плюс 80 °C;

- охладить образец со скоростью от 4 до 6 °С/мин ступенями «+ 80, + 60, + 40, + 23, 0, - 20, - 40, - 50 °C»;

- на каждой ступени после установления температурного равновесия измерить температуру и выходные сигналы тензорезисторов, принимая за начальное сопротивление тензорезисторов его сопротивление при температуре 23 °C. Время выдержки на каждой ступени не должно превышать 10 минут.

• 63.6.3 По полученным данным определить выборочное среднее значение выходных сигналов £ (^) для каждой ступени и выборочное CKO S, для максимальной температуры 80 °C.

• 6.3.6.4 Используя полученные значения ^(t_t) методом наименьших квадратов рассчитать коэффициенты с₁₉с₂,с₃ аппроксимирующего полинома

£(/) = С_г • 0 - 23) + С₂ • (t² - 23²) + С₃ • (Z³ - 20³) . (10)

• 6.3.6.5 Полином (11) преобразовать в полином, приведенный к температуре 23 °C:

^(O = C_o+Cj-r + C₂-/²+C₃^³,(ll)

где С_о = -(С\ • 23 + С₂ • 23² + С₃ • 23³)

• 6.3.6.6 Результаты поверки считаются положительными, если СКО погрешности аппроксимации для групп качества А, Б и В не более 10; 40 и 100 мкОм/Ом соответственно.

• 6.3.6.1 Образец с установленными тензорезисторами нагреть со скоростью не более 2 °С/мин до максимальной температуры плюс 80 °C и определить значения выходных сигналов тензорезисторов (0), выдержать в течение 1 ч и определить значения выходных сигналов тензорезисторов (1).

• 6.3.6.2 Для каждого тензорезистора дрейф выходного сигнала за 1 час рассчитать по формуле:

Д(1) = ^(1)-^(0)        (12)

• 6.3.6.3 По полученным данным рассчитать выборочные средние значения дрейфа и выборочное СКО.

• 6.3.6.4 Результаты поверки считаются положительными, если:

• - среднее значение часового дрейфа выходного сигнала при максимальной температуре для групп качества А, Б и В не выходит за пределы ± 20; ± 100 и

± 500 мкОм/Ом соответственно;

• - СКО часового дрейфа выходного сигнала при максимальной температуре для групп качества А, Б и В не более 5; 20 и 60 мкОм/Ом соответственно.

Тензорезисторы, прошедшие поверку с положительными результатами, признаются годными, и допускаются к применению. На партию тензорезисторов выдается свидетельство о поверке, в паспорте ставится оттиск клейма о поверке.

В случае отрицательных результатов поверки на партию тензорезисторов выдается извещение о непригодности, в паспорте на партию делается соответствующая запись.

10