ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

НПО «ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
МЕТРОЛОГИИ им. Д.И. Менделеева»

(НПО «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева»)

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»

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. ОПЕРАЦИИ И СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

1.1. При проведении поверки должны быть выполнены следующие операции и применены средства поверки с характеристиками, указанными в табл. 1.

Таблица 1

1.2. Все средства поверки должны иметь свидетельства о поверке или метрологической аттестации.

2. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

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. УСЛОВИЯ ПОВЕРКИ И ПОДГОТОВКА К НЕЙ

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.

4. ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

4.1. Внешний осмотр

4.1.1. При внешнем осмотре должно быть установлено соответствие поверяемого УА следующим требованиям:

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. Опробование

4.2.1. Измеряют сопротивление изоляции (R_ип) и емкость (С_ип) ИП с соединительным кабелем с помощью тераомметра и цифрового измерителя соответственно. При соответствии полученных значений R_ип и С_ип 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 К_п - 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 К_п(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).

4.3.1.1. Закрепляют ИП поверяемого УА на посадочном месте установки в соответствии с требованиями НТД на ИП и производят соединение составных частей УА.

Выбирают по НТД на установку режимы (сочетания а_п - пикового значений и τ_ф - длительности фронта ударного ускорения), в диапазоне измерений УА.

Число m выбранных режимов должно быть не менее трех, а для случая , где а_пM, а_nm - 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.

                                                                (3)

                                                         (4)

где S_qi - коэффициент преобразования по заряду ИП при i-м измерении, пКл · с²/м;

𝜐_ni - пиковое значение напряжения на выходе УА, мВ;

a_ni - ускорение, воспроизведенное установкой при i-м измерении, м/с²;

К_п - коэффициент преобразования УЗ, мВ/пКл;

C_Σ - 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 𝜐_пгi - пиковое значение напряжения на выходе генератора, которое компарируется на экране запоминающего осциллографа с пиковым значением напряжения выхода УН, мВ;

C_г - 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) s_q - среднее квадратическое отклонение (СКО) результата измерения этого коэффициента в процентах.

                                                           (6)

                                          (7)

где m - число режимов установки, на которых проводилась поверка УА.

4.3.1.5. Определяют δ_г - доверительную относительную погрешность измерения коэффициента преобразования поверяемого ИП (в процентах) при доверительной вероятности 0,95 по приведенному графику.

Доверительную погрешность δ_t находят как проекцию на вертикальную ось графика точки пересечения вертикальной прямой, соответствующей найденному в п. 4.3.1.4 значению s_q, 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

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 δ_𝜏 - доверительная относительная погрешность, найденная по п. 4.3.1.5.

В приложении 3 приведены примеры записи результатов определений значений S_q 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 S_И - коэффициент преобразования ИП с соединительным кабелем, мВ · с²/м;

C_ИП - 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 δ_t - относительной доверительной погрешности по измеренному значению s_q 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 a_ni - ускорение в метрах на секунду в квадрате и снимают отсчет по шкале индикаторного прибора ПУ - a_ny, добиваясь при каждом из m (i = 1, 2, ..., m) измерений выполнения условия  где a_пуM - предельное значение ускорения, отсчитываемое по шкале прибора ПУ.

4.3.2.6. Определяют значение s_q - СКО в процентах отсчета ускорения по шкале прибора ПУ по формуле

                                              (9)

4.3.2.7. Определяют δ_t - 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. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

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.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Обязательное

ФОРМА
протокола поверки УА в составе ИП и УЗ (УН)

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Обязательное

ФОРМА
протокола поверки УА в составе ИП и ПУ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное

Примеры определения метрологических характеристик поверяемых СИ

1. Поверка ИП на ГСЭ, θ = 5 %. Производилось три измерения на 5 режимах (s_q = 18, 25, 50, 100, 200 мкс).

Коэффициент преобразования УЗ К_п = 1,06 мВ/пКл, (для режимов с a_n = 4 · 10³, 1 · 10³ м/с² К_п = 9,85 мВ/пКл),

Напряжения выхода УЗ u_пi: 1140; 1136; 1140; 325; 320; 318; 64; 66; 65; 118; 118; 30; 30; 30 мВ.

Значение коэффициента преобразования (умноженное на 10^-3)

S_qi: 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) s_q = 1,65 % = 1,7 %. По графику δ_г = 6 %. Результат измерения записывается в виде; S_q = 3,17 (1 ± 0,06) · 10^-3 пКл · с²/м, Р = 0,95.

Если в этом примере исключить режим с t_ф = 18 мкс, то первые три числа в последовательности значений v_пi и S_qi учитывать не надо, и получатся следующие значения ; s_q = 0,4 %, δ_г = 5 %. Результат измерения запишется в виде:

S_q = 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 К_п = 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 S_qi 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

s_q = 0,4 %. По графику δ_г ≅ 7,5 % ≅ 8 %.

Результат измерения записывается в виде

S_q = 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

S_qi: 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 С_ИП = 780 пф, Тогда

В соответствии с НТД на 00034 находим значение ускорения, которое надо выставить на шкале прибора:

Значения a_пуi и a_пi на четырех режимах получены следующими:

a_пуi = 48, 223, 1050, 2080 м/с²; a_пi = 48,7; 225,8; 1070,0; 2081,0 м/с². Отсюда s_q = 1,54 %, и по графику δ_г = 9 %.

Доверительная погрешность отсчитываемого по ПУ ускорения

δ_г = 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:

S_q = 3,17(1 ± 0,8 · 0,06) · 10^-3 = 3,17(1 ± 0,06) · 10^-3 пКл · с²/м, P = 0,9;

S_q = 3,17(1 ± 0,7 · 0,06) · 10^-3 = 3,17(1 ± 0,04) · 10^-3 пКл · с²/м, Р = 0,8;

S_q = 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 t_ф = 18 мкс:

S_q = 3,07(1 ± 0,04) · 10^-3 пКл · с²/м, Р = 0,9;

S_q = 3,07(1 ± 0,03) · 10^-3 пКл · с²/м, Р = 0,8;

S_q = 3,07(1 ± 0,02) · 10^-3 пКл · с²/м, Р = 0,68.

4.2. В примере 2;

S_q = 1,82(1 ± 0,06) пКл · с²/м, Р = 0,9;

S_q = 1,82(1 ± 0,06) пКл · с²/м, Р = 0,8;

S_q = 1,82(1 ± 0,03) пКл · с²/м, Р = 0,68;

4.3. В примере 3: δ_t = 7 %, P = 0,9; δ_t = 6 %, Р = 0,8; δ_t = 4 %, Р = 0,68.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Обязательное

ФОРМА
записи на оборотной стороне свидетельства о государственной поверке (метрологической аттестации) УА в составе ИП и УЗ (УН)

Коэффициент преобразования по заряду измерительного преобразователя в указанном диапазоне пиковых значений ударного ускорения

S_q = _____ (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 № _____ S_И = ______ мВ · с²/м.

Суммарная емкость ИП и кабеля C_ИП = ___________ пф.

Значение ускорения, отсчитываемое по стрелочному прибору, имеет доверительную погрешность ________ %, Р = ___

Поверитель ______________

СОДЕРЖАНИЕ