Методика поверки «АКСЕЛЕРОМЕТРЫ ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЕ ЦИФРОВЫЕ СКВАЖИННЫЕ АТЦС-01» (МП 2530-0202-2015)

АКСЕЛЕРОМЕТРЫ ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЕ ЦИФРОВЫЕ СКВАЖИННЫЕ АТЦС-01

Методика поверки

МП 2530-0202-2015

Руководитель отдела 253

Санкт-Петербург

2015

• 1. ВВЕДЕНИЕ

ЕЕ Настоящая методика поверки распространяется на акселерометры трехкомпонентные цифровые скважинные АТЦС-01 (далее АТЦС-01) и определяет методы и средства первичной и периодической поверки

• 1.2.   Перед началом работы необходимо ознакомиться с настоящей методикой поверки, эксплуатационной документацией на АТЦС-01, техническим описанием средств измерений и оборудования, используемых при проведении поверки.

• 1.3.   В тексте настоящей методики поверки использованы ссылки на следующие нормативные документы:

• - ГОСТ 8.577-2002 ГСИ. «Государственная поверочная схема для средств измерений линейных ускорений и плоского угла при угловом перемещении твердого тела»;

• - ГОСТ Р 8.852-2013 «Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений единиц длины, скорости, ускорения и плоского угла для сейсмометрии».

1.4. В тексте программы используются следующие сокращения:

• 2. ОПЕРАЦИИ ПОВЕРКИ

Таблица 2.1

• 3. СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

Таблица 3.1

Допускается применение других средств поверки, обеспечивающих требуемую точность измерений, со свидетельствами о поверке с неистекшим сроком действия.

• 4. Условия проведения поверки

• 4.1.    Условия поверки

• -  температура окружающего воздуха                                (20±5) °C;

• -  относительная влажность воздуха                                 (65±25)%;

• - атмосферное давление                                   (0,10 НОД 1) МПа.

• 4.2.   Напряжение питания акселерометра АТЦС-01 24 В±10% постоянного тока. При проведении поверки должны быть выполнены требования безопасности, указанные в эксплуатационной документации на испытуемое средство измерений и на эталонное и испытательное оборудование.

• 4.3.   Сотрудники, проводящие поверку, должны изучить правила работы с испытуемым средством измерений и обладать соответствующей квалификацией для работы с эталонным и испытательным оборудованием.

• 5. Методы поверки

• 5.1.   При проведении внешнего осмотра должно быть установлено:

-отсутствие видимых внешних повреждений деталей и механизмов гравиметра, влияющих на его эксплуатационные характеристики, и внешний вид;

• 5.2.   При проверке комплектности должно быть установлено ее соответствие перечню, который приведен в эксплуатационной документации

• 5.3.   При проведении опробования должна быть установлена работоспособность АТЦС-01.

• 5.4.   Подтверждение соответствия программного обеспечения

• 5.4.1. Проверка номеров версии автономного ПО

Включить АТЦС-01 и проверить номер версии автономного ПО на вкладке «Информация». Номер версии ПО должны быть не ниже приведенных в таблице 5.1. Таблица 5.

АТЦС-01 считается прошедшим поверку по пункту 5.4 МП, если номера версий встроенного и внешнего ПО не ниже приведенных в таблице 5.1.

• 5.5. Проверка максимальной амплитуды измеряемого ускорения каждого канала преобразования

• 5.5.1.  Подготовить АТЦС-01 к работе в соответствии с РЭ.

Подключить к блоку сбора данных БСД источник питания постоянного тока 24 В и через кабель USB технологический компьютер в соответствии со схемой электрической подключения АТЦС-01.00.00.00.00035.

Блок акселерометров установить на юстировочно-фиксирующее устройство поворотного стола эталонной установки ДЦ-3 таким образом, чтобы направление измерительной оси компонента акселерометра Z совпадало с направлением оси вращения стола.

• 5.5.2.  В соответствии с руководством по эксплуатации установки ДЦ-3 совместить центр масс чувствительного элемента для компонента X АТЦС-01 с осью вращения поворотного стола и провести балансировку центрифуги.

• 5.5.3.  Задать амплитуду воспроизводимого ускорения Л/щ=10 м/с² и частоту воспроизводимого ускорения f=\ Гц. С помощью технологического компьютера и тестовой программы провести измерения амплитуды выходного сигнала компонента X акселерометра АТЦС-01. Результат измерений Ах занести в табл.5.5.1.

Таблица 5.5.1

• 5.5.4.  Повторить операции по п. 5.5.3 для амплитуд ускорения 20, 30, 40 и 44 м/с².

• 5.5.5.  Повторить операции по п.п. 5.5.2 - 5.5.4 для компонента У акселерометра.

• 5.5.6.  Блок акселерометров установить на юстировочно-фиксирующее устройство поворотного стола эталонной установки ДЦ-3 таким образом, чтобы направление измерительной оси компонента акселерометра Z было перпендикулярно оси вращения стола.

• 5.5.7.  Повторить операции по п.п. 5.5.2 - 5.5.4 для компонента Z акселерометра.

• 5.5.8.  АТЦС-01 считается прошедшим поверку, если предел максимального значения амплитуды измеряемого ускорения с учетом 10% производственного запаса составляет 44 м/с²

• 5.6. Проверка динамического диапазона в полосе частот 0,1 - 35 Гц

• 5.6.1.  Установить два экземпляра АТЦС-01 на фундамент массой не менее 15 т на расстоянии не более 10 см друг от друга. Оси X и Y должны быть попарнопараллельны. Ориентация осей по сторонам света произвольная.

• 5.6.2.  Провести синхронную регистрацию естественного сейсмического шума в течение не менее 10000 с (из расчета 100 выборок по 100 с). Измерения рекомендуется проводить в ночное время, когда уровень естественного сейсмического шума минимален.

• 5.6.3.  По полученным данным рассчитать спектр некогерентной плотности мощности сигнала для обоих временных рядов для выборки длиной 100 с по формуле

^²(/) = (l-f(/))Gt(/)

где /(/)- функция когерентности двух зарегистрированных при синхронных измерениях сигналов, G²(f) - спектральная плотность мощности сигналов (средняя). Порядок расчета приведен в <Дж. Бендат, А. Пирсол Прикладной анализ случайных данных - М. “Мир”, 1989>

• 5.6.4. Рассчитать среднее квадратическое значение уровня собственных шумов в полосе частот 0,1 - 35 Гц по формуле

  

  СП

  у 35-ОД

  35 £ /=о,1

где Т= 100 с - длина одиночной выборки

Рассчитать динамический диапазон в полосе частот 0,1 - 35 Гц по формуле

где А_тах - максимальное значение амплитуды измеряемого ускорения, определенной по п.

4.2.

• 5.6.6. АТЦС-01 считается прошедшим поверку, если значение D не менее 100 дБ.

• 5.7. Проверка рабочего диапазона частот

• 5.7.1.  Блок акселерометров установить на юстировочно-фиксирующее устройство поворотного стола эталонной установки НЦ-3 таким образом, чтобы направление измерительной оси компонента акселерометра Z совпадало с направлением оси вращения стола.

• 5.7.2.  В соответствии с руководством по эксплуатации установки НЦ-3 совместить центр масс чувствительного элемента для компонента X с осью вращения поворотного стола и провести балансировку центрифуги.

• 5.7.3.  Задать амплитуду воспроизводимого ускорения Аодз=1 м/с² и частоту воспроизводимого ускорения /=0,1 Гц. С помощью технологического компьютера и тестовой программы провести измерения амплитуды выходного сигнала компонента X акселерометра АТЦС-01. Результат измерений Ах занести в табл.5.7.1.

Таблица 5.7.1

• 5.7.4.   Повторить операции по п. 5.7.3 для частот 0,2, 0,5, 1, 2, 5, 10, 20 и 30 Гц.

• 5.7.5.   Повторить операции по п.п. 5.7.2-5.7.4 для компонента Yакселерометра.

• 5.7.6.  Блок акселерометров установить на юстировочно-фиксирующее устройство поворотного стола эталонной установки ДЦ-3 таким образом, чтобы направление измерительной оси компонента акселерометра Z было перпендикулярно оси вращения стола.

• 5.7.7.  Повторить операции по п.п. 4.10.2 - 4.10.4 для компонента Z акселерометра.

• 5.7.8.  Установить на подвижную платформу УСГ-1 и подготовить к работе акселерометр 8306.

• 5.7.9.  Установить АТЦ на подвижную платформу эталонной установки УСГ-1. Ось X направить по направлению воспроизводимых колебаний.

• 5.7.10. Воспроизвести ускорения амплитудой 0,5 м/с² на частоте 40 Гц. Измерения выходного сигнала акселерометра производить с помощью управляющего-вычислительного комплекса установки УСГ-1.

• 5.7.11. С помощью технологического компьютера и тестовой программы провести измерения амплитуды выходного сигнала компонента X акселерометра АТЦС-01. Результат измерений Ах занести в табл.5.7.1.

• 5.7.12. Повторить операции по п.п. 5.7.10-5.7.11 для частоты 50 Гц.

• 5.7.13. Повторить операции по п.п. 5.7.9-5.7.12 для канала У.

• 5.7.14. Установить на подвижную платформу УСВ-1 и подготовить к работе акселерометр 8306.

• 5.7.15. Установить АТЦ на подвижную платформу эталонной установки УСВ-1. Ориентация осей X и Y произвольная.

• 5.7.16. Воспроизвести ускорения амплитудой 0,5 м/с² на частоте 40 Гц. Измерения выходного сигнала акселерометра производить с помощью управляющего-вычислительного комплекса установки УСВ-1.

5.7А7. С помощью технологического компьютера и тестовой программы провести измерения амплитуды выходного сигнала компонента Z акселерометра АТЦС-01. Результат измерений Az занести в табл.5.7.1.

• 5.7.18. Повторить операции по п.п. 5.7.16-5.7.17 для частоты 50 Гц.

• 5.7.19. По данным табл. 5.7.1 рассчитать относительную амплитудно-частотную характеристику каждого канала по формуле

• 5.7.20. АТЦС-01 считается прошедшим поверку, если значения K_X(y,z)(F) лежат в диапазоне 0,7-1,3.

• 5.8. Проверка неравномерности амплитудно-частотной характеристики каждого канала преобразования в диапазоне рабочих частот

• 5.8.1. По данным табл. 5.7.1 рассчитать для каждого канала неравномерность амплитудно-частотной характеристики каждого канала преобразования в диапазоне рабочих частот по формуле

  Khx(y,z)

  = 20

  lg

  k

  \_n(F) J

АТЦС-01 считается прошедшим поверку, если значения Khx(y,z) не превосходят

Проверка нелинейности амплитудной характеристики на частоте 1 Гц

По данным табл. 5.5.1 для каждого из компонентов акселерометра рассчитать коэффициент нелинейности на частоте 1 Гц по формуле:

где А₄₀ - значение показаний АТЦС-01 при воспроизведении ускорения 40 м/с².

• 5.9.2.  АТЦС-01 считается прошедшим поверку, если значение коэффициента нелинейности на частоте 1 Гц не превосходит минус 70 дБ

  основной допускаемой погрешности каждого канала

• 5.10.  Определение предела преобразования акселерометра

  установить на юстировочно-фиксирующее устройство установки НЦ-3 таким образом, чтобы направление

• 5.10.1. Блок акселерометров

поворотного стола эталонной измерительной оси компонента акселерометра Z совпадало с направлением оси вращения стола.

• 5.10.2. В соответствии с руководством по эксплуатации установки НЦ-3 совместить центр масс чувствительного элемента для компонента X с осью вращения поворотного стола и провести балансировку центрифуги.

• 5.10.3. Задать амплитуду воспроизводимого ускорения Л/щз=9 м/с² и частоту воспроизводимого ускорения /=0,1 Гц. С помощью технологического компьютера и тестовой программы провести измерения амплитуды выходного сигнала компонента X акселерометра АТЦС-01. Результат измерений А_х занести в табл.5.10.1.

Таблица 5.10.1

• 5.10.4. Повторить операции по п. 5.10.3 для частот 0,2, 0,5, 1, 2 и 5 Гц.

• 5.10.5. Повторить операции по п.п. 5.10.2-5.10.4 для компонента У акселерометра.

• 5.10.6. Блок акселерометров установить на юстировочно-фиксирующее устройство поворотного стола эталонной установки НЦ-3 таким образом, чтобы направление измерительной оси компонента акселерометра Z было перпендикулярно оси вращения стола.

• 5.10.7. Повторить операции по п.п. 5.10.2 - 5.10.4 для компонента Z акселерометра.

• 5.10.8. В качестве предела основной допускаемой погрешности каждого канала преобразования акселерометра в диапазоне частот до 10 Гц принимается максимальное по модулю значение относительного отклонения ускорения измеренного АТЦС-01 от заданного. Относительное отклонение рассчитывается по формуле

  

х 100%,

где А_Р - ускорение измеренное АТСЦ-01, А_ш - ускорение воспроизведенное установкой.

• 5.10.9. АТЦС-01 считается прошедшим поверку, если предел основной допускаемой погрешности каждого канала преобразования акселерометра в диапазоне частот до 10 Гц не превосходит 1 %.

• 5.10.10. Блок акселерометров установить на юстировочно-фиксирующее устройство поворотного стола эталонной установки НЦ-3 таким образом, чтобы направление измерительной оси компонента акселерометра Z совпадало с направлением оси вращения стола.

• 5.10.11. В соответствии с руководством по эксплуатации установки НЦ-3 совместить центр масс чувствительного элемента для компонента X с осью вращения поворотного стола и провести балансировку центрифуги.

• 5.10.12. Задать амплитуду воспроизводимого ускорения Аццз=\ м/с² и частоту воспроизводимого ускорения /=10 Гц. С помощью технологического компьютера и тестовой программы провести не менее 10 измерений амплитуды выходного сигнала компонентаX акселерометра АТЦС-01. Результат измерений А_х занести в табл.5.10.2.

Таблица 5.10.2

• 5.10.13. Повторить операции по п. 5.10.12 для частот 15, 20 и 30 Гц.

• 5.10.14. Повторить операции по п.п. 5.10.11-5.10.13 для компонента Y акселерометра.

• 5.10.15. Блок акселерометров установить на юстировочно-фиксирующее устройство поворотного стола эталонной установки ДЦ-3 таким образом, чтобы направление измерительной оси компонента акселерометра Z было перпендикулярно оси вращения стола.

• 5.10.16. Повторить операции по п.п. 5.10.11 - 5.10.13 для компонента / акселерометра.

• 5.10.17. Установить на подвижную платформу УСГ-1 и подготовить к работе акселерометр 8306.

• 5.10.18. Установить АТЦ на подвижную платформу эталонной установки УСГ-1. Ось X направить по направлению воспроизводимых колебаний.

• 5.10.19. Воспроизвести ускорения амплитудой 0,5 м/с² на частоте 40 Гц. Измерения выходного сигнала акселерометра производить с помощью управляющего-вычислительного комплекса установки УСГ-1.

• 5.10.20. С помощью технологического компьютера и тестовой программы провести не менее 10 измерений амплитуды выходного сигнала компонента X акселерометра АТЦС-01. Результат измерений А_х занести в табл.4.10.2.

• 5.10.21. Повторить операции по п.п. 5.10.19-5.10.20 для частоты 50 Гц.

• 5.10.22. Повторить операции по п.п. 5.10.18-5.10.21 для канала Y.

• 5.10.23. Установить на подвижную платформу УСВ-1 и подготовить к работе акселерометр 8306.

• 5.10.24. Установить АТЦ на подвижную платформу эталонной установки УСВ-1. Ориентация осей X и Y произвольная.

• 5.10.25. Воспроизвести ускорения амплитудой 0,5 м/с² на частоте 40 Гц. Измерения выходного сигнала акселерометра производить с помощью управляющего-вычислительного комплекса установки УСВ-1.

• 5.10.26. С помощью технологического компьютера и тестовой программы провести не менее 10 измерений амплитуды выходного сигнала компонента Z акселерометра АТЦС-01. Результат измерений Az занести в табл.4.10.2.

• 5.10.27. Повторить операции по п.п. 5.10.25-5.10.26 для частоты 50 Гц.

• 5.10.28. По данным таблицы 5.10.2 рассчитать значение предела основной допускаемой погрешности каждого канала преобразования акселерометра в диапазоне частот 10-50 Гц с учетом амплитудно частотной характеристики по формуле

  8 - max

—-—J------У (AAF) - А_йл(Г)У х100%

где Acp(F) - среднее значение ускорения, измеренного АТСЦ-01 на частоте F, N - число измерений.

• 5.10.29. АТЦС-01 считается прошедшим поверку, если предел основной допускаемой погрешности каждого канала преобразования акселерометра в диапазоне частот 10-50 Гц с учетом амплитудно-частотной характеристики не превосходит 1 %.

• 5.10.30. В качестве предела основной допускаемой погрешности каждого канала преобразования акселерометра в диапазоне частот 10-50 Гц без учета амплитудно-частотной характеристики принимается значение неравномерности амплитудно-частотной характеристики, выраженное в процентах.

• 5.10.31. По данным табл. 5.4.1 рассчитать для каждого канала неравномерность амплитудно-частотной характеристики каждого канала преобразования в диапазоне рабочих частот по формуле

  
  

  х100%..

• 5.10.32. АТЦС-01 считается прошедшим поверку, если предел основной допускаемой погрешности каждого канала преобразования акселерометра в диапазоне частот 10-50 Гц без учета амплитудно-частотной характеристики не превосходит 30 %..

• 5.11. Проверка относительного коэффициента поперечного преобразования акселерометра на частоте 1 Гц

• 5.11.1. Установить АТЦ на подвижной платформе эталонной установки УСГ-1. Ось X должна быть ориентирована поперек направления колебаний.

• 5.11.2. Задать воспроизведение ускорений на частоте 1 Гц с амплитудой 0,5 м/с². Поворачивая АТЦ вокруг оси Z добиться минимального значения амплитуды выходного сигнала по каналу X.

• 5.11.3. Повернуть АТЦ вокруг оси Z на 90°.

• 5.11.4. Измерить выходные сигналы по каналам Y и Z.

• 5.11.5. Рассчитать коэффициенты поперечной чувствительности для каналов Y и Z по формуле

(А А

K_±=201g р¹ ,

I ^Ain J

где Ay(z) - амплитуда ускорения на частоте 1 Гц, по каналу Y (Z), А/„ - амплитуда ускорения воспроизводимого установкой.

• 5.11.6. Повторить операции по п.п. 5.11.1-5.11.5 для оси Y вместо оси X.

• 5.11.7. Установить АТЦ на подвижной платформе эталонной установки УСВ-1.

ориентация осей X и Y произвольная.

• 5.11.8. Задать воспроизведение ускорений на частоте 1 Гц с амплитудой 0,5 м/с².

• 5.11.9. Измерить выходные сигналы по каналам Y и X.

• 5.11.10. Рассчитать коэффициенты поперечной чувствительности для каналов Y и X по формуле

  с

  К_± = 20 lg

  

  А

  ^Y(X)

  

• 5.11.11. АТЦС-01 считается прошедшим поверку, если максимальное значение Ку во всех случаях не превосходит -40 дБ.

• 5.12. Проверка погрешности определения изменения наклона АТЦ к горизонтальной плоскости

• 5.12.1. Установить ось поворота оптической делительной головки ОДГ-5Э (далее ОДГ) горизонтально с погрешностью не хуже 30 угл.с.

• 5.12.2. Закрепить АТЦ на планшайбе ОДГ, т.ч. ось Z была перпендикулярна оси поворота ОДГ. Ось Y должна быть направлена по оси поворота ОДГ.

• 5.12.3. Поворотом планшайбы ОДГ отрегулировать положение АТЦС-01, т.ч. значение показаний АТЦС-01 находилось в диапазоне ±0,1°. Снять начальные показания ОДГ- oto и АТЦС-01 уо-

• 5.12.4. Поворачивая планшайбу ОДГ с шагом 5° в диапазоне ±45° снять показания ОДГ Qi и модуля у;. Результаты занести в таблицу 5.12.1.

Таблица 5.12.1

• 5.12.5. Рассчитать заданные aj-oto и измеренные Yi-yo изменения угла наклона.

• 5.12.6.  Рассчитать отклонения А; = yj-yo-ai+oto.

• 5.12.7. Повернуть АТЦ вокруг оси Z так, чтобы ось X была направлена по оси поворота

• 5.12.8. Повторить операции по п.п. 5.12.3-5.12.6.

• 5.12.9. АТЦС-01 считается прошедшим поверку, если максимальное значение А; не превосходит 0,5°.

• 5.13. Проверка погрешности определения изменения ориентации АТЦ по сторонам света

• 5.13.1. Установить ось поворота ОДГ вертикально с погрешностью не хуже 30 угл.с.

• 5.13.2. Установить АТЦ на планшайбе ОДГ и подготовить его к работе в соответствии с РЭ.

• 5.13.3. Установить планшайбу ОДГ в нулевое положение cto=0. Снять начальные показания АТЦС-01 уо.

• 5.13.4. Поворачивая планшайбу ОДГ с шагом 20° в диапазоне 0-360° снять показания ОДГ а_; и АТЦС-01 у;. Результаты занести в таблицу 5.13.1.

Таблица 5.13.1

• 5.13.5. Рассчитать измеренные изменения угла азимута у^уо-

• 5.13.6. Рассчитать отклонения от истинного изменения азимута А; = угуо-оц+ао.

• 5.13.7. АТЦС-01 считается прошедшим поверку, если максимальное значение А; не превосходит 1°.

6. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

• 6.1.   При положительных результатах поверки, проведенной в соответствии с настоящей методикой, оформляется протокол поверки и выдается свидетельство о поверке. Знак поверки наносится на свидетельство.

• 6.2.   При отрицательных результатах поверки средство измерений к выпуску в обращение и к применению не допускается и на него оформляется извещение о непригодности.

12