Методика поверки «измерители скорости водного потока ИСВП-ГР-21M1» (МП 2550-0298-2018)

Федеральное государственное унитарное предприятие

«Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева»

ФГУП «ВНИИМ им Д. И. Менделеева»

УТВЕРЖДАЮ

«ВНИИМ

Пронин

2018 г.

Государственная система обеспечения единства измерений Измерители скорости водного потока ИСВП-ГР-21М1

Методика поверки

МП 2550-0298-2018

Руководитель отдела скорости и расхода воздушного и водного потоков ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева»

К.В. Попов

Санкт-Петербург

2018

Содержание

• 1 Операции поверки

• 2 Средства поверки

• 3 Требования безопасности и квалификация поверителей

• 4 Условия поверки и подготовка к ней

• 5 Проведение поверки

• 6 Оформление результатов поверки

Приложение А. Форма протокола поверки вертушек в ПГБ

Приложение Б. Расчёт коэффициентов ИФП вертушки методом наименьших квадратов 13

Настоящая методика распространяется на измерители скорости водного потока ИСВП-ГР-21М1, состоящие из гидрометрических вертушек ГР-21М1 (далее ГР-21 Ml) и измерителей скорости водного потока ИСО-1 (далее ИСО-1), и устанавливает методы и средства их первичной и периодической поверок в прямолинейных градуировочных бассейнах (далее - ПГБ) и периодической поверки в установках компараторных для поверки гидрометрических вертушек (далее - УКПГВ).

Допускается:

• - проведение поверки ИСВП-ГР-21М1поэлементно;

• - проведение поверки ИСВП-ГР-21М1, как с одним, так и с двумя винтами (120 мм или 70 мм);

• - проведение периодической поверки в ограниченном диапазоне измерений.

Интервал между поверками - 2 года.

• 1 Операции поверки

  • 1.1 При проведении поверки должны выполняться операции, приведенные в таблице 1.

Таблица 1

• 2 Средства поверки

  • 2.1 При проведении поверки применяются следующие средства измерений и оборудование:

• - Рабочий эталон единицы скорости водного потока в соответствии с РД 52.08.828-2015 «Ведомственная поверочная схема для средств измерений скорости водного потока в диапазоне от 0,01 до 5,00 м/с»)

• - вертушка ГР-21М1 эталонная в соответствии с РД 52.08.828-2015 «Ведомственная поверочная схема для средств измерений скорости водного потока в диапазоне от 0,01 до 5,00 м/с» в составе установки компараторной для поверки гидрометрических вертушек УКПГВ:

а) с лопастным винтом диаметром 120 мм с пределами измерений скорости: нижний

- 0,04 м/с; верхний - 3,0 м/с;

б) с лопастным винтом диаметром 70 мм с пределами измерения скорости: нижний -0,10 м/с; верхний - 3,0 м/с;

в) соотношение погрешностей эталонной и рабочей вертушек должно обеспечивать запас точности 1:2

• - генератор импульсов: диапазон длительности импульсов от 10'⁹ до 1 с; амплитуда импульсов от 1 до 10 В; период повторения импульсов от 10"⁴ до 20 с; погрешность на канале периода повторения импульсов ±5 %;

• -  термометр ртутный метеорологический: диапазон измерений от 0 до 40 °C; погрешность не более ±0,5 °C;

• - психрометр аспирационный: диапазон измерений 10-100 %; погрешность ± 6 %; Примечание:

• 1. Допускается применять другие средства измерений и оборудование, обеспечивающие требуемую точность измерений и характеристики.

• 2. Все средства измерений, применяемые при поверке, должны иметь действующие знаки поверки и (или) свидетельства о поверке.

• 3 Требования безопасности и квалификация поверителей

  • 3.1  Лица, проводящие поверку, должны быть ознакомлены с правилами (условиями) безопасной работы ИСВП-ГР-21М1 и средств поверки, приведенными в их эксплуатационной документации.

  • 3.2 К проведению измерений при поверке и обработке результатов измерений допускаются лица, аттестованные в качестве поверителей в установленном порядке.

• 4 Условия поверки и подготовка к ней

  • 4.1  При проведении операций, указанных в табл.1, должны соблюдаться следующие условия:

при поверке вертушки

• - температура воды от 5 до 35 °C

при поверке ИСО-1

• - температура окружающего воздуха от 10 до 35 °C;

• - относительная влажность воздуха от 45 до 80 %

• 4.2 Перед проведением поверки ИСВП-ГР-21М1 и используемые средства поверки должны быть подготовлены к работе согласно техническому описанию и инструкции по эксплуатации на них.

• 5 Проведение поверки

  • 5.1 Внешний осмотр

При проведении внешнего осмотра ИСВП-ГР-21М1 должно быть установлено отсутствие дефектов, механических повреждений и следов коррозии на деталях вертушки, которые могут повлиять на метрологические характеристики, а также отсутствие повреждений корпуса, клемм, выключателя, кнопок и надписей на ИСО-1.

• 5.2 Опробование

При опробовании проверяют работу вращения лопастных винтов вертушки совместно с ИСО-1. Для этого вертушку соединяют штатными сигнальными проводами с ИСО-1, нажимают кнопку «СТАРТ» на лицевой панели ИСО-1 и вращают лопастной винт (режим суммирования импульсов).

Критерием годности будут увеличивающиеся, с нарастающим итогом, показания цифрового табло ИСО-1.

• 5.3 Определение относительной погрешности при преобразовании скорости водного потока в электрические сигналы в ПГБ

  • 5.3.1 Определение индивидуальной функции преобразования (ИФП) производят при следующих заданных значениях скорости перемещения тележки:

при первичной поверке

• - винт 120 мм: 0,04; 0,06; 0,10; 0,20; 0,30; 0,50; 1,0; 3,0; 5,0 м/с

• - винт 70 мм: 0,10; 0,20; 0,30; 0,50; 1,0; 3,0; 5,0 м/с

при периодической поверке

• - винт 120 мм: 0,04; 0,06; 0,10; 0,20; 0,30; 0,50; 1,0; 3,0 м/с; верхний предел диапазона измерений скорости в ПГБ

• - винт 70 мм: 0,10; 0,20; 0,30; 0,50; 1,0; 3,0 м/с; верхний предел диапазона измерений скорости в ПГБ

• 5.3.2 Отклонение задания скорости движения тележки должно быть не более ±10 %.

• 5.3.3 При переходе с одной заданной скорости движения тележки к другой должно быть выдержано время, в течение которого вода в бассейне успокаивается.

• 5.3.4 На каждой заданной скорости движения тележки производится измерение частоты оборотов лопастного винта вертушки щ и действительной скорости движения тележки V_Tj. Результаты заносятся в протокол по форме приложения А.

• 5.3.5 Первичная обработка измерительной информации сводится к определению в каждом измерении средней скорости движения тележки Кт на участке Гр и средней частоты оборотов лопастных винтов вертушек и,:

а) среднюю скорость Кт, м/с, вычисляют по формуле

Кт = Гр/тр = (m -1)*// тр,                                   (1)

где тр - интервал времени, в течение которого тележка проходит участок Гр,с;

m - число зарегистрированных сигналов датчика пути;

I - расстояние (шаг) между соседними сигналами датчика пути, м.

б) среднюю частоту оборотов лопастного винта вертушки и,, об/с, вычисляют по формуле

И,= (М-1)/Т_№,                                         (2)

где Ni - число зарегистрированных сигналов вертушки;

Т№ - интервал времени, в течение которого зарегистрировано А, сигналов от вертушки, с.

• 5.3.6 ИФП определяют по результатам одного измерения в каждой точке диапазона скоростей в соответствии с 5.3.1. в виде формулы

К = ап + Ь,                                               (3)

где К- скорость водного потока, измеренная вертушкой, м/с;

МП 2550-0298-2018

а и b - коэффициенты ИФП;

п - частота оборотов лопастного винта вертушки, об/с.

• 5.3.7 ИФП рассчитывается методом наименьших квадратов по методике, приведенной в приложении Б. Допускается кусочно-линейная аппроксимация.

• 5.3.8 Относительную погрешность вертушки <5_в/, %, в заданной точке диапазона измерений скорости определяют по формуле

д'_в,= 100(К-^/Г_Г/,                                        (4)

где V, - скорость потока по ИФП вертушки, м/с;

Vn - скорость тележки, м/с;

i - номер заданной точки скорости движения тележки в диапазоне измерения.

• 5.3.9 ИСВП-ГР-21М1 считают прошедшим поверку по данному пункту, если ё_в1 по всему скоростному диапазону удовлетворяют условию

l<5 gi I S ё gio,,,,,

где ё gi^,, - пределы допускаемой относительной погрешности, %.

Значение ё _eido„ определяют по следующим формулам:

• - для лопастного винта диаметром 70 мм

ё_в1доп = [0,015+0,004(5/И-1)]*100%

• - для лопастного винта диаметром 120мм

= [0,015+0,002(5/7-1)]* 100%

где V- значение скорости водного потока, м/с

• 5.4 Определение относительной погрешности при преобразовании скорости водного потока в электрические сигналы в установке компараторной для поверки гидрометрических вертушек УКПГВ.

  • 5.4.1 Поверка ИСВП-ГР-21М1 в УКПГВ осуществляется методом сличения показаний эталонной и рабочей (поверяемой) вертушек одного типа в соответствии с Р 52.08.702-2009 «Вертушки гидрометрические речные. Методика поверки в установке компараторной для поверки гидрометрических вертушек», согласованными ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева».

• 5.5 Определение погрешностей ИСО-1

  • 5.5.1  Определение относительной погрешности при измерении частоты электрических импульсов с гидрометрической вертушки

    • 5.5.1.1  Измерения проводят согласно таблице 3

Таблица 3

• 5.5.1.2 Для каждого номера измерений (1,2,3) необходимо выполнить следующие операции:

• - осуществить подключение по схеме (рис. 1);

• - настроить генератор по номеру измерений и временно отключить его выход;

• - включить ИСО-1 (если был выключен);

• - запустить измерение со стороны ИСО-1;

• - включить выход генератора;

• - с приходом первого сигнала ИСО-1 должен начать счет времени, числа сигналов, частоты сигналов;

• - далее необходимо дождаться автоматического завершения измерений.

  

  На клемму преобразователя

  Рис. 1 Схема подключения генератора к преобразователю ИСО-1

  На клемму

  

• 5.5.1.3 По завершении измерений занести в протокол значения частоты оборотов в секунду /_исо с индикаторов ИСО-1.

• 5.5.1.4 Определить относительную погрешность по формуле:

  

  (8)

где /действ ~ действительное значение частоты;

/_исо - частота, измеренная ИСО-1.

• 5.5.1.5 ИСВП-ГР-21М1 считается прошедшим поверку по данному пункту, если выполняется во всем диапазоне измерений частоты условие:

  (9)

8/< Ъ/доп

где 8j - погрешность при измерении частоты ИСО-1;

8/догг предел допускаемой относительной погрешности при измерении частоты сигнала на выходе вертушки, об/с

5

где f_b - верхняя частота диапазона измерения: для входа «1:1», равная 50 Гц. f - измеряемая частота сигнала на выходе вертушки, Гц.

• 5.5.2 Определение относительной погрешности преобразования частоты электрических импульсов в значения скорости водного потока.

  • 5.5.2.1 Проверка вычисления скорости водного потока по ИФП вертушки проводится для контрольных точек частот 0,05; 0,2; 2; 25.

  • 5.5.2.2 Включить прибор, для чего нажать кнопку «ВКЛ», при этом, должен загореться зеленым цветом светодиод «ПИТ».

  • 5.5.2.3 Ввести коэффициенты ИФП вертушки в микроконтроллер прибора ИСО - 1 в соответствии с руководством по эксплуатации МЕКР 402.141.001 РЭ.

  • 5.5.2.4 Нажать кнопку «ТАБ», расположенную около батарейного отсека, при этом:

- на верхнем индикаторе прибора отобразится первое значение контрольной точки частоты по 5.5.2.1;

- на нижнем индикаторе прибора отобразится значение скорости V_uco

• 5.5.2.5 Определить погрешность, %, по формуле

  

  100 %,

  (11)

где V- скорость, рассчитанная по коэффициентам ИФП вертушки

• 5.5.2.6 Повторить 5.5.2.4 для остальных контрольных точек по 5.5.2.1

• 5.5.2.7 ИСВП-ГР-21М1 считается прошедшим поверку по данному пункту, если погрешности 8_т, определяемые в п. 5.6.2.5, не превышают пределов, приведенных в описании типа

  

  %

(12)

6. Оформление результатов поверки

• 6.1 Результаты поверки оформляют протоколом по форме согласно приложению А.

• 6.2 Положительные результаты поверки оформляют выдачей свидетельства о поверке в соответствии с Приказом Минпромторга России от 02.07.2015 №1815

• 6.3 При отрицательных результатах поверки выдается извещение о непригодности, оформленное в соответствии с Приказом Минпромторга России от 02.07.2015 №1815

• 6.4 Свидетельство о поверке или извещение о непригодности оформляются на измеритель скорости водного потока ИСВП-ГР-21М1.

Знак поверки наносится на свидетельство о поверке и на бумажную пломбу ИСО-1

Рис. 2 Место нанесения знака поверки

Приложение А (рекомендуемое) Форма протокола поверки

Регистрационный номер аттестата аккредитации организации, проводившей поверку

ПРОТОКОЛ №__________

Дата поверки ________20 г.

Наименование СИ

Зав. номер__________принадлежит________________

Условия поверки:

• - температура окружающего воздуха, °C _______

• - относительная влажность, %           _______

• - температура воды, °C                 _______

Документ, на основании которого выполнена поверка

Средства поверки:______________________________________

Внешний осмотр_________годен/негоден

Причины:________________________

Опробование____________годен/негоден

Причины:________________________

Результаты измерений

Гидрометрическая вертушка

Таблица 1

Индивидуальная функция преобразования:

Измеритель скорости водного потока ИСО-1

Определение относительной погрешности при измерении частоты электрических импульсов с гидрометрической вертушки

Таблица 2

Определение относительной погрешности при преобразовании частоты электрических импульсов в значения скорости водного потока Таблица 3

Заключение:

Приложение Б

(обязательное)

Расчет коэффициентов ИФП вертушки методом наименьших квадратов

Результатом наблюдений при определении ИФП вертушки является совокупность значений (Иц _я;), приведенная в протоколе (приложение В). ИФП вертушки имеет вид

V=an + b

При использовании метода наименьших квадратов требование наилучшего согласования прямой и экспериментальных точек сводится к тому, чтобы сумма квадратов отклонений экспериментальных точек от сглаженной прямой была минимальной:

N

= min

/=1

Коэффициент а определяется по формуле

a = {M_vn-V*_n)/(D_n-n*¹},

где M_vn- центр распределения:

м_т =               ,

/=1

V*- среднее арифметическое значение скорости тележки Vn, м/с, (z изменяется от 1 до N): v* = ^v_TiiN ;

/=1

п*- среднее арифметическое значение числа оборотов лопастного винта вертушки n_t, об/с (z изменяется от 1 до N):

п* =            ;

<=1

D_n - дисперсия:

D„= frf/N ,

i=l

где N - число заданных скоростных точек в диапазоне измерения скорости.

Коэффициент b определяют по формуле

b- V* -ап*

13