Методика поверки «ГСОЕИ. Датчики силоизмерительные тензорезисторные» (МИ 2272-93)

НТБ ЗАО «Тензо-М»

РЕКОМЕНДАЦИЯ

Государственная система обеспечения единства измерений ГСИ. Датчики силоизмерительные тензорезисторные

Методика поверки

МИ 2272 — 93

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

• 1. РАЗРАБОТАНА ТОО «МАКС», НПО «ВНИИМ»

пм. Д. И. Менделеева

ИСПОЛНИТЕЛИ

А. Л. Резников, капд. техн, наук (руководитель темы);

А. М. Харченко, капд. техн, наук; И. С. Чаленко, канд. техн, паук; А. Д. Остривной

• 2. УТВЕРЖДЕНА НПО «ВНИИМ» им. Д. И. Менделеева 23 декабря 1993 г.

• 3. ЗАРЕГИСТРИРОВАНА ВНИИМС 29 декабря 1993 г.

Авторское право на издание данной Рекомендации закреплено за ТОО «МАКС», НПО «ВНИИМ» им. Д. И. Менделеева. Перепечатка данной Рекомендации сторонними организациями воспрещена,

Настоящая рекомендация распространяется на датчики силон .эмеритальные тепзорезпсторньге общетехнического применения по ГОСТ 28836 и датчики силои1змерителы1ые других видом» с аналогичной номенклатурой нормируемых метрологических ха рак»еристик.

Рекомендация по распространяется на датчики, входящие в состав сплои'зморительиых устройств, методика поверки которых не предусматривает демонтажа датчиков.

• 1. ОПЕРАЦИИ ПОВЕРКИ

  • 1.1. Поверку датчиков промзвсдят методом прямых измерений ииш непосредственным сличением.

  • 1.2. При проведении поверки выполняют операции, указанные в таблице.

•

Таблица

• 2. СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

  • 2.1. При поверке датчиков методом прямых измерений для определения метрологических характеристик применяют эталонные (образцовые) сило’измерительпые машины по ГОСТ 25864 и эталонные (образцовые) меры силы по ГОСТ 8.065.

  • 2.2. При поверке датчиков непосредственным сличением для определения метрологических характеристик применяют датчики силы, аттестованные в качестве эталонных (образцовых), (в дальнейшем — эталонные (образцовые) датчики) и средства нагружения различного типа (прессы, испытательные машины и т. п.).

  • 2.3. В качестве электроизмерительных приборов применяют приборы для измерений электрического напряжения (например, вольтметр Щ-3'1 «л. 0,005 или компаратор напряжения Р-3003 кл. 0,005).

• 2.4. Дю каждой из точек диапазона измерений поверяемого датч'има сумма значении пределов допускаемой погрешности эталонных (образцовых) силоидмерительпых машин, эталонных (образцовых) мер силы, чглн эталонных (образцовых) датчиков совместно со значениями пределов допускаемой погрешности электроизмерительных приборов, выраженная в процентах, не должна превышать 0,5 значения категории точности поверяемого датчика.

• 2.5. Дополнительно к указанным в пн. 2.1, 2.2, 2.3 применяют следующие средства поверки:

• — омметр класса точности 0,2 по ГОСТ 23706,

• — мегомметр или автоматическое средство измерений электрического сопротивления с пределами допускаемой погрешности не более ±20%,

• — камеры влажности, позволяющие поддерживать относительную влажность до 95 % при 30°C с погрешностью не более ±3%,

• — термокамеры ил индивидуальные термосы, позволяющие поддерживать температуру с погрешностью пе более ±3°С.

• 2.6. При применении приборов для измерений электрического нам ряжения применяют источники питания поверяемого и образцовых датчиков, изменение выходного напряжения которых не превышает 0,2 от значения категоргш точности поверяемого датчика за время, достаточное для определения его метрологических характеристик, ио не менее 30 мин.

«

• 3. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

  • 3.1. При проведении поверки соблюдают требования техники безопасности, указанные в эксплуатационной документации на средства нагружения, вторичные приборы, снлоиз-мерительные датчики и 'вспомогательные средства, используемые при поверке.

• 4. УСЛОВИЯ ПОВЕРКИ

  • 4.1. При проведении поверки (за исключением операций по гоп. 6.3.7 и 6.4.7) соблюдают следующие условия:

температура окружающей среды: 20±5 °C;

относительная влажность: 304-80%;

атмосферное давление: 84—106,7 кПа (6404-800 мм рт. ст.)

• 5. ПОД ГОТОВКА К ПОВЕРКЕ

Перед проведешипг поверки выполняют следующие подго товительные работы:

• 5.1. Проверяют (при первирппп") поверке) яле отри пес кое сопротиплепи'е изол я и ин поверяемого датчика после выдержки н камере влажности при температуре 30±5°С и относительной влажности 95±3%. Время выдержки должно быть не менее двух часов. Измерение сопротивления изоляции прочтя-водят не ранее, чем через два часа после извлечения из камеры и выдержки в нормальных условиях.

С см ратывл сине и гол я ци и гю вор я ем ого  датч гика должно

быть не менее:

- 200 Мом для датчиков с тонзореэнстэра1м;и па клеевой основе. 3 Мом для датчиков с тегтзорезистора.’ми па бесклее-воп ociTOiBe.

• 5.2. Петин родственно перед сч грело л сипом метрологических ха рн кт? ряс.тик поверяемый датчик устанавливают -в примепяе-?-д? сродство нагружения и подключают к электрои'31меритель-по'му пробору и источнику питания в случае его применения и соответствии с требованиями ^ксплуатациоппоп документации. При этом выполняют операции, предусмотренные требо-ваггпямп эксклуатационпой документации пи сродства нагружения , эл с ктрзизме рн тольныо при боры и сил оизмерительные датчики.

• 5.3. Эталонные (образцовые) датчики (при поверке непосредственным сличением) 'проверяют па стабильность выходного сигнала при нормальной нагрузке.

Пдменепие числового значения выходного сигнала, выраженное в процентах, не должно превышать 0,2 от значения категории точности датчика за время, достаточное для снятия показаний, по не менее 30 мин.

• 5.4. Промеряют (при поверке непосредственным сличением) взаимное расположение образцовых датчиков и подбирают его таким ’образом, чтобы относительная ралпость числовых значений ттх 'выходных сигналов, выраженная в процентах, не превышала более, чем в 40 раз значение категории точности поверяемого датчика.

• 5.5. Проверяют стабильность напряжения источник1а (источников) тгитаиия датчиков (в случае их применения).

Изменение числового значения напряжения питания, выраженная в процентах, не должно превышать 0,2 от значения категории точности поверяемого датчика.

• 6. ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ И ОБРАБОТКА Р ЕЗУЛЬТ А ГО В ИЗМЕI»ЕИ И Й

  • 6.1. Внешний осмотр.

При внешнем осмотре промеряют комплектность датчика, отсутствие видимых повреждений, наличие необходимой маркировки.

• 6.2. Опробование.

  • 6.2.1. Проверку стабильности показаний поверяемого датчика осуществляют измерениями его выходного сигнала при номинальной нагрузке в точение не менее 30 мин.

Изменение числового значения выходного сигнала датчика, выраженное в процентах, нс должно превышать значения, порммроваиноа о в эксл1луа1тациюпмоп документации па поверяемый датчик.

• 6.2.2. Проверку входного и выходного электрического сопротивления поверяемого датчика осуществляют с помощью омметра, подключаемого к соответствующим диагоналям мостовой электрической схемы датчика. Значения входного п выходного сопротивления датчика должны соответствовать требованиям ГОСТ 288356 и эксплуатационной документации.

• 6.2.3. Проверку электрического сопротивления изоляции поверяемого датчика осуществляют при помощи мегомметра. Сопротивление 'изоляции измеряют между корпусом и любым из выводов электрической схемы датчика при напряжении постоянного тока до 100 В.

Сопротивление изоляции должно быть не менее:

• — 1000 Мои для датчиков с тензорезисторами на .клеевой основе,

• — 100 Мом для датчиков с тензорезисторами на бесклее-во'й основе.

• 6.3. Определение метрологических характеристик датчика методом прямых измерений.

  • 6.3.1. Для определения ■метрологических характеристик датчика проводят измерения его выходного сигнала (электрического напряжения пли коэффициент передачи) при ш циклах «нагружение -- равгруженне» (ш>3).

При проверке датчиков, у которых линия действия измеряемого усилия совпадает с их ос-ыо симметрии, после каждого цикла «нагружение —- равгруженне» датчик поворачивают на 120°.

Нагруженье п разгруженне поверяемого датчика производят равномерно ступенями от нулевого до номинального зна-

чения нагрузки и обратно. Число ступеней п должно быть не менее 4.

Результаты измерений коэффициента передачи (Kir Кобр.11) или выходного напряжения Уобр.и) датчика при прямом и обратном нагружениях для каждого цикла «1» и каждой ступени нагружения «1» вносят в протокол поверки, форма которого приведена в приложении I.

• 6.3.2. Определение IIКП и РКП.

Значение НКП поверяемого датчика (Кю) определяют в первом цикле измерений при нулевой нагрузке.

Значение НКП не должно превышать 2,5;% от номинального значения РКП. Для датчиков с постоянно действующей (предварительной) нагрузкой, не превышающей 10 % от номинального значения, допускается принимать за НКП выходной сигнал, обусловленный этой нагрузкой.

Значения РКП поверяемого датчика определяют по формуле

К и — Кц Кмц Кобр, и ~ Кобр.'-i Кю,       (1)

где

Кц — РКП поверяемого датчика на i-й ступени 1-го цикла нагружения, •

Кц — измеренный коэффициент передачи на i-й ступени 1-гс цикла,

/<ю — НКП поверяемого датчика,

Кобр, и — РКП поверяемого датчика на i-й ступени 1-го цикла разгружен ня,

Кобр, и— измеренный коэффициент передачи на i-й ступени 1-го цикла разгружения.

• 6.3.3. Определение систематической составляющей погрешности.

Систематическую составляющую погрешности поверяемого датчика на i-й ступени нагружения (y_Ci) определяют по формуле где

Ча

К ном— — номинальный РКП;

Kt — расчетное значение РКП для i-й ступени нагружения, определяемое по формуле

где Л’ном> Л/ — номинальная нагрузка и нагрузка на i-й сту иен и нагружения соответственно;

Ki. Ko6?.i — среднее значение РКП для i-й ступени нагружения при прямом и обратном нагружепии соответственно, определяемые по формулам

I

Значения 7_С/ не должны превышать значения категории точности поверяемого датчика.

• 6.3.4. Определение случайной составляющей погрешности.

Случайную соста1вляющую погрешности поверяемого датчика па i-й ступени нагружения ('faz ) определяют как СКО по форму ле

Значения /₀/ не дол жну превышать 0,5 значения категории точности поверяемого датчика.

• 6.3..5. Определение нелинейности.

Нелинейность поверяемого датчика на i-й ступени нагружения (7вел, i ) определяют по формуле:

л—¥

7 не л. i —      ------

^Л ном.

где К — среднее значение РКП при номинальной нагрузке. Значение /пел. / по абсолютной величине нс должно превышать значения категории точности поверяемого датчика.

• 6.3.6. Определение гистерезиса.

Гистерезис поверявкМого датчика на i-п ступени нагружения (7i,i) определяют по формуле:

Значения у hi не должны превышать значения категории точности поверяемого датчика.

• 6.3.7. Определение 'изменения НКП и РКП от изменения температуры окружающей среды.

• 6.3.7.1. Для определения изменения НКП п РКП от И'зме нения температуры окружающей среды поверяемый датчик помещают в термокамеру и проводят измерения его НКП я РКП при номинальной нагрузке сначала при нормальной температуре (io), а затем при максимальной и минимальной рабочей температуре (t_m). Время выдержки поверяемого датчика должно соответствовать устаповлентюму в его эксплуатационной документации, но не менее 2 часов. Значения НКП и РКП измеряют в трех циклах нагружения и по измеренным значениям находят средние значения этих коэффициентов.

• 6.3.7.2. Изменение НКП поверяемого датчика от изменения окружающей температуры на 10°C (^kot ) определяют сто формуле

  Ю (K_ot ~ кг Ут ^о)’К_ном.

  . 100,

  (6)

  где K_oi, К ₀

  — средние значения НКП поверяемого датчика при максимальной (минимальной) рабочей температуре и нормальной температуре соответственно.

  • 6.3.7.3. Изменение РКП поверяемого датчика при номинальной нагрузке от изменения окружающей температуры на 10°C (7*/) определяют по формуле

  _Y -

  ^lkt~ (i_m~toYK_x^

  •100,

  (7)

где Kt, К—средние значения РКП поверяемого датчика при номинальной нагрузке шри максимальной (минимальной) рабочей температуре и нормальной ¹ температуре соответственно.

Значения уы ^и 7/и по абсолютной величине не должны превышать половины значения категорий точности поверяемого датчика.

• 6.3.8. При намерении выходного напряжения датчика в формулы (1-Г-7) вместо значений коэффициентов передачи подставляют соответствующие значения напряжении, а вместо К ном. подставляют U и _ол.. - К ном-(Л где (7 - напряжение питания поверяемого датчика.

Значение НКП в этом случае определяется как отношение выходного напряжения датчика к напряжению еп> питания.

• 6.4. Определение метрологических xapaicrep'iicTHK датчика непосредствен и ы м сличен нем.

  • 6.4.1. Дли определения метрологических характеристик датчика производят «ш» циклов нагружение - ралгру жен-пс». снимая показания поверяемого (К//*, Кобр.//) и эталонного (образцового) (К/,¹; Кобр.//) датчиков па каждой ступени нагружения и разгружен ил. Полученные результаты измере пни заносят в цротокол, форма которого приведена в Приложении 2. Число циклов «нагружение -- разгружен не» должно соответствова гь требованиям н. 6.3.1.

  • 6.4.2. О пределе ние Н К11 11 РКП.

По нолуче1пны!м экспериментальным данным в соответст-ви1и с требованиями и. 6.3.2 определяют Н.КГ1 и PK’I I (К/,; Кобр.//) поверя1е!М10!’о датчика.

Значение И КП поверяемого датчика не должно превышать 2.5 % от номинального значения РКП (К ном.) • указанного в технической документации на конкретный гни датчика.

• 6.4.3. Определение систематической составляющей погрешности .

По измеренным значениям коэффициентов нсредач/м об-ра/зцо’вого датчика (К//> Кобр, п ) определяют действительные значения приложенной силы.

Для этого вначале вычисляют РКП эталонного (образно вого) датчики (Kf/J Кобр.//), как разности измеренных значений коэффициента передачи на выбранной ступени нагружения -или разгружения и коэффициента передачи при нулевой нагрузке для соответствующего цикла нагружения или разгружен ня, но формуле

Действительное значение силы, приложенной к поверяемому датчику, на i-й ступени нагружения (разгружения) определяют суммированием сил, приложенных к каждому из эталонных (образцовых) датчиков, которые определяют по йх градумровочпы'м характерпстикам. В случае нелинейной градуировочной характеристики эталонного (образцового) датчика применяют метод кусочно-л инейной аппроксимации этой градуировочной хара«герметики. Тогда действительное значение приложен ной силы к эталонному (образцовому) датчику на i-ii ступени I цикла нагружения (Fu) ‘и разгружения (^’обр. о) определяют по формулам

ЛК1,-К1)

~~ К Mi

I^я’

Г       ~ К              обр. Б< обр.М< , ЕЛ»           _/Z9      ,

‘ обр, h — * обр. Б< ТГ;         7^----- '(‘'Одр. Б/ Добр. Kh \У/

^обр. Б» *^обр. Mi

где             Кг>{, K³Mi— соответственно большее и мень

шее знамения РКП эталонного (образцового) датчика, определяемые ио его градуировочной характеристике при нагружении и ближайшие к значению Кн-

Кобр, ь/' Кобр м/ — соответственно большее и меньшее значения РКП эталонного (образцового) датчика, определяемый по его градуировочной характеристике при р нагружении и ближайшие к значению Кобр.и-Рьм', А’обр. ьь /’’обр. Mr — значения сил, соответствующие значениям Кв/, Кмо Кобр. вь Кобр, mi и определяемые по градуировочной характеристике эталонного (образцового) датчика.

Для каждого значения приложенной на i-й ступени силы )/^?//‘, А’обр. и) определяют расчетные значения коэффициента передачи (Кп’. Лобр-л) для поверяемого датчика по форму лам

^P“_F^K"^.                  (Ю)

ⁱ пом.

■ (11) ^г ном.

где /<ном. — РКП поверяемого датчика, соответствующий ию-миткальной нагрузке ('значение К пом. указано к технической документации на поверяемый датчик);

А'ном. --- помчи сальная нагрузка поверяемого датчика' (указана в технической документации).

Систематическую составляющую погрешности (y_t<) Д^ли i-й ступени нагружения (разгружепня) в процентах от значения номинального коэффициента передачи определяют ио формуле

где Ki, Kvty.i —средние арифметические значения РКП на i-й ступени нагружения и разгружепня соответственно, определяемые но формулам

III

/-1

т

Ki, Ko6_V. i ~ средние арифметтчеокне значения расчетных коэффициентов передачи на i-й ступени нагружения и разгружепня. определяемые но формулам

т

т

V К?

*'обр. П

— ____

III

Значения Ча но абсолютной вел-П1Чяшс не должно превышать значения категории точности.

• 3.4.4. Определение случайной составляющей погрешности. Среднее квадратическое отклонение случайной составляющей ) определяют по формуле

т

2Ж<- «/;-(«/< -    *2

Z=1

~~ft<i6p.                  Яобр,

2(/н — I)

X 100

Значение 7 az не должно превышать половины значения категории точности датчика.

• 6.4.5. Определение нелинейности.

Нелинейность поверяемого датчика на i-й ступени нагружения ('fiie.i. / ) определяют но формуле:

.....I/<,.....k4-\-ioo.        (и» ^А IKI.M. \                ' " )

где /\— среднее значение РКП при номинальной (наибольшей) из воснроизивдлмы.х ступеней нагружения, определяемое как

III

2j in

К -   ---;

т

fi -- cpejbiee значение действующей силы на ступени i. определяемое как

III

Я г_и

р __ /«=)

' ~~ III ’

/'*„ —• среднее значение действительной силы на номиналь-пой ступени нагружения, определяемое как

Значение у пел. / но абсолютной величине не должно превышать значения категории точности поверяемого датчика.

• 6.4.6. Определение гистерезиса.

Гистерезис поверяемого датчика та i-й ступени нагружения (7нел. i ) определяют по формуле:

и --КХ.,.) - (/<; -АТ)|-100   (15)

ним.

Значение 7hi не должно превышать значения категории го ч пости нови ря ем ого да т чиж а.

• 6.4.7. Оя.ределешге изменения II КП и РКП от изменения температуры -окружающей среды.

• 6.4.7.1. Для определения язмешмгня II КП и РКП от изменения температуры окружающей среды выполняют измереншя в соответствии с требованиями п. 6.3,7. Изменение НКП (tkot ) от изменений температуры определяют в соответствии с требованиями и. 6.3.7 по формул о (6).

Ы

• б.4.7.2. Изменение среднего значения РКП датчика (7/д) при наминалиной нагрузке от изменении температуры окружающей среды на ЮЧ- определяют в процентах от значения поминального коэффициента по формуле

К, к)?, _ /ф -д/Г /“/’)( Т« —-.........--др<.....................

f ^ХНПМ.

где l\_/t /\7 -- средние значения РКП при номинальной на грузке и максимальной (мппимальпоп) рано чей тем перату ре:

К, 1\/> -средине значения РКП про номинальной па грузке и нормальной темпера’пуре.

Изменения IIКП и РКП от изменения температуры окружающей среды па 1Ч°С по абсолютной величине не должны цревы^;п1ать нол'О’ВП'пы значения категории точности поверяе мог.) датчика.

<>.4.8. При измерениях выходного напряжения новеряе-мо-го н эталонного (образцового) датчиков вместо коэффициентов передачи в формулах (8- 12) значения коэффициентов ггере1да'ч.н noneipneMoro и эталонного (образцового) датчиков заменяют значениями измеренных напряжений поверяемого ⁽JJ' /, ) и эталон1’,!'го (образцового) (К,'¹ ) датч'пков, а вместо номинал иного к< юффп циепта передачи поверяемого /(нич. дат •гика используют значение номинального напряжения иове-ря«1мвго <7||₍₁.м. датчика, равное

( /|imi         ном. ‘ К ,

где U - напряжение питания поверяемого датчика.

Значения ВКГ1 и РКП при ном!ипальной нагрузке определяют как отношение напряжения при разгруженном датчике и помми-альпой нагрузке' датчика соответственно к напряжению питания даттижа.

7. ОФОРМЛЕН III' РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

• 7.1. Положительные результаты поверки оформляют записью в пае-порте, удосто'веренной подписью поверителя и нанесением оттиска поверптольпогэ клейма.

• 7.2. При отрицательных результатах поверки датчик к выпуску и к эксплуатация не допускают. На него выдают извещение о непригодности с указанием причин.

После устранения неисправностей проводят повторную поверку.

ПРОТОКОЛ

поверки датчика непосредственным сличением

Приложение 2 (продолжение)

ПРОТОКОЛ

поверки датчика непосредственным сличением (расчетные данные)

обр. [п — 1) обр. 3 обр. 2 обр. 1

Директор 'JOO «Метрология. Автоматизация. Контроль. Стандартизация» (НИКИМП), к. т. н.

(Руководитель темы)

А. Л. Резников

Руководитель НИЛ Гооэталонов механических величин НПО «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева», к. т. н.

Н. С. Чаленко

Начальник лаборатории эаконюдателыюй метрологии

НПО «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева», к. т. я.

М. Н. Селиванов

ИСПОЛ НИ'ГСЛИ:

Главный метролог ТОО «МАКС», к. г. н.

А. М. Харченко

Научный сотрудник НПО «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева»

А. Ф. Оотрсивной

Формат 60Х84¹/|б- Объем 1,5 п. л. Заказ 261. Тираж 100 экз.

Москва, ул. Ягодная, 12 Типография Россельхозакадемии