Методика поверки «ГСИ. Датчики динамического давления дифференциальные серии 176МХХ» (МП 2520-066-2016)

Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательски институт метрологии имени Д.И. Менделеева»

ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева»

Государственная система обеспечения единства измерений

Датчики динамического давления дифференциальные

серии 176МХХ

Методика поверки

МП 2520-066-2016

Руководитель лаборатории 2520

7

Разработчик .. инженер 1 категории

Н.В. Коваль

--7^---

Санкт-Петербург 2016 г.

Настоящая методика поверки (далее МП) распространяется на датчики динамического давления дифференциальные серии 176МХХ (далее датчик), предназначенные для измерений переменного давления и устанавливает методику их первичной и периодической поверок.

Допускается проведение периодической поверки на меньшем числе поддиапазонов измерений частот и амплитуд на основании письменного заявления заказчика. В этом случае в свидетельстве о поверке обязательно указывается информация об объеме проведенной поверки.

Поверка проводится:

• - при вводе в эксплуатацию;

• - после ремонта

Интервал между поверками - 1 год.

• 1.1 При проведении поверки должны быть выполнены операции, указанные в таблице 1.

Таблица 1 - Операции поверки

• 2.1 Перечень средств поверки представлен в таблице 2

Таблица 2 - Средства поверки

• 2.2 Средства измерений, применяемые при поверке и средства, входящие в состав государственного специального эталона для средств измерений переменного давления, должны иметь действующие свидетельства о поверке.

• 2.3 Допускается применение других средств измерений и вспомогательного оборудования, удовлетворяющих требованиям настоящей методики по погрешности.

Поверка датчиков осуществляется лицами, прошедшими специальную подготовку, аттестованными в качестве поверителей и изучившими нормативные документы (далее НД) на поверяемые средства измерений.

При проведении поверки должны быть соблюдены следующие требования безопасности:

• - средства измерений, а также вспомогательное оборудование должны иметь защитное заземление;

• - сопротивление заземления должно быть не более 4 Ом. Не допускается использовать в качестве заземления корпус (коробку) силовых электрических и осветительных щитов и арматуру центрального отопления;

• - персонал, осуществляющий поверку, должен иметь удостоверение на право работы с установками, имеющими напряжение до 1000 В.

При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

температура окружающего воздуха, °C.......................................................20 ± 2

относительная влажность воздуха, %.......................................................60 ± 20

атмосферное давление, кПа ................................................................. 100 ± 4

частота переменного тока сети питания, Гц ........................................50,0±0,5

напряжение питающей сети, В...................................................220±10

Подготовка средств поверки должна проводиться в соответствии с эксплуатационной документацией на средства поверки. Установка и крепление поверяемых датчиков к эталонным установкам должно соответствовать руководству по эксплуатации на датчик.

• 7.1.1 При внешнем осмотре устанавливают соответствие поверяемого датчика требованиям комплектности технической документации, руководства по эксплуатации (РЭ) и свидетельства о последней поверке.

• 7.1.2 Датчик не должен иметь внешних повреждений корпуса и соединительных кабелей.

• 7.1.3 Датчик должен иметь маркировку с указанием типа и номера.

• 7.1.4 При невыполнении вышеуказанных требований датчик признается непригодным для проведения поверки.

• 7.2.1 При проверке сопротивления изоляции датчика подключают тераомметр Е6-13А к контактам датчика. Измеряют сопротивление изоляции.

• 7.2.2 Результаты поверки считают удовлетворительными, если сопротивление изоляции не менее 10¹² Ом.

• 7.3.1 При проверке электрической емкости датчика подключают измеритель емкости цифровой Е8-4 к контактам датчика. Измеряют емкость.

• 7.3.2 Результаты поверки считают удовлетворительными, если электрическая емкость не более 165 пФ

• 7.4.1 При проведении опробования проверяют работоспособность датчика. Поверяемый датчик соединяют с входом дифференциального усилителя заряда (далее усилитель заряда), выход которого соединяют с входом регистратора (осциллографа).

• 7.4.2 Устанавливают осциллограф в режим работы «Цикл».

• 7.4.3 Воздействуют на датчик механическими колебаниями, например, постукивая пальцем, и наблюдают появление сигнала на экране осциллографа.

• 7.4.4 Результаты поверки считаются удовлетворительными, если выполняются требования п.7.4.3 МП.

• 7.5.1 Датчик закрепляют на эталонной установке УУТ-4 в ее торце с помощью специальных элементов крепления, входящих в комплект установки.

• 7.5.2 Соединяют датчик с входом усилителя заряда, выход которого соединяют с входом осциллографа TDS 1012 В, работающего в ждущем режиме.

• 7.5.3 Воспроизводят импульсное давление и регистрируют отклик преобразователя на экране осциллографа.

• 7.5.4 Записанный на осциллографе сигнал направляют в ПК.

• 7.5.5 Операции по п.п. 7.5.3-7.5.4 повторяют не менее 3 раз.

• 7.5.6 Записанный в ПК сигнал, являющийся переходной характеристикой датчика, обрабатывают по программе дифференцирования и получают импульсную характеристику датчика. Ее выводят на дисплей ПК и при необходимости распечатывают с помощью принтера.

• 7.5.7 Обрабатывая импульсную характеристику с помощью преобразования Фурье получают собственную частоту датчика как максимальную амплитуду на наименьшей частоте спектра.

• 7.5.8 Результаты поверки считают удовлетворительными, если собственная резонансная частота датчика будет более 50 кГц.

• 7.6.1 Действительное значение коэффициента преобразования датчика определяют на эталонной установке УБК-2М в соответствии с руководством по эксплуатации на эталонную установку.

• 7.6.2 Датчик устанавливают на эталонной установке УБК-2М с помощью специальных элементов крепления, входящих в комплект установки. Соединяют датчик с входом усилителя заряда, выход которого соединяют с входом осциллографа TDS 1012 В, работающего в ждущем режиме.

• 7.6.3 Воспроизводят импульсное давление Р< значениями амплитуд из диапазона, указанного в НД на датчик, не менее 3 значений амплитуд (обязательно наличие верхнего и нижнего значений из диапазона амплитуд), регистрируют отклик датчика (напряжение U_noet) на экране осциллографа.

• 7.6.4 Определяют действительное значение коэффициента преобразования, Sqt, пКл/кПа, по формуле (1)

  Unoe_t

  Риз.м. -Кпу

  (1)

где Unoe, - амплитуда напряжения на выходе поверяемого датчика, мВ

Pu3Mi - измеренное значение амплитуды давления, кПа

Кпу - коэффициент передачи усилителя заряда, мВ/пКл

Проводят не менее 3 измерений, после чего рассчитывают среднее арифметическое значение коэффициента преобразования по формуле (2)

Sq_cp=^— n

где Sq_cp- среднее арифметическое значение коэффициента преобразования

п - число измерений, п > 3

• 7.6.5 Рассчитывают относительное отклонение действительного значения коэффициента преобразования датчика от номинального значения, указанного в паспорте на датчик по формуле (3)

  

  (3)

где Sqn - номинальное значение коэффициента преобразования датчика, пКл/кПа.

• 7.6.6 Относительное отклонение действительного значения коэффициента преобразования датчика от номинального значения не должно превышать значений, указанных в НД на датчик.

• 7.6.7 Результаты поверки считают удовлетворительными, если действительное значение коэффициента преобразования будет соответствовать значению 2,47 пКл/кПа ± 20 %..

• 7.7.1 По результатам определения собственной резонансной частоты датчика (п.7.5) обрабатывают импульсную характеристику датчика с помощью преобразования Фурье (рисунок 1).

  

Рисунок -1 Кривая амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) датчика

• 7.7.2 Кривая АЧХ датчика связана с выражением (4)

1

и )

где А - отношение амплитуд в области высоких и низких частот

f- значение частоты из диапазона измерений неравномерности АЧХ

f _т - значение частоты резонанса, закрепленного датчика

На основе выражения (4) можно определить рабочий частотный диапазон датчика и вычислить отклонения, присущие отдельным частотам и получаемые в результате измерений значений амплитуды, от соответствующих действительных значений амплитуды исследуемых механических колебаний.

В качестве верхнего предела рабочего частотного диапазона датчика можно использовать различные значения, связанные с определенными значениями отклонений, получаемых в результате измерений значений амплитуды от действительных значений амплитуды механических колебаний.

Предел погрешности 5 % определен частотой, на которой относительное отклонение получаемого в результате измерения значения амплитуды давления от действительного значения амплитуды давления воздействующего на датчик составляет 5 %. С не превышающей 5 % погрешностью можно измерять механические колебания с частотами, меньшими приблизительно деленного на 5 (коэффициент умножения 0,22) значения резонансной частоты закрепленного датчика.

• 4.7.3 Результаты поверки считают удовлетворительными, если в диапазоне измерений частот переменных давлений значение неравномерности АЧХ (5/ будет не более 5 %.

• 7.8.1 Результаты поверки считают удовлетворительными, если в диапазоне измерений частот от 0 до 10000 Гц значение неравномерности АЧХ будет не более 5 %.

• 7.9.1 Нелинейность амплитудной характеристики (АХ) датчика определяют на эталонной установке УБК-2М методом непосредственного сличения с эталонными преобразователями давления.

• 7.9.2 Нелинейность определяют не менее, чем при трех значениях амплитуды единичного скачка давления, расположенных равномерно по рабочему диапазону измеряемых датчиком амплитуд переменных давлений (включая нижнее и верхнее значения).

• 7.9.3 Датчик устанавливают на эталонной установке УБК-2М в соответствии с руководством по эксплуатации эталонной установки. Соединяют датчик с входом усилителя заряда, выход которого соединяют с входом осциллографа TDS 1012 В, работающего в ждущем режиме.

• 7.9.4 Воспроизводят единичный скачок импульсного давления заданной амплитуды, соответствующей требованиям п. 7.9.2 МП, и регистрируют отклик датчика на экране осциллографа. Определяют коэффициент преобразования, по формуле (1) МП.

При каждом измеренном значении амплитуды единичного скачка давления проводят не менее трех измерений, после чего рассчитывают среднее арифметическое значение коэффициента преобразования S для заданного измеренного значения амплитуды единичного скачка давления Р по формуле (2)

• 7.9.5 Повторяют процедуру определения коэффициента преобразования в соответствии с требованиями п. 7.9.4.

• 7.9.6 Определяют для каждого измеренного значения амплитуды единичного скачка давления Р относительное отклонение от действительного значения коэффициента преобразования

датчика по формуле (5), %:

• 7.9.7 Наибольшее из отклонений 8_а принимают за нелинейность амплитудной характеристики:

8 =И                     (6)

^а I ^а \МАК                                                  ' ⁷

• 7.9.8 Результаты поверки считают удовлетворительными, если в диапазоне измерений амплитуд переменных давлений значение нелинейности АХ 8_а будет не более 1 %.

• 7.10.1 Диапазон измерений амплитуд переменных давлений проверяется после определения нелинейности амплитудной характеристики датчика (п. 7.9).

• 7.10.2 Результаты поверки считают удовлетворительными, если в диапазоне измерений амплитуд переменных давлений, от 10 до 137,9 кПа, значение нелинейности амплитудной характеристики датчика будет не более 1 %..

• 7.11.1 Основную относительную погрешность измерений <5 при доверительной вероятности 0,95 определяют по формуле:

<5= ±1,1^0 ^+S}^+Sa •>               (^?)

где 3₀ - погрешность эталонной установки при определении действительного значения коэффициента преобразования датчика, 3_(! =3,0;

З_а - нелинейность амплитудной характеристики датчика, % (формула (6);

df - неравномерность АЧХ датчика, % (п.7.7);

• 7.11.2 Результаты поверки считают удовлетворительными, если основная относительная погрешность измерений амплитуд переменного давления будет находится в пределах ± 10 %.

• 8.1 Результаты поверки считаются положительными, если характеристики датчика удовлетворяют всем требованиям данной методики. В этом случае на датчик выдается свидетельство о поверке. Знак поверки наносится на свидетельство о поверке.

• 8.2 При отрицательных результатах датчик к применению не допускается и на него выдается извещение о непригодности с указанием причин.

8