Методика поверки «ГСИ. Пиранометры ПЕЛЕНГ СФ-06-21» (МП 254-0102-2021)

СОГЛАСОВАНО

ЗАМЕ ГЕНЕРАГЬЧОГ

шв ДО ЗЕ?сННОСТ ОТ 11

Государственная система обеспечения единства измерений

Пиранометры ПЕЛЕНГ СФ-06-21

МП 254-0102-2021

Руко

ФГУП «ВНИИМ

П.К. Сергеев

г. Санкт-Петербург 2021 г.

1. Общие положения

Данная методика поверки распространяется на пиранометры ПЕЛЕНГ СФ-06-21 (далее - пиранометры), предназначенные для измерений энергетической освещенности, создаваемой солнечным излучением, и устанавливает методы и средства их первичной и периодической поверки.

Методикой поверки должна обеспечиваться прослеживаемость пиранометров к государственному первичному эталону единицы радиометрических и спектрорадиометрических величин в диапазоне длин волн от 0,2 до 25,0 мкм (ГЭТ 86-2017).

Метод, обеспечивающий реализацию методики поверки - непосредственное сличение. Пиранометры подлежат первичной и периодической поверке. Методикой поверки не предусмотрена поверка на меньшем числе поддиапазонов измерений и отдельных автономных блоков.

2. Перечень операций поверки средства измерений Таблица 1

При отрицательных результатах одной из операций поверка прекращается.

• 3. Требования к условиям проведения поверки

При поверке должны быть соблюдены следующие условия:

• - температура воздуха, °С                                   от +15 до +25;

• - относительная влажность воздуха, %                      от 30 до 90;

• - атмосферное давление, гПа                              от 860 до 1060.

При проведении поверки в соответствии с п. 10.4 данной методики дополнительно должны быть соблюдены следующие условия:

• - высота Солнца над горизонтом, не менее                  20°.

Солнечное излучение должно быть устойчивым. На диске солнца и в пределах угла 5° в любом направлении от линии визирования на солнце не должно быть следов облаков. В воздухе не должно быть пыли, дыма, тумана или дымки.

• 4. Требования к специалистам, осуществляющим поверку

  • 4.1 К проведению поверки допускаются лица, допущенные к работе в качестве поверителей, изучившие настоящую методику и эксплуатационную документацию (далее ЭД), прилагаемую к пиранометрам.

• 5. Метрологические и технические требования к средствам поверки Таблица 2

  Номер пункта документа по поверке	Наименование и тип (условное обозначение) основного или вспомогательного средства поверки; обозначение нормативного документа, регламентирующего технические требования, метрологические и основные технические характеристики средства поверки
  9	Персональный компьютер с ПО Peleng Meteo

Продолжение таблицы 2

• 5.1 Средства поверки должны иметь действующие свидетельства о поверке, эталоны -действующие свидетельства об аттестации.

• 5.2 Допускается применение аналогичных средств поверки обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых пиранометров с требуемой точностью.

• 6. Требования (условия) по обеспечению безопасности проведения поверки

  • 6.1 При поверке должны необходимо соблюдать требования:

- требования безопасности по ГОСТ 12.3.019;

- требования безопасности, изложенные в эксплуатационной документации; -«Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей»;

- «Правила ТБ при эксплуатации электроустановок потребителей»;

- в целях обеспечения безопасности работ и возможности выполнения процедур поверки достаточно одного специалиста.

• 7. Внешний осмотр средства измерений

При проведении внешнего осмотра должно быть установлено соответствие пиранометра следующим требованиям:

• - соответствие внешнему виду СИ описанию типа СИ;

• - наличию знака утверждения типа в месте, указанном в описании типа СИ;

• - комплектность должна соответствовать эксплуатационной документации на пиранометр;

• - пиранометры не должны иметь дефектов, способных оказать влияние на безопасность проведения поверки и на результаты поверки.

• 8. Подготовка к поверке и опробование средства измерений

  • 8.1 Проверить пиранометр.

  • 8.2 Проверить электропитание пиранометра.

  • 8.3 Подготовить к работе и включить пиранометр согласно ЭД.

  • 8.4 Опробование

    • 8.4.1 Опробование пиранометра должно осуществляться в следующем порядке:

      • 8.4.1.1 Включить пиранометр.

      • 8.4.1.2 Убедиться, что измерительная информация поступает и отображается на устройствах отображения, сообщения об ошибках - отсутствуют.

      • 8.4.1.3 При поверке, измеренные значения по соответствующим фиксируются на блоке электронном или в программном обеспечении Peleng Meteo.

• 9. Проверка программного обеспечения средства измерений

  • 9.1 Запустить автономную программу Peleng Meteo в пункте меню “Справка”. Подменю “Вызов справки” содержит пункты для вызова справочной информации (помощи) по работе с программой. Подменю “О программе” содержит сведения о версии программы и ее разработчике.

  • 9.2 Пиранометр считается прошедшим проверку по данному пункту с положительными результатами, если проверяемые параметры ПО соответствуют данным, представленным в таблице 3.

Таблица 3

• 10 Определение метрологических характеристик средства измеренийОпределение коэффициента преобразования при нормальном падении радиации

• 10.1.1 Определение коэффициента преобразования при нормальном падении радиации производить в следующем порядке:

• 10.1.1.1 Включить лампу установки ПО-4, установить на ней напряжение, обеспечивающее в плоскости измерений энергетическую освещенность не ниже 0,4 кВт/м² и выдерживать не менее 20 мин для прогрева лампы. До конца проверки напряжение на лампе поддерживать постоянным с погрешностью не более ±0,2 В.

• 10.1.1.2 Установить эталонный пиранометр при помощи штатива на поворотный столик перпендикулярно к направлению светового потока. Подключить к вольтметру и выдерживать освещенным не менее 2 мин, затенить затеняющим экраном и через 2 мин снять показания вольтметра n0 при затененном пиранометре.

• 10.1.1.3 Убрать экран и не менее, чем через 2 мин, снять десять значения напряжения Uri, из которых вычислить среднее значение й_о сигнала эталонного пиранометра.

• 10.1.1.4 Измерить значение n0 после снятия показаний в соответствии с п. 10.1.1.2 и вычислить среднее значение п₀.

• 10.1.1.5  Снять эталонный пиранометр и установить проверяемую головку пиранометра (далее - головка) перпендикулярно оптической оси установки таким образом, чтобы центр ее приемной поверхности расположился в той же точке пространства, что и эталонного пиранометра.

• 10.1.1.6 Подключить к вольтметру и выдержать головку освещенной не менее 2 мин, затенить и через 2 мин снять показания вольтметра nn при затененной головке.

• 10.1.1.7 Убрать затеняющий экран и не менее, чем через 2 мин, снять 10 значений напряжения Umi, из которых вычислить среднее арифметическое значение U_m.

• 10.1.1.8 Измерить значение nn после снятия показаний в соответствии с п. 10.1.1.6 и вычислить среднее значение п_п.

• 10.1.1.9 Снять поверяемую головку пиранометра и установить эталонный пиранометр. Повторить п. 10.1.1.2 - 10.1.1.4.

• 10.1.1.10 Вычислить значение коэффициента преобразования К, мВ^м²/кВт, головки по формуле:

где Ко - значение коэффициента преобразования эталонного пиранометра, мВ^м²/кВт; и_т; й_о - среднее значение отсчета при освещении проверяемой головки и эталонного пиранометра соответственно, мВ;

п_п; п₀ - отсчеты при затенении проверяемой головки и эталонного пиранометра соответственно, мВ.

• 10.1.1.10 Результаты считать положительными, если значение полученного коэффициента преобразования не менее 8 мВ^ м² / кВт и отличается от указанного в паспорте (предыдущим свидетельстве о поверке) не более, чем на ± 3 %.

  • 10.2 Определение среднего квадратического отклонения и относительной погрешности измерений энергетической освещенности

    • 10.2.1 Подключить пиранометр к блоку электронному согласно ЭД.

    • 10.2.2 Подключить к ПК с помощью ПО Peleng Meteo.

    • 10.2.3 В настройках ПО выбрать поверяемый прибор и установить коэффициент преобразования, вычисленный по формуле (1).

    • 10.2.4  Установить на лампе мощность, соответствующую энергетической освещенности не ниже 400 Вт/м².

    • 10.2.5 Установить эталонный пиранометр при помощи штатива на поворотный столик перпендикулярно к направлению светового потока. Подключить к вольтметру и выдерживать освещенным не менее 2 мин.

    • 10.2.6 Снять 10 значений напряжения U0i и рассчитать энергетическую освещенность 1_эт1, из которых вычислить среднее значение 1_эт.

    • 10.2.7 Снять эталонный пиранометр и установить проверяемую головку пиранометра (далее - головка) перпендикулярно оптической оси установки таким образом, чтобы центр ее приемной поверхности расположился в той же точке пространства, что и эталонного пиранометра.

    • 10.2.8   Установить поверяемый пиранометр. Выдержать его освещенным не менее 2 мин. Снять 10 измерений /_изм^, из которых вычислить среднее значение 1_изм.

    • 10.2.9   Вычислить относительную погрешность измерений энергетической освещенности по формуле:

6/ = /изм^эт 100 %,                             (₂)

1эт

• 10.2.10  Вычислить СКО по формуле:

  m(m-1)

  •100%

  (3)

• 10.2.11 Результаты считать положительными, если выполняются условия:

81 < ±10 %, СКО < 0,3 %.

10.3 Определение поправочных множителей Fh при различных значениях угла падения излучения (высоты солнца) и азимута

• 10.3.1 На установке ПО-4 определение поправочных множителей Fh при различных значениях угла падения излучения (высоты солнца) и азимута производить в следующем порядке:

• 10.3.1.1 Установить головку, закрепленную с суппортом АЛ6.200.048, на установку ПО-4 перпендикулярно направлению излучения лампы. Совместив середину ее приемной поверхности с осью вращения суппорта. Не меняя положения головки, установить на шкале суппорта угол h, равный 90° (угол высоты солнца). Центр приемной поверхности головки совместить с центром светового поля. Поворачивая головку в вертикальной плоскости, установить ее выводом кабеля вниз, при такой ориентации выполняется проверка для азимутального направления А, равного 0°. Закрепить головку в этом положении винтом.

• 10.3.1.2 Выдержать головку освещенной не менее 2 мин, затенить ее экраном и через 2 мин снять отсчет места нуля n.

• 10.3.1.3 Отрегулировать напряжение на лампе так, чтобы показания вольтметра стабилизировались. Это напряжение поддерживать постоянным в течение поверки пиранометра.

• 10.3.1.4 Убрать экран и через 2 мин снять отсчёт U90 при угле h=90°.

• 10.3.1.5 Повернуть приборный столик на отметку угла h, равную 70°. Убрать экран и через 2 мин снять 3 отсчета U70.

• 10.3.1.6 Аналогичным образом выполнить измерения при значениях угла h, равных 50°, 40°, 30°, 20°, 15°, 10° и закончить измерения при угле h, равном 90° (повторно).

• 10.3.1.7 Повернуть суппорт на угол h, равный 20°, развернуть головку в вертикальной плоскости, установив ее выводом кабеля вверх (азимутальное направление 90°). Затенить головку и через 2 мин снять отсчет места нуля n. Убрать экран и через 2 мин снять не менее трех отсчетов U^/a при освещенном пиранометре. Аналогичным образом выполнить измерения значений n и и^/А для азимутальных направлений, равных 180° и 270°;

• 10.3.1.8 Установить угол h равный 90°, азимутальное направление головки, соответствующее 0° и повторить измерения при затененной и освещенной головке аналогично указаниям в 4.2.1.4.

• 10.3.1.9 По результатам измерений для азимутального направления 0° определить значения поправочных множителей Fh в следующем порядке:

• - из трёх измерений, выполненных по 10.3.1.4, 10.3.1.6 и 10.3.1.8 при значении h, равном 90°, вычислить среднее значение U90 и вычесть из него значение места нуля n, в результате чего получить среднее, исправленное значения U90, мВ.

• - по результатам измерений, выполненных по 10.3.1.4 и 10.3.1.5 при каждом из остальных значений h, аналогичным образом вычислить исправленные значения Uh, мВ;

• - для каждого значения h (кроме 90°) вычислить поправочный множитель Fh по формуле:

Fh = U^-sin h / Uh,                                (4)

Значения поправочных множителей пиранометра при разных h должны быть в

пределах, указанных в таблице 2.

Таблица 4 - Значения поправочных множителей

• 10.3.1.10 По результатам измерений, выполненных для каждого из азимутальных направлений 90°, 180° и 270°, определить значения поправочных множителей Fa по формуле:

Fa = U^-sin 20°/ Ua,                             (5)

где Ua - исправленное на место нуля показание головки по результатам измерений при данном азимутальном направлении А и h= 20°, мВ.

• 10.3.1.11  Результаты считать положительными, если значение полученных множителей находятся в пределах, указанных в таблице 4.

10.4 Определение коэффициента преобразования в естественных условиях

• 10.4.1  Определение коэффициента преобразования в естественных условиях производить в следующем порядке:

• 10.4.1.1 Установить головку в трубе ПО-11. Эталонный актинометр и трубу ПО-11 нацелить на Солнце, снять с них крышки и выдержать нацеленными не менее 2 мин.

• 10.4.1.2 Подключить головку и эталонный актинометр к вольтметру. Затенить и через 2 мин снять показания n0 эталонного актинометра и nn головки.

• 10.4.1.3 Нацелить на Солнце эталонный актинометр и трубу ПО-11 и через 2 мин снять 10 пар синхронных показаний вольтметра Umi головки и U0i эталонного актинометра, из которых вычислить среднее арифметическое значение и_т и и₀.

• 10.4.1.4 Вычислить значение коэффициента преобразования К, мВ^м²/кВт, головки по формуле:

К = Ко (й_т - Пп) / («о- По),                            (6)

где Ко - значение коэффициента преобразования эталонного пиранометра, мВ^м²/кВт; й_т; и_о - среднее значение отсчета головки и эталонного актинометра соответственно, мВ;

П_п; П_о - отсчеты при затенении головки и эталонного актинометра соответственно, мВ.

• 10.4.1.5  Результаты считать положительными, если значение полученного коэффициента преобразования не менее 8 мВ • м² / кВт и отличается от указанного в паспорте (предыдущим свидетельстве о поверке), не более, чем на ± 3 %.

• 10.4.1.6 Подключить головку к блоку электронному согласно ЭД.

• 10.4.1.7 Подключить к ПК с помощью ПО Peleng Meteo.

• 10.4.1.8 В настройках ПО выбрать поверяемый прибор и установить коэффициент преобразования, вычисленный по формуле (6).

• 10.4.1.9 Нацелить на Солнце эталонный актинометр, подключенный к вольтметру, и трубу ПО-11 и через 2 мин снять 10 пар синхронных показаний напряжения U0i эталонного актинометра и энергетической освещенности /_изм^, из которых вычислить среднее значение Uо ^и ^изм.

• 10.4.1.10  Рассчитать среднюю энергетическую освещенность эталонного актинометра /_эт.

• 10.4.1.11 Вычислить относительную погрешность измерений энергетической освещенности по формуле:

5/ =        • 100 %,                              (7)

!эт

• 10.4.1.12 Вычислить СКО по формуле:

  J^10 ^ИЗМ!    )2

  т(т-1)

  •100%

  (8)

• 10.4.1.13 Результаты считать положительными, если выполняются условия:

81 < ±10 %, СКО < 0,3 %.

• 11 Подтверждение соответствия средства измерений метрологическим требованиям

В результате анализа характеристик, полученных в результате поверки, делается вывод о пригодности дальнейшего использования средства измерений. Критериями пригодности являются соответствие погрешностей средства измерений п. 10.1.1.10, 10.2.12,

• 10.3.1.10 и 10.4.1.13 настоящей методики поверки.

• 12 Оформление результатов поверки

  • 12.1 Сведения о результатах поверки пиранометров передаются в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений в установленном порядке. Знак поверки при необходимости наносится на свидетельство о поверке.

  • 12.2 Протокол оформляется по запросу.

  • 12.3 В процессе поверки пломбировка не нарушается.

7