ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
НПО «ВСЕСОЮЗНЫЙ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
МЕТРОЛОГИИ им. Д.И. Менделеева»
(НПО «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева»)
УТВЕРЖДАЮ Зам. генерального директора В.А. Щеглов «__» ________ 1987 г. |
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Государственная система обеспечения
единства измерений
Акселерометры ударные
Методика поверки
МИ 1826-88
Ленинград
1987
РАЗРАБОТАНЫ научно-производственным объединением НПО «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева»
ИСПОЛНИТЕЛЬ С.М. Бенедиктов, канд. техн. наук
ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ сектором законодательной метрологии НПО «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева»
Начальник сектора
М.Н. Селиванов
Ведущий инженер
И.А. Евреинов
Старший инженер
Е.А. Соколова
УТВЕРЖДЕНЫ НПО «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Государственная система обеспечения единства измерений Акселерометры ударные Методика поверки МИ 182-88 |
Взамен ГОСТ 8.049-73 Дата введения 1988.11.01 |
Настоящие методические указания (далее - МИ) распространяются на ударные акселерометры (УА) и образцовые пиковые УА и устанавливают методику первичной поверки УА и методику периодической поверки УА и образцовых пиковых УА.
Экспериментальное определение коэффициента преобразования по заряду при метрологической аттестации УА в качестве образцового пикового УА следует проводить по методике настоящих МИ. Порядок проведения метрологической аттестации - по МИ 1318-86.
В состав УА входят следующие средства измерений (СИ):
пьезоэлектрический измерительный преобразователь (ИП);
согласующий усилитель зарядов (УЗ) или согласующий усилитель напряжения (УН);
регистрирующее устройство (РУ), измеряющее пиковое значение напряжения на выходе УЗ или УН.
Согласующий усилитель (УЗ или УН) и РУ могут составлять единое прямопоказывающее устройство (ПУ).
Допускается поверка ИП с УЗ (УН) и РУ, не входящими в комплект УА.
Настоящие МИ не распространяются на РУ, методика поверки которых определена другими нормативными документами (НТД).
1.1. При проведении поверки должны быть выполнены следующие операции и применены средства поверки с характеристиками, указанными в табл. 1.
Таблица 1
Номер пункта МИ |
Наименование средств поверки и их нормативно-технические характеристики |
|
Внешний осмотр |
4.1. |
- |
Опробование |
4.2. |
Тераомметр по ГОСТ 23706-79; цифровой измеритель L, С, R по ГОСТ 19876-81; генератор сигналов с частотой 0,01 - 100000 Гц по ГОСТ 23767-79; электронный вольтметр переменного тока класса точности 0 5 - 1,5; конденсатор керамический К10-78-М/500-1000 пф ±1 %; осциллограф электронный по ГОСТ 22737-77. |
Измерение коэффициента преобразования по заряду ИП УА в составе ИП и УЗ (УН) |
Государственный специальный эталон (ГСЭ); образцовые установки 1-го (2-го) разряда, в соответствии с ГОСТ 8.137-84 |
|
Определение основной относительной погрешности УА в составе ИП и ПУ |
Образцовые установки 1-го (2-го) разряда в соответствии с ГОСТ 8.137-84 (далее - установки) |
1.2. Все средства поверки должны иметь свидетельства о поверке или метрологической аттестации.
2.1. При проведении поверки должны быть соблюдены следующие требования безопасности:
выполняться меры безопасности, изложенные в НТД на поверяемые УА и средства поверки;
к проведению поверки допускаться лица, изучившие указанные выше НТД, прошедшие специальный инструктаж и имеющие удостоверения на право работы на электроустановках с соответствующим напряжением;
соблюдаться «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», утвержденные Госэлектронадзором.
3.1. При проведении поверки должны быть соблюдены условия, предусмотренные ГОСТ 8.396-80.
3.2. Должно быть проверено наличие комплекта эксплуатационной документации и свидетельства о предыдущей поверке (аттестации), предъявляемого к поверке УА.
3.3. Согласующие усилители (УЗ или УН) и ПУ поверяемого УА должны иметь свидетельства о поверке.
комплектность и маркировка СИ УА должны соответствовать требованиям, установленным в НТД;
СИ поверяемого УА не должны иметь механических повреждений.
4.1.2. При невыполнении требований п. 4.1.1 УА считают непригодным и на него выдают извещение о непригодности с указанием причин,
4.2.1. Измеряют сопротивление изоляции (Rип) и емкость (Сип) ИП с соединительным кабелем с помощью тераомметра и цифрового измерителя соответственно. При соответствии полученных значений Rип и Сип указанным в НТД на ИП их заносят в протокол (приложения 1 или 2).
4.2.2. Проверяют работоспособность УА с помощью осциллографа по наличию выходного сигнала УА при постукивании по основанию ИП в направлении основной чувствительности ИП.
4.2.3. Проверяют значение коэффициента преобразования УЗ (коэффициента передачи УН) на соответствие указанному в свидетельстве о поверке.
Для УЗ от генератора через последовательно соединенный конденсатор С, емкость которого предварительно измеряют с помощью цифрового измерителя, подают напряжение частотой 1000 Гц в пределах диапазона измерений УЗ.
Измеряют напряжения на выходе генератора и выходе УЗ с помощью электронного вольтметра.
Коэффициент преобразования УЗ рассчитывают по формуле
(1)
где Кп - коэффициент преобразования УЗ, мВ/пКл;
U1, U2 - напряжения на выходах генератора и УЗ соответственно, мВ;
C - значение емкости конденсатора, пФ.
Для УН выполняют те же операции, но без конденсатора, и Коэффициент передачи определяют по формуле
(2)
Для каждого положения переключателя коэффициента преобразования УЗ (коэффициента передачи УН) выполняют одно измерение.
Проверяют соответствие измеренных значений Кп(К) указанным в свидетельстве о поверке на УЗ (УН).
4.2.4. При получении отрицательных результатов опробования дальнейшую поверку УА прекращают и выдают на него извещение о непригодности с указанием причин.
4.3. Определение метрологических характеристик
4.3.1. Измерение коэффициента преобразования по заряду ИП УА в составе ИП и УЗ (УН).
Выбирают по НТД на установку режимы (сочетания ап - пикового значений и τф - длительности фронта ударного ускорения), в диапазоне измерений УА.
Число
m выбранных
режимов должно быть не менее трех, а для случая , где апM, аnm - наибольшее и
наименьшее соответственно ускорение диапазона измерений УА, не менее четырех.
4.3.1.2. Воспроизводят в соответствии с НТД на установку ускорение на каждом из выбранных по п. 4.3.1.1 режимов три раза, измеряя при этом пиковые значения напряжения на выходе УА.
4.3.1.3. Определяют коэффициент преобразования ИП по заряду при i-м (i = 1, 2, 3, ..., 3m) измерении по формуле (3) при поверке УА в составе ИП и УЗ или по формуле (4) при поверке УА в составе ИП и УН.
где Sqi - коэффициент преобразования по заряду ИП при i-м измерении, пКл · с2/м;
𝜐ni - пиковое значение напряжения на выходе УА, мВ;
ani - ускорение, воспроизведенное установкой при i-м измерении, м/с2;
Кп - коэффициент преобразования УЗ, мВ/пКл;
CΣ - суммарная емкость ИП, соединительного кабеля и входа УН, пФ;
К - коэффициент передачи УН,
Если поверяемый УА состоит из ИП и УН с градуировочной емкостью, то коэффициент преобразования ИП по заряду при i-м измерении определяют по формуле
(5)
где 𝜐пгi - пиковое значение напряжения на выходе генератора, которое компарируется на экране запоминающего осциллографа с пиковым значением напряжения выхода УН, мВ;
Cг - значение градуировочной емкости УН, пФ.
4.3.1.4.
Определяют по формуле (6) - среднее
значение коэффициента преобразования ИП поверяемого УА по заряду в пико-кулон-секунда в
квадрате на метр, а по формуле (7) sq - среднее
квадратическое отклонение (СКО) результата измерения этого коэффициента в
процентах.
где m - число режимов установки, на которых проводилась поверка УА.
4.3.1.5. Определяют δг - доверительную относительную погрешность измерения коэффициента преобразования поверяемого ИП (в процентах) при доверительной вероятности 0,95 по приведенному графику.
Доверительную погрешность δt находят как проекцию на вертикальную ось графика точки пересечения вертикальной прямой, соответствующей найденному в п. 4.3.1.4 значению sq, и линии с определенным значением θ (в процентах). Последнее значение зависит от разряда установки, на которой проводят поверку УА, и является доверительной, погрешностью установки из свидетельства о метрологической аттестации. Значения θ приведены в табл. 2.
Таблица 2
Значения θ, % при длительности фронта |
||
более 25 мкс, менее 10000 мкс |
25 мкс и менее, 10000 мкс и более |
|
ГСЭ |
3,5 - 4,5 |
4 - 5 |
ОСИ-1 |
6 - 8 |
7 - 10 |
ОСИ-2 |
8 - 10 |
- |
4.3.1.6. Значение коэффициента преобразования ИП УА записывают в протокол (приложение 1) по форме:
,
P = 0,95
Если в поверочной схеме для СИ доверительная относительная погрешность определена равной 0,9, то значение коэффициента преобразования ИП УА, записывают в тот же протокол по форме
, P = 0,95
где δ𝜏 - доверительная относительная погрешность, найденная по п. 4.3.1.5.
В приложении 3 приведены примеры записи результатов определений значений Sq при меньших, чем 0,9, доверительных вероятностях.
4.3.2. Определение основной относительной погрешности УА в составе ИП и ПУ;
4.3.2.1. Определяют коэффициент преобразования по заряду ИП с УЗ (УН), входящим в состав установки, в соответствии с п. 4.3.1.
4.3.2.2. Рассчитывают коэффициент преобразования по напряжению ИП по формуле
(8)
где SИ - коэффициент преобразования ИП с соединительным кабелем, мВ · с2/м;
CИП - емкость ИП с соединительным кабелем, определенная по п. 4.2.1., пФ.
4.3.2.3. Подключают ИП, не устанавливая его на посадочное место установки, ко входу ПУ и проводят электрическую калибровку ПУ в соответствии с НТД на ПУ. При этом должна обеспечиваться возможность установки стрелки индикаторного прибора ПУ считают непригодным, дальнейшую поверку прекращают, и на ПУ выдают извещение о непригодности.
ГРАФИК
определения δt
- относительной доверительной погрешности по измеренному значению sq при известном
значении θ
4.3.2.4. Повторяют операции п. 4.3.1.1.
4.3.2.5.
На каждом из m выбранных в п. 4.3.2.4 режимов
воспроизводят ani - ускорение в метрах на секунду
в квадрате и снимают отсчет по шкале индикаторного прибора ПУ - any, добиваясь
при каждом из m (i = 1, 2, ..., m) измерений
выполнения условия где aпуM - предельное
значение ускорения, отсчитываемое по шкале прибора ПУ.
4.3.2.6. Определяют значение sq - СКО в процентах отсчета ускорения по шкале прибора ПУ по формуле
(9)
4.3.2.7. Определяют δt - доверительную погрешность ускорения, отсчитываемого по шкале прибора ПУ, при доверительной вероятности 0,95 или 0,9, пользуясь указаниями пп. 4.3.1.5, 4.3.1.6.
5.1. Положительные результаты поверки (метрологической аттестации) оформляют свидетельством по форме, установленной Госстандартом. На оборотной стороне свидетельства записывают результаты измерений по форме, приведенной в приложении 4.
5.2. При отрицательных результатах поверки дальнейшее применение УА запрещают. На УА выдают извещение о непригодности с указанием причин.
Начальник сектора законодательной метрологии |
М.Н. Селиванов |
|
Начальник отдела 252 |
В.А. Балалаев |
|
Начальник сектора 2522, руководитель темы |
Н.Н. Кованина |
|
Исполнитель |
С.М. Бенедиктов |
ФОРМА
протокола
поверки УА в составе ИП и УЗ (УН)
ПРОТОКОЛ поверки ударного акселерометра (образцового пикового ударного акселерометра) в составе ИП № _________ типа ___________ и УЗ № _________ типа (УН № ________ типа ________) «___» _____________198___ г. 1. Сопротивление ИП RИП = ___________ ГОм (МОм). Тераомметр № ___________ типа _________ 2. Емкость ИП с соединительным кабелем № __________ СИП = ____________ пФ. Цифровой измеритель № _______ типа __________ 3 Суммарная емкость СΣ = __________ пФ. 4. Градуировочная емкость Cг = ___________ пФ. 5. Коэффициент преобразования Кп = ____________ мВ/пКл. 6. Коэффициент передачи К = __________
Sq = ________ (1 ± _______) пКл · с2/м, Р = |
ФОРМА
протокола
поверки УА в составе ИП и ПУ
ПРОТОКОЛ поверки ударного акселерометра в составе ИП № ______________ типа _______ с соединительным кабелем № ____________и прямопоказывающего устройства № ________ типа ____________ «____» ______198___ г 1. Сопротивление ИП RИП = ________ ГОм (МОм). Тераомметр № __________ типа _________ 2. Емкость ИП с соединительным кабелем № _____ CИП = __________ пФ. Цифровой измеритель № ______ типа ________ 3. Коэффициент преобразования по напряжению ИП с соединительным кабелем № _________ SИ = _____________ мВ · с2/м.
Доверительная погрешность _________ %, Р = ___ |
Примеры определения метрологических характеристик поверяемых СИ
1. Поверка ИП на ГСЭ, θ = 5 %. Производилось три измерения на 5 режимах (sq = 18, 25, 50, 100, 200 мкс).
Коэффициент преобразования УЗ Кп = 1,06 мВ/пКл, (для режимов с an = 4 · 103, 1 · 103 м/с2 Кп = 9,85 мВ/пКл),
Напряжения выхода УЗ uпi: 1140; 1136; 1140; 325; 320; 318; 64; 66; 65; 118; 118; 30; 30; 30 мВ.
Значение коэффициента преобразования (умноженное на 10-3)
Sqi: 3,50; 3,72; 3,65; 3,17; 3,02; 3,00; 3,02; 3,11; 3,06; 3,07; 3,06; 3,08; 3,05; 3,05; 3,05 пКл · с2/м.
По
формуле (6)
,
а по формуле (7)
sq = 1,65 % = 1,7 %. По графику δг
= 6 %. Результат измерения записывается в виде; Sq = 3,17 (1 ±
0,06) · 10-3 пКл · с2/м, Р = 0,95.
Если
в этом примере исключить режим с tф = 18 мкс, то первые три числа в последовательности значений vпi и Sqi
учитывать
не надо, и получатся следующие значения ; sq = 0,4 %, δг
= 5 %. Результат измерения запишется в виде:
Sq = 3,07 (1 ± 0,05) · 10-3 пКл · с2/м, Р = 0,95.
2. Пример определения коэффициента преобразования по заряду ИП на ОСИ-1, θ = 7 %.
Поверялся УА в составе ИП и УЗ. Коэффициент преобразования УЗ Кп = 1,05 мВ/пКл.
Пиковые значения напряжения на выходе УЗ (три измерения на четырех режимах): 50; 50; 51; 520; 530; 525; 725; 740; 730; 1080; 1150; 1080 мВ.
Пиковые значения ускорения при этом имели значения:
26,3; 26,0; 26,5; 273,6; 275,0; 280,0; 380,8; 385,3; 381,2; 568,3; 578,0; 570,0 м/с2,
По формуле (3) находим значения Sqi при i-м (i = 1, 2, 3, ..., 12) измерении: 1,81; 1,83; 1,83; 1,82; 1,82; 1,85; 1,81; 1,83; 1,82; 1,81; 1,83; 1,80 пКл · с2/м.
По формуле (6) определяем среднее значение
, и по
формуле (7)
СКО этого коэффициента
sq = 0,4 %. По графику δг ≅ 7,5 % ≅ 8 %.
Результат измерения записывается в виде
Sq = 1,82 (1 ± 0,08) пКл · с2/м, Р = 0,95.
3. Пример определения доверительной погрешности УА в составе ИП и ПУ (типа 00034) на ОСИ-2, θ = 8 %.
В результате измерения коэффициента преобразования ИП (три измерения на четырех режимах) получены следующие значения
Sqi: 0,66; 0,59;
0,62; 0,62; 0,56; 0,60; 0,62; 0,56; 0,63; 0,63; 0,60; 0,59 пКл · с2/м.
Это дает .
Емкость ИП с соединительным кабелем СИП = 780 пф, Тогда
В соответствии с НТД на 00034 находим значение ускорения, которое надо выставить на шкале прибора:
Значения aпуi и aпi на четырех режимах получены следующими:
aпуi = 48, 223, 1050, 2080 м/с2; aпi = 48,7; 225,8; 1070,0; 2081,0 м/с2. Отсюда sq = 1,54 %, и по графику δг = 9 %.
Доверительная погрешность отсчитываемого по ПУ ускорения
δг = 9 % при Р = 0,95.
4. Если в приведенных выше примерах результаты измерений определять с доверительными вероятностями, меньшими, чем 0,95 (0,90; 0,80; 0,68), то запись результатов измерений должна быть следующей,
4.1. В примере 1 для первого случая:
Sq = 3,17(1 ± 0,8 · 0,06) · 10-3 = 3,17(1 ± 0,06) · 10-3 пКл · с2/м, P = 0,9;
Sq = 3,17(1 ± 0,7 · 0,06) · 10-3 = 3,17(1 ± 0,04) · 10-3 пКл · с2/м, Р = 0,8;
Sq = 3,17(1 ± 0,4 · 0,06) · 10-3 = 3,17(1 ± 0,02) · 10-3 пКл · с2/м, Р = 0,68.
В том же примере с исключенным режимом tф = 18 мкс:
Sq = 3,07(1 ± 0,04) · 10-3 пКл · с2/м, Р = 0,9;
Sq = 3,07(1 ± 0,03) · 10-3 пКл · с2/м, Р = 0,8;
Sq = 3,07(1 ± 0,02) · 10-3 пКл · с2/м, Р = 0,68.
4.2. В примере 2;
Sq = 1,82(1 ± 0,06) пКл · с2/м, Р = 0,9;
Sq = 1,82(1 ± 0,06) пКл · с2/м, Р = 0,8;
Sq = 1,82(1 ± 0,03) пКл · с2/м, Р = 0,68;
4.3. В примере 3: δt = 7 %, P = 0,9; δt = 6 %, Р = 0,8; δt = 4 %, Р = 0,68.
Коэффициент преобразования по заряду измерительного преобразователя в указанном диапазоне пиковых значений ударного ускорения
Sq = _____ (1 ± _______) пКл · с2/м, Р = __
Поверитель ____________
ФОРМА
записи на оборотной стороне свидетельства о государственной поверке УА в
составе ИП с соединительным кабелем и ПУ
Коэффициент преобразования по напряжению ИП № _____ с соединительным кабелем № _____ SИ = ______ мВ · с2/м.
Суммарная емкость ИП и кабеля CИП = ___________ пф.
Значение ускорения, отсчитываемое по стрелочному прибору, имеет доверительную погрешность ________ %, Р = ___
Поверитель ______________
СОДЕРЖАНИЕ