Методика поверки «Гистерезисграф PERMAGRAPH C-300» (МП 27-261-2021)

Уральский научно исследовательский институт метрологии - филиал Федерального государственного унитарного предприятия «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им.Д.И.Менделеева

(УНИИМ - филиал ФГУП «ВНИИМ им.Д.И.Менделеева»)

СОГЛАСОВАНО

И.о. директора УНИИМ - филиала

П «ВНИИМ ИМ.Д.И.Менделеева

* i 0=

Е.П. Собина

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА

ИЗМЕРЕНИЙ

Г истерезисграф PERMAGRAPH С-300

Екатеринбург 2021

• 1 РАЗРАБОТАНА

Уральским научно-исследовательским институтом метрологии - филиалом Федерального государственного унитарного предприятия «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им Д.И Менделеева» (УНИИМ - филиалом ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева»),

• 2 ИСПОЛНИТЕЛИ

С. н.с. лаборатории 261

Старший инженер лаб.261

• 3 СОГЛАСОВАНО

И.о директора УНИИМ - филиала ФГУП «ВНИИМ им Д И Менделеева»

• 4 ВВЕДЕНА ВПЕРВЫЕ

СОДЕРЖАНИЕ

• 1    Общие положения

• 2    Нормативные ссылки

• 3    Перечень операций поверки средств измерений

• 4    Требования к условиям проведения поверки

• 5    Требования к специалистам, осуществляющим поверку

• 6    Метрологические и технические требования к средствам поверки

• 7    Требования (условия) по обеспечению безопасности проведения поверки

• 8    Внешний осмотр средства измерений

• 9    Подготовка к поверке и опробование средства измерений

• 10   Проверка программного обеспечения средства измерений

• 11   Определение метрологических характеристик средства измерений

• 12   Подтверждение соответствия средства измерений метрологическим требованиям

• 13   Оформление результатов поверки

Дата введения в действие «21» сентября 2021 г.

• 1.1 Настоящая методика поверки (далее - МП) распространяется на гистерезисграф PERMAGRAPH С-300, зав. № 112526 (далее - гистерезисграф), изготовленный Magnet-Physik Dr. Steingroever GmbH, Германия, и устанавливает процедуру его первичной и периодической поверок. Поверка гистерезисграфа должна производиться в соответствии с требованиями настоящей методики.

• 1.2 При проведении поверки, методом прямых измерений стандартных образцов утвержденного типа, должна обеспечиваться прослеживаемость гистерезисграфа к ГЭТ 198-2017 «Государственному первичному эталону единиц мощности магнитных потерь, магнитной индукции постоянного магнитного поля в диапазоне от 0,1 до 2,5 Тл и магнитного потока в диапазоне от Г10'⁵ до 3 10'²Вб», согласно поверочной схемы, утвержденной приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии № 2816 от 29.12.2018 г.

• 1.3 Интервал между поверками - 1 год.

В настоящей МП использованы ссылки на следующие документы:

15.12.2020 №903н

3 Перечень операций поверки средств измерений

3.1 При поверке гистерезисграфа выполняют операции, указанные в таблице 1. Таблица 1 - Операции поверки

Окончание таблицы 1

• 3.2 Если при выполнении той или иной операции выявлено несоответствие установленным требованиям, поверку приостанавливают, выясняют и устраняют причины несоответствия, после этого повторяют поверку по операции, по которой выявлено несоответствие. В случае повторного невыполнения требований поверка прекращается, гистерезисграф бракуется и выполняются операции по п. 13 настоящей МП.

• 3.3  При периодической поверке в соответствии с заявлением владельца гистерезисграфа допускается проведение поверки отдельных измерительных каналов (полюсных наконечников) из состава гистерезисграфа. При поверке гистерезисграфа в свидетельстве о поверке (в сведения о поверке, передаваемые в федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений) указать информацию об объеме проведенной поверки.

• 4.1 При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

• - температура окружающей среды, °C                                 от 15 до 25;

• - относительная влажность, %, не более                                          80.

Вибрация и тряска должны отсутствовать.

• 5.1  К проведению работ по поверке допускаются лица из числа специалистов, допущенных к поверке, работающих в организации, аккредитованной на право поверки средств магнитных измерений.

• 5.2  К поверке допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности при работе с электроустановками, изучившие эксплуатационную документацию на гистерезисграф, эксплуатационную документацию на средства поверки и настоящую МП.

• 6.1 При проведении поверки применяют средства поверки согласно таблице 2.

Таблица 2 - Средства поверки

Окончание таблицы 2

• 6.2 Эталоны, применяемые для поверки, должны быть поверены (аттестованы), средства измерений должны быть поверены. Стандартные образцы должны иметь действующие паспорта.

• 6.3 При проведении поверки допускается применение не указанных в п. 6.1 средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик гистерезисграфа с требуемой точностью.

• 7.1 При проведении поверки должны быть соблюдены требования Приказа Минтруда и Соцзащиты от 15.12.2020 № 903 н, требования ГОСТ 12.2.007.0, а также требования безопасности и меры предосторожности, указанные в эксплуатационной документации (далее - ЭД) на применяемые средства поверки.

• 8.1 При внешнем осмотре устанавливают:

• -  соответствие внешнего вида и комплектности гистерезисграфа сведениям, приведенным в описании типа;

отсутствие видимых дефектов, способных оказать влияние на безопасность проведения поверки или результаты поверки;

• -  наличие заземления;

• -  четкость обозначений и маркировки.

• 8.2 В случае, если при внешнем осмотре гистерезисграфа выявлены повреждения или дефекты, способные оказать влияние на безопасность проведения поверки или результаты поверки, поверка может быть продолжена только после устранения этих повреждений или дефектов.

• 9.1  Подготовка измерительной катушки

  • 9.1.1 Обмотку измерительной катушки присоединить непосредственно ко входу флюксметра электронного EF 5.

  • 9.1.2 С помощью источника питания в межполюсном пространстве электромагнита № 1 установить постоянное магнитное поле. Измерить значение магнитной индукции (Е_)М , Тл) в зазоре электромагнита измерителем напряженности магнитного поля Gauss-/ Teslameter FH 54 (далее - измеритель магнитного поля).

  • 9.1.3 Измерительную катушку поместить соосно в геометрический центр межполюсного пространства электромагнита № 1, так чтобы геометрический центр катушки совпал с геометрическим центром межполюсного пространства электромагнита № 1.

  • 9.1.4 Сбросить магнитный поток, показываемый флюксметром. Извлечь измерительную катушку из межполюсного пространства на расстояние не менее чем 30 см. Не изменяя скорости, повернуть её на 180° и так же медленно возвратить в межполюсное пространство электромагнита № 1. Записать значение магнитного потока (Ф₂ц_г, Во).

  • 9.1.5 Рассчитать постоянную измерительной катушки (K_5VVp Вб/Тл) по формуле

где Ф_2П - магнитный поток, измеренный флюксметром, Во;

В_эм - магнитная индукция постоянного магнитного поля, измеренная измерителем магнитного поля, Тл.

• 9.1.6 Повторить операции 9.1.2 - 9.1.5 для трех значений магнитной индукции постоянного магнитного поля в зазоре электромагнита №1.

• 9.1.7 За значение постоянной измерительной катушки (K_svv, Вб/Тл) принимают среднее арифметическое значение результатов измерений.

• 9.2 Подготовка гистерезисграфа

  • 9.2.1 Перед проведением поверки к одному встроенному флюксметру гистерезисграфа подключают измерительную катушку, а к другому - датчик Холла. Включают гистерезис-граф, запускают ПО и подают питание с помощью красного выключателя.

  • 9.2.2 Выдерживают гистерезисграф во включенном состоянии не менее 10 минут.

• 9.3 Опробование

  • 9.3.1 Опробование проводят с помощью контрольного образца Ni (далее - КО), входящего в комплект гистерезисграфа. Измерение КО выполняют согласно п. 1.4 ПС.

  • 9.3.2 При отсутствии показаний гистерезисграф признают непригодным к применению, дальнейшие операции не производятся.

• 10.1 Идентификационные данные программного обеспечения (далее - ПО) должны соответствовать указанным в таблице 3.

Таблица 3 - Идентификационные данные программного обеспечения

• 11.1.1 Определение относительной погрешности измерений магнитного потока провести для обоих флюксметров из состава гистерезисграфа.

• 11.1.2 Для определения относительной погрешности измерения магнитного потока провести методом прямых измерений значения магнитного потока, создаваемого КВИ при переключении направления тока. Для этого собрать схему в соответствии с рисунком 1.

  

п

Рисунок 1 - Схема измерений магнитного потока

БП - источник напряжения и тока стабилизированный (далее - блок питания); V - вольтметр постоянного напряжения;

R - катушка электрического сопротивления Р321;

КВИ - катушка взаимной индуктивности;

П - переключатель направления тока;

С-300 - гистерезисграф PERMAGRAPH С-300

Подключить первичную обмотку КВИ к блоку питания, а вторичную обмотку к разъему гистерезисграфа. Включить блок питания и подать напряжение на первичную обмотку КВИ. Скорректировать дрейф показаний, обнулить показания флюксметра и провести измерения потока флюксметром при переключении направления тока (Ф_и-, Во). Для уменьшения

Страница 10 из 15 воздействия внешних магнитных полей провести измерения магнитного потока для противоположного направления напряжения (Ф_и_, Во).

• 11.1.3 Зафиксировать значение напряжения (I/, В). Для каждого значения напряжения провести не менее трех измерений магнитного потока. Значения напряжения выбирают таким образом, чтоб обеспечить проверку магнитного потока во всем диапазоне измерений от 0,001 до 0,1 Во, но не менее чем в пяти точках, равномерно распределенных по диапазону.

• 11.2.1  На полюсах со встроенной измерительной катушкой

• 11.2.1.1 Установить в электромагните стандартные полюсные наконечники со встроенной измерительной катушкой Р 6/6. Установить между полюсами электромагнита зазор 10 мм. Задать максимальную напряженность постоянного магнитного поля в зазоре электромагнита и зафиксировать значение напряженности постоянного магнитного поля, измеренное гистерезисграфом (Н_{тах уст} кА/м).

• 11.2.1.2 Обмотку измерительной катушки присоединить ко входу флюксметра. Измерительную катушку поместить соосно над измерительной катушкой, встроенной в полюс электромагнита, и зафиксировать её. Извлечь измерительную катушку из межполюсного пространства на расстояние не менее чем 30 см. Не изменяя скорости, повернуть её на 180° и так же медленно возвратить в межполюсное пространство электромагнита над измерительной катушкой, встроенной в полюс. Снять показания магнитного потока с табло флюксметра (Ф, Вб).

• 11.2.1.3 Изменить направление магнитного поля в зазоре электромагнита на противоположное, повторить операции п. 11.2.1.2.

• 11.2.1.4 Повторить операции п.п. 11.2.1.1 -11.2.1.3 для полюсных наконечников со встроенной измерительной катушкой Р 3/3.

• 11.2.2 На полюсах диаметром 92 мм

• 11.2.2.1 Установить в электромагните полюса диаметром 92 мм. На полюсе разместить компенсационную измерительную катушки JH 40-1. Установить зазор 10 мм между полюсами электромагнита. Задать максимальную напряженность постоянного магнитного поля в зазоре электромагнита и зафиксировать значение напряженности постоянного магнитного поля, измеренное гистерезисграфом (Я_{тах уст} кА/м).

• 11.2.2.2 Повторить операции п.п. 11.2.1.1 -11.2.1.3

• 11.3.1 Провести на гистерезисграфе однократные измерения магнитных характеристик (остаточной намагниченности (М_г, кА/м), остаточной индукции (/С, Тл), коэрцитивной силы по индукции (Н_Св. кА/м), коэрцитивной силы по намагниченности (Н_См- кА/м), максимального энергетического произведения ((ВН)_тах, кДж/м³)) не менее трех стандартных образцов магнитных свойств магнитотвердых материалов на основе сплава NdFeB (набор МС NdFeB) ГСО 11059- 2018 / ГСО 11062- 2018 и на основе сплава SmCo (набор SmCo) ГСО 11148-2018 /ГСО 11151-2018 (далее-ГСО)¹.

• 11.3.2 Провести на гистерезисграфе не менее пяти измерений магнитных характеристик (остаточной намагниченности (М_г, кА/м), остаточной индукции (В_г, Тл), коэрцитивной силы по индукции (Н_Св. кА/м), коэрцитивной силы по намагниченности (Н_См. кА/м), макси-

мального энергетического произведения ^ВН)_тах, кДж/м³)) не менее трех образцов МТМ на основе сплавов NdFeB, AlNiCo и SmCo (далее - образец).

• 12.1.1 Для значений магнитного потока, полученных по п. 11.1.2 для противоположных направлений тока, рассчитать среднее из этих значений по формуле

• 12.1.2 Для полученных значений напряжений по п. 11.1.3 рассчитать магнитный поток, создаваемый КВИ, по формуле

Фрасч ‘ К_ф • r

где Кф - действительное значение взаимной индуктивности КВИ, Во/А;

U - напряжение тока. В;

R - действительное значение сопротивления катушки электрического сопротивления, Ом.

• 12.1.3 Для полученных по п. 11.1.3 рядов измеренных значений магнитного потока вычислить среднее арифметическое значение результатов измерений и среднее квадратическое отклонение результата измерений по формулам (4) и (5) соответственно

  

(4)

где Ф_и - среднее арифметическое значение измеренного магнитного потока, Вб;

Ф_и. - /-ое измеренное значение магнитного потока, Вб;

5 - среднее квадратическое отклонение результата измерений, Вб;

п - число измерений, п >5.

• 12.1.4 Вычислить отклонение измеренного магнитного потока от образцового (21ф, %) по формуле

  

  • 100

(6)

• 12.1.5 Вычислить неисключенную систематическую составляющую (0„, %) погрешности результата измерений магнитного потока обусловленную используемыми средствами измерений по формуле

  

где 8_и - относительная погрешность измерения напряжения, %;

Страница 12 из 15 ^кви ~ относительная погрешность действительного значения взаимной индуктивности КВИ, %;

S_R - относительная погрешность действительного значения сопротивления катушки электрического сопротивления, %;

Дф - отклонение измеренного магнитного потока от рассчитанного, %.

• 12.1.6 Вычислить величину относительной погрешности измерений магнитного потока (5_Ф, %) для доверительной вероятности 0,95 по формуле

  

(8)

• 12.1.7 Относительная погрешность измерений магнитного потока должна быть в пределах ±1,0 %.

• 12.2.1 Для значений магнитного потока, полученных в п.п. 11.2.1 - 11.2.2, рассчитать измеренное значение напряженности постоянного магнитного поля (Н_р, кА/м) в зазоре электромагнита для противоположных направлений магнитного поля по формуле

Ф

Н„ =----------,                                         ( ⁹ )

Р 1000-До^

где Ф - магнитный поток, измеренный флюксметром, Во;

ц₀ - магнитная постоянная, равная 4л 10-7 Тл м/А=12,5664 10"' Тл м/А [согласно «CODATA recommended values of the fundamental physical constants: 2014»];

K_sw - постоянная измерительной катушки, определенная в соответствии с п.9.1, Вб/Тл.

• 12.2.2 За максимальное значение напряженности постоянного магнитного поля (Н_тах, кА/м), принять значение, рассчитанное по формуле

  Нтах ~~

  

  (10)

где |Н_р+|,|Яр_| - абсолютные значения напряженности магнитного поля для противоположных направлений магнитного поля, кА/м

• 12.2.3 Максимальная напряженность магнитного поля в зазоре 10 мм для полюсов Р 6/6 и Р 3/3 должна быть не менее 2500 кА/м, для полюсов диаметром 92 мм - не менее 1700 кА/м

• 12.2.4 Вычислить отклонение установленного значения напряженности магнитного поля от измеренного значения (<5_0тк, %) по формуле

  отк

  ^уст ^нзм

  ^изм

  • 100,

  (11)

где Н_усг - значение напряженности постоянного магнитного поля, создаваемого в зазоре электромагнита гистерезисграфа, кА/м;

А7_ИЗМ “ измеренное значение напряженности постоянного магнитного поля, кА/м.

• 12.2.5 Рассчитать относительную погрешность максимальной напряженности магнитного поля в зазоре электромагнита в относительном виде (<5_Н, %)

З_н = 1,1 ■ V2-^ + ^ + Ck .                 (12 )

где 5_Ф - относительная погрешность измерения магнитного потока флюксметром, %;

- относительная погрешность измерения магнитной индукции, %;

5_0тк ^_ отклонение устанавливаемого значения напряженности магнитного поля от измеренного, %.

• 12.2.6 Значения относительной погрешности максимальной напряженности магнитного поля должны быть в пределах ±3,0 %.

• 12.3.1 Для рядов значений по п. 11.3.1 рассчитать относительную погрешность измерений магнитных характеристик на каждом ГСО по формуле

  

  (13)

где Х_изм. - магнитная характеристика i-го ГСО, измеренная на гистерезисграфе, (М_г, кА/м), (Вг. Тл), (Н_с„, кА/м), (Н_См, кА/м), ((ВН)_тох, кДж/м¹);

Хне; ~ аттестованное значение магнитной характеристики i-го ГСО, указанное в паспорте, (М_г, кА/м), (В_г, Тл), (Н_Св, кА/м), (Н_См, кА/м), ((SH)_max, кДж/м³);

ДХ_!|С - абсолютная погрешность аттестованного значения магнитной характеристики i-го ГСО, указанное в паспорте, (М_г, кА/м), (Д, Тл), (Н_Св, кА/м), (Н_См, кА/м), ((SW)_max, кДж/м³).

12 3.2 Значения относительной погрешности измерений магнитных характеристик не должны превышать значений, указанных в таблице 4.

Таблица 4 - Значения относительной погрешности измерений магнитных характеристик, %

• 12.3.3 Для рядов значений магнитных характеристик по п. 11.3.2 для каждого образца вычислить среднее арифметическое значение результата измерений и СКО случайной составляющей относительной погрешности по формулам:

  

S?=i(^xHj. ^хи₇)² юо

(п-1) liT

где Хц. - среднее арифметическое значение результата измерений магнитной характеристик j-го образца, (М_г, кА/м), (К_г, Тл), (Н_Св, кА/м), (Н_См. кА/м),            кДж/м³);

Хц. - магнитная характеристика j-го образца, измеренная на гистерезисграфе, (М_г, кА/м), (В_г, Тл), (Н_Св. кА/м), (Н_См, кА/м), ((ВН)_тах, кДж/м³);

5х_Иу. - СКО случайной составляющей относительной погрешности измерений магнитной характеристик j -го образца, %;

п - число измерений, п>5.

• 12.3.4 Значения СКО случайной составляющей относительной погрешности измерений магнитных характеристик не должны превышать значений, указанных в таблице 5.

Таблица 5 - Значения относительной СКО случайной составляющей относительной по-

грешности измерений магнитных характеристик, %

• 13.1 Результаты поверки оформляют протоколом, форма протокола произвольная.

• 13.2 При положительных результатах поверки гистерезисграф признают пригодным к применению и оформляют результаты поверки в соответствии с Приказом Минпромторга России от 31 июля 2020 г. № 2510 «Об утверждении Порядка проведения поверки средств измерений, требований к знаку поверки и содержанию свидетельства о поверке» или в соответствии с порядком, действующим на момент проведения поверки или действующими на момент проведения поверки нормативно-правовыми актами в области обеспечения единства измерений. Знак поверки на гистерезисграф не наносится.

• 13.3 При отрицательных результатах поверки гистерезисграф признают непригодным к применению в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений и оформляют результаты в соответствии с Приказом Минпромторга России от 31 июля 2020 г. № 2510 «Об утверждении Порядка проведения поверки средств измерений, требований к знаку поверки и содержанию свидетельства о поверке» или действующими на момент проведения поверки нормативно-правовыми актами в области обеспечения единства измерений.

• 13.4   Сведения о результатах и объемах проведенной поверки передают в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений в соответствии с Приказом Минпромторга России от 28.08.2020 г. № 2906 «Об утверждении порядка создания и ведения Федерального информационного фонда по обеспечению единства измерений.

Страница 15 из 15 передачи сведений в него и внесения изменений в данные сведения, предоставления содержащихся в нем документов и сведений».

Разработчики:

С. н.с. лаб. 261 УНИИМ - филиала ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева»

Ст. инженер, лаб. 261 УНИИМ - филиала ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева»

¹

Образцы МТМ на основе сплавов NdFeB и SmCo должны быть предварительно намагничены до насыщения