Методика поверки «Государственная система обеспечения единства измерений Датчики давления ДЗДП-2, ДЗДП-40» (МП 2520-069-217)

Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева» ФГУП «ВНИИМ им Д. И. Менделеева»

Государственная система обеспечения единства измерений

Датчики давления

ДЗДП-2, ДЗДП-40

Методика поверки

МП 2520-069-2017

оводителя НИЛ 2520

А.А. Козляковский

Разработчик

Заместитель руководителя НИЛ 2520

С.Е. Верозубов

Санкт-Петербург

2017 г.

Настоящая методика поверки (далее - МП) распространяется на датчики давления ДЗДП-2, ДЗДП-40 (далее по тексту - датчик), предназначенные для преобразования давления при исследовании переходных процессов в воздушной среде в электрический сигнал, амплитуда которого пропорциональна давлению 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.

Первичная поверка датчиков проводится:

-при вводе в эксплуатацию;

-после ремонта

Интервал между поверками - 2 года.

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

Таблица 1-Операции поверки

• 2.1 При проведении поверки должны применяться средства поверки и оборудование, указанные в таблице 2.

Таблица 2 - Средства поверки

• - атмосферное давление, кПа

  100 + 4

  50 + 0,5

  220 ± 10

• - частота переменного тока сети питания, Гц

• - напряжение питающей сети, В

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

• 4.1.1  При проведении внешнего осмотра должно быть установлено соответствие поверяемого датчика требованиям комплектности технической документации, руководства по эксплуатации (РЭ).

• 4.1.2 Датчик не должен иметь механических повреждений корпуса, соединительных кабелей и электрических разъемов, влияющих на работоспособность датчика.

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

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

• 4.2.1 При проведении опробования проверить наличие электрического сигнала на выходе датчика при воздействии на него механической нагрузки.

• 4.2.2 Испытуемый датчик соединить со входом осциллографа.

• 7.2.3 Воздействуя на мембрану датчика механическими колебаниями, например, легким постукиванием резиновым молоточком, наблюдать изменение сигнала с помощью осциллографа TDS 1002В.

• 4.2.4 Результат опробования считается удовлетворительным, а поверяемый датчик пригодным для проведения поверки, если при механическом воздействии на него наблюдается изменение показаний осциллографа.

• 4.3.1 Поверку проводить на эталонных установке УГПД-14 и УУТ-4.

• 4.3.2 Для определения действительного значения коэффициента преобразования датчика ДЗДП-40 воспроизвести переменное давление значениями амплитуд из диапазона измерений давления (не менее 5 значений, при этом обязательно наличие верхнего и нижнего значений из диапазона измерений давления), 2 и 5 кПа на установке УГПД-14; 10, 20 и 40 кПа на установке УУТ-4. Для датчика ДЗДП-2 воспроизвести переменное давление значениями амплитуд из диапазона измерений давления (не менее 5 значений, при этом обязательно наличие верхнего и нижнего значений из диапазона измерений давления) 0,1, 0,2, 0,5, 1,0 и 2,0 кПа на установке УГПД-14.

• 4.3.3 Установить датчик на эталонной установке УГПД-14 с помощью специальных элементов крепления, входящих в комплект установки. Выход датчика соединить с входом осциллографа.

• 4.3.4 Воспроизвести на частоте 250 Гц переменное давление амплитудой 2 кПа для датчика ДЗДП-40 (0,1 кПа для датчика ДЗДП-2), снять с экрана запоминающего осциллографа значение напряжения измеренного давления (l/измл, мВ).

• 4.3.5 Повторить операции по п.4.3.3 - 4.3.4 настоящей МП еще 2 раза.

• 4.3.6 Определить действительные i-тые значения коэффициента преобразования датчика для каждого из 3-х измерений, Knp.i, мВ/кПа по формуле (1):

Uu3M._:

КпР ч⁼—р— , мВ/кПа              (1)

• 4.3.7 Вычислить среднее арифметическое значение действительного коэффициента преобразования датчика для уровня давления 2 кПа для датчика ДЗДП-40 (0,1 кПа для датчика ДЗДП-2), Knp.cp.i, мВ/кПа по формуле (2):

п

.        , мВ/кПа                  (2)

^Алр.ср.1      _п

где: п = 3 — количество измерений для уровня давления 2 кПа для датчика ДЗДП-40 (0,1 кПа для датчика ДЗДП-2)

• 4.3.8 Повторить операции по п.4.3.3 - 4.3.7 настоящей МП для уровня давления 5 кПа для датчика ДЗДП-40 (0,2, 0,5,1,0 и 2,0 кПа для датчика ДЗДП-2).

• 4.3.9 Установить датчик на эталонной установке УУТ-4 с помощью специальных элементов крепления, входящих в комплект установки. Выход датчика соединить с входом осциллографа.

• 4.3.10 Установить режим запуска осциллографа TDS 1002В - «одиночный запуск»

• 4.3.11 Воспроизвести импульс давления амплитудой 10 кПа для датчика ДЗДП-40.

• 4.3.12  После окончания переходного процесса снять с экрана запоминающего осциллографа значение напряжения измеренного импульса (t/измл, мВ)

• 4.3.13 Повторить операции по п.4.3.3 - 4.3.7 настоящей МП для уровней давления 20 и 40 кПа для датчика ДЗДП-40.

• 4.3.14 На основании полученных значений Knp.cp.i рассчитать значение действительного коэффициента преобразования датчика по формуле (3), мВ/кПа:

п

мВ/кПа...................................................................

ТС          _ ^1-1____________ ’

пр. действ.          „

(3)

где: Knp.cp.i — действительные средние значения коэффициента преобразования, полученные на каждом из 5- ти значений давления: 2, 5, 10 ,20 и 40 кПа для датчика ДЗДП-40, и 0,1, 0,2, 0,5,1,0 и 2,0 кПа для датчика ДЗДП-2, (мВ/кПа);

и = 5 - количество значений давления.

• 4.3.15 Рассчитать относительное отклонение действительного значения коэффициента преобразования датчика от его номинального значения 5_К по формуле (4)

Кпр. действ. —

#_к=——ъ---—100 %

где Кпр.действ. — действительное значения коэффициента преобразования, рассчитанное по формуле 3, (мВ/кПа);

Кном = 240 мВ/кПа - номинальное значение коэффициента преобразования датчика ДЗДП-40 и Кном = 940 мВ/кПа - номинальное значение коэффициента преобразования датчика ДЗДП-2, указанные в НД

• 4.3.16 Результат поверки считается удовлетворительным, если относительное отклонение действительного значения коэффициента преобразования от его номинального значения не более ± 10,0%

• 4.4 Проверка диапазона измерений переменного давления и определение нелинейности амплитудной характеристики в диапазоне амплитуд измерений переменного давления.

  • 4.4.1 Проверку проводить на эталонных установках УГПД-14 и УУТ-4 по методике, аналогичной п. 4.3

  • 4.4.2 По формуле (5) для каждого значения давления (Рзад.) определить относительное отклонение (5ю , %) действительного среднего значения коэффициента преобразования (Knp.cp.i.) от его номинального значения.

    

    (5)

где Knp.cp.i — действительные средние значения коэффициента преобразования, полученные на каждом из 5- ти значений давления: 2, 5, 10 ,20 и 40 кПа для датчика ДЗДП-40, и 0,1, 0,2, 0,5, 1,0 и 2,0 кПа для датчика ДЗДП-2, (мВ/кПа);

• 4.4.3 В качестве нелинейности амплитудной характеристики датчиков (5дх, %) в диапазоне измерений переменного давления принимается максимальное значение, рассчитанное по формуле

  (6).

(6)

• 4.4.4 Результат поверки считается удовлетворительным, если диапазон измерений переменного давления находится в пределах 2-40 кПа для датчика ДЗДП-40, и 0,1-2 кПа для датчика ДЗДП-2, а нелинейность амплитудной характеристики датчиков в диапазоне измерений переменного давления не превышает пределов 5%.

• 4.5.1 Действительное значение собственной резонансной частоты (/с. рез) определить на эталонной установке УУТ-4.

• 4.5.2 Для определения действительного значения собственной резонансной частоты (/с. рез) измерения проводятся в следующей последовательности:

а) Датчик закрепить в резьбовом отверстии торцевой поверхности камеры низкого давления.

б) Подключить датчик к осциллографу TDS 1002В, с установленным на нем режимом одиночного запуска.

в) Между камерой высокого давления и камерой низкого давления установить мембрану из комплекта УУТ-4.

г) Плавно открыть вентиль и создать в камере высокого давления давление воздуха от 15 до 30 кПа (величина давления в камере высокого давления определяется типом установленной мембраны) до момента срабатывания (разрыва) мембраны.

д) Закрыть вентиль.

е) Снять показания импульсной характеристики с осциллографа.

ж) Записанный на осциллографе сигнал направить в ПК.

з) Операции по п. б) - ж) повторить не менее 3 раз.

и) Записанный в ПК сигнал, являющийся переходной характеристикой датчика, обработать по программе дифференцирования и получить импульсную характеристику датчика.

к) Обрабатывая импульсную характеристику с помощью преобразования Фурье получить собственную резонансную частоту датчика как максимальную амплитуду на наименьшей частоте спектра.

• 4.5.3 Результат поверки считается удовлетворительным, если действительное значение собственной резонансной частоты датчиков составляет не менее 60 кГц.

• 4.6.1 Неравномерность АЧХ в диапазоне рабочих частот измеряемого давления (5_Ачх) датчика определяют расчётным методом по формуле (7), %:

6  = _л ( fmax V                     (7)

где /max = 10000 Гц — верхнее значение частоты рабочего диапазона давлений датчика;

/с.рез— определенное по методу п. 4.5 настоящей МП значение частоты собственного резонанса датчика, (Гц).

• 4.6.2 Верхнее значение диапазона рабочих частот датчика определяется на основании частоты собственного резонанса датчика по формуле (8), Гц:

FeepxH. = /с.рез • 0,22                   (8)

• 4.6.3 За нижнее значение диапазона рабочих частот датчиков принимается величина нижней границы фильтра верхних частот встроенного усилителя, составляющая! Гц.

• 4.6.4 Результат поверки считается удовлетворительным, если диапазон рабочих частот датчика составляет 1 - 10000 Гц, а неравномерность амплитудно-частотной характеристики в рабочем диапазоне частот измеряемого давления не превышает пределов 5%.

• 4.7.1 Относительная погрешность измерений давления (5) датчика определяется при

доверительной вероятности 0,95 % (согласно ГОСТ Р 8.801 - 2012 для рабочих средств измерений) по формуле (9), %:___________________

где 1,1 — коэффициент, определяемый доверительной вероятностью 0,95;

5эт = + 3,0% — относительная погрешность эталонных установок УГПД-14 и УУТ-4 из состава ГЭТ 131-81 при определении действительного значения коэффициента преобразования датчика;

5ах — нелинейность амплитудной характеристики в диапазоне амплитуд измеряемых давлений датчика, (%);

6 ачх — неравномерность амплитудно- частотной характеристики в диапазоне частот измеряемых давлений датчика, (%);

• 4.7.2 Результат поверки считается удовлетворительным, если относительная погрешность в рабочем диапазоне частот и амплитуд датчика не превышает пределов ± 10,0%.

• 4.8.1 Поверяемый датчик подключить с помощью технологического жгута к входу мультиметра 34401А и запитать от источника питания постоянного тока Б5-6003 ПРО.

• 4.8.2 Заземлить корпус поверяемого датчика, при этом максимально возможно защитить его от вибрационного, электромагнитного и акустического воздействия.

• 4.8.3 Произвести измерение выходного напряжения с помощью мультиметра 34401 А.

• 4.8.4 Результат поверки считается удовлетворительным, если уровень собственных шумов поверяемого датчика не более 5,0 мВ.

• 5.1 При положительных результатах поверки на датчик оформляют Свидетельство о поверке. На оборотной стороне свидетельства записывают результаты поверки. Знак поверки наносится в раздел «ПОВЕРКА» паспорта.

• 5.2 При отрицательных результатах поверки датчик к применению не допускают, на него оформляется Извещение о непригодности с указанием причины.

7

¹

Все средства поверки должны иметь действующие свидетельства о поверке.

²

Допускается применение средств поверки других типов, не приведенных в таблице 2, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.

³

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

⁴

2 Требования безопасности

• •  При проведении поверки необходимо соблюдать 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.

⁵

• 3 Условия проведения поверки

При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

• - температура окружающего воздуха, °C                      20 ± 2;

• - относительная влажность воздуха, %                        60 ± 20;