Экспериментальные исследования проводятся с целью определения метрологических характеристик датчиков.
2.1 При определении метрологических характеристик выполняют операции и применяют средства измерительной техники согласно таблице 2.
Таблица 2.
| Наименование операции | Пункт методики | СИТ, применяемые при аттестации |
| 1. Внешний осмотр | 3.3 | Визуально |
| 2. Проверка характеристик по безопасности и охране окружающей среды | 3.4 | Омметр класса точности 0,2 ГОСТ 23706-93. Мегомметр М4100/3 ТУ 25-2131-79. |
| 3. Опробование | 3.5 | Эталонная силоизмерительная машина 2-го разряда по ГОСТ 25864-83. Вторичный прибор MVD2630Aкласса точности 0,005. |
| 4. Определение метрологических характеристик: - определение коэффициентов передачи; - систематическая составляющая погрешности; - нелинейность; - гистерезис; - среднее квадратическое отклонение случайной погрешности; - изменение РКП во времени при непрерывном воздействии силы; -изменение НКП и РКП датчика при воздействии температуры окружающей среды; - проверка датчика на влияние воздействия углового отклонения направления измеряемой силы относительно его продольной оси; - проверка датчика на перегрузку; | 3.6 3.6.1 3.6.2 3.6.3 3.6.4 3.6.5 3.6.6 3.6.7 3.6.8 3.6.9 | Эталонная установка непосредственного нагружения до 100кН с относительной погрешностью не более 0,1 %. Эталонные динамометры 1-го разряда до 1 МН с относительной погрешностью не более 0,02%. Эталонные силоизмерительные машины 2-го разряда до 2МН по ГОСТ 25864-83. Вторичный прибор MVD2630A класса точности 0,005. Климатическая камера от минус 65ºС до плюс 155 ºС КТХ-0,4-65/155 с точностью поддержания температуры ±1ºС. |
Рис.1. Измеритель сосредоточенной силы, помещенный в камеру тепла (схематически).
Рис.2. Функциональная схема климатических испытаний измерителя сосредоточенной силы натяжения каната.
2.1.1. Допускается замена перечисленного в таблице 2 оборудования и СИТ аналогичным, обеспечивающим требуемую точность и пределы измерении.
2.1.2. При проведении МА допускается возможность внесения изменений в ПМА как в части расширения, так и уменьшения числа испытаний, хваченных в таблице 2. Внесенные изменения должны быть оформлены в виде отдельного документа.
Методика исследований
Рис.3. Схема проведения эксперимента.
Условия проведения измерений.
Температура окружающего воздуха должна быть от 15 до 25º С.
Атмосферное давление должно быть от 84 до 10 6,7 кПа
Относительная влажность воздуха должна быть от 30 до 80%.
Напряжение питания сети - (220±10) В, частота напряжения питания - (50±1) Гц.
Длительность прогрева током питания - не менее 15 минут.
. Должны отсутствовать внешние источники вибрации и магнитных полей.
Все применяемые при МА СИТ (см. табл.2) должны иметь действующие свидетельства или клеймо о государственной поверке.
Требования безопасности.
При проведении МА должны быть приняты все меры безопасности, предусмотренные ДНАОП 0.00-1.21-98 "Правила безопасной эксплуатации электроустановок потребителей" и соблюдаться меры безопасности, изложенные в ЭД на датчик и СИТ, применяемые при МА.
К работам по исследованию датчика допускаются лица, имеющие необходимую квалификацию и обученные правилам безопасности применительно к условиям, в которых проводятся исследования.
При предварительном обжатии датчиков должны быть приняты меры предосторожности, обеспечивающие безопасность оператора при возможном механическом разрушении датчиков.
Эксплуатировать датчик при нагрузках, превышающих наибольшую предельную нагрузку, запрещается.
Внешний осмотр.
При проведении внешнего осмотра устанавливают соответствие датчика следующим требованиям:
Соответствие датчика рабочим чертежам и требованиям технического задания в части качества сборки, покрытий, надписей, правильности маркировки, комплектности.
Составные части датчика и соединительные кабели, а также кабели питания не должны иметь механических повреждений.
Проверка характеристик датчика по безопасности и охране окружающей среды.
При проверке технических характеристик датчика проверяют входное и выходное сопротивление датчика, а также сопротивление изоляции датчика.
Проверку входного и выходного сопротивления датчика производят с помощью омметра класса точности 0,2 по ГОСТ 2306-7 на соответствующих диагоналях электрической схемы датчика.
Значения сопротивлений датчика тензорезисторного на бескелевой и клеевой основах без подложки должны соответствовать требованиям ЭД на конкретные датчики или ГОСТ 8032.
Проверку сопротивления изоляции датчика при нормальных условиях производят по ГОСТ 21657-83 с помощью мегаомметра с номинальным напряжением не более 100 В любым выводом электрической схемы датчика и его корпусов.
Опробование.
Рис.4. Опробование измерителя сосредоточенной силы натяжения каната (схематически).
При опробовании должны выполняться следующие операции:
Датчик устанавливают на эталонную силоизмерительную машину 2-го разряда. При этом обеспечивают совпадение оси датчика с вектором силы, воспроизводимым силоизмерительной машиной, в соответствии с требованиями, регламентирующими нормальные условия применения датчика.
Производят трехкратное нагружение датчика до номинального значения нагрузки с последующим разгружением.
Производят нагружение датчика нагрузкой, составляющей 5% номинальной измеряемой силы. Проверяют появление на цифровом табло значения приложенной нагрузки.
Определение метрологических характеристик.
Метрологические характеристики датчика определяют при нагружении датчика на эталонной силоизмерительной машине 2-го разряда по ГОСТ 25.864, установках непосредственного нагружения, мерами силы соответствующего разряда и эталонными динамометрами или группой динамометров. При этом абсолютное значение предела допустимой погрешности средств нагружения и вторичной аппаратуры должно быть не менее, чем в два раза меньше категории точности испытуемого датчика.
Определение коэффициентов передачи.
Коэффициенты передачи определяют в следующей последовательности:
Производят пять циклов нагружения - разгружения датчика, содержащих не менее 10-ти ступеней, равномерно распределенных по диапазону измерения датчика с последующей разгрузкой до нуля. В это число должны входить нижний и верхний пределы измерений.
На каждой ступени производят отсчет P показаний по вторичному прибору при достижении требуемой силы (действительное значение силы) по показаниям эталонных СИТ МА (см. табл.2).
Значения рабочих коэффициентов передачи (далее - РКП) определяют как разность измеренного сигнала и нулевого сигнала для первого нагружения, отнесенная к напряжению питания.
метрологическая аттестация преобразователь вес
3.6.1.4 Определяют значения начального коэффициента передачи (далее - НКП) датчика (γko) в процентах от номинального значения РКП по формуле:
γko= 
, (1)
Например, γko= 
Где 
- среднее значение НКП при нормальной температуре;
- номинальное значение РКП при номинальной нагрузке ( =0,5; 1,0; 2,0; 2,5; 3,0).
Значение НКП датчика не должно превышать 2,5% номинального значения РКП.
Определение систематической составляющей погрешности.
Систематическую составляющую погрешности (γci) датчика на i-й ступени нагружения в % от номинального значения РКП определяют по формуле:
γci = 
, (2)
Например, γci = 
Где 
, 
- среднее значение РКП на i-й ступени нагружения соответственно в прямой и обратной последовательности нагружения;
- расчетное значение РКП на i-й ступени нагружения, определяемый в мВ/В по формуле:
, (3)
Например, 
Где i - порядковый номер ступени нагружения (i=1; 2; ….; n);
n - число ступеней нагружения.
Систематическая составляющая погрешности датчика в зависимости от категории точности не должна превышать указанной в таблице 5.
Таблица 5.
| Наименование составляющей погрешности | Пределы допускаемых значений составляющих погрешностей в процентах от номинального значения РКП, для категории точности датчиков. | ||||||||||||||
| 0,02 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | 0,06 | 0,10 | 0,15 | 0, 20 | 0,25 | 0,30 | 0,40 | 0,50 | 0,60 | 1,00 | 2,00 | |
| Систематическая составляющая | ±0,02 | ±0,03 | ±0,04 | ±0,05 | ±0,06 | ±0,10 | ±0,15 | ±0, 20 | ±0,25 | ±0,30 | ±0,40 | ±0,50 | ±0,60 | ±1,00 | ±2,00 |
| Нелинейность | ±0,02 | ±0,03 | ±0,04 | ±0,05 | ±0,06 | ±0,10 | ±0,15 | ±0, 20 | ±0,25 | ±0,30 | ±0,40 | ±0,50 | ±0,60 | ±1,00 | ±2,00 |
| Гистерезис | 0,02 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | 0,06 | 0,10 | 0,15 | 0, 20 | 0,25 | 0,30 | 0,40 | 0,50 | 0,60 | 1,00 | 2,00 |
| Среднее квадратическое отклонение случайной составляющей | 0,010 | 0,015 | 0,020 | 0,25 | 0,030 | 0,050 | 0,075 | 0,100 | 0,125 | 0,150 | 0, 200 | 0,25 | 0,300 | 0,500 | 1,000 |
| Изменение НКП при изменении температуры на 10ºС | ±0,010 | ±0,015 | ±0,02 | ±0,05 | ±0,030 | ±0,050 | ±0,75 | ±0,100 | ±0,125 | ±0,150 | ±0, 200 | ±0,25 | ±0,300 | ±0,500 | ±1,000 |
Определение нелинейности.
Нелинейность (γнелi) датчика i-й ступени нагружения в процентах от номинального значения РКП определяют по формуле:
γнелi= 
, (4)
Например, γнелi= 
где 
- среднее значение РКП при номинальной загрузке.
Нелинейность датчиков в зависимости от категории точности не должна превышать указанной в таблице5.
Определение гистерезиса.
Гистерезис (γгисi) датчика i-й ступени нагружения в процентах от номинального значения РКП определяют по формуле:
γгисi= 
, (5)
Например, γгисi= 
Гистерезис датчика в зависимости от категории точности не должен превышать казанной в таблице 5.
Определение среднего квадратического отклонения случайной составляющей погрешности.
Среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности (γоi) датчика на i-й ступени нагружения в процентах от номинального значения РКП определяют по формуле:
γоi= 
, (6)
Например,
γоi= 
=1,02%
где 
- значение РКП в прямой и обратной последовательности соответственно на i-й ступени нагружения;
l - порядковый номер ряда нагружения;
m - количество рядов нагружения;
Среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности датчика в зависимости от категории точности не должно превышать указанное в таблице 5.
Определение изменения РКП во времени при непрерывном воздействии силы.
Для определения изменения РКП датчиков во времени при непрерывном воздействии силы производят нагружение датчиков до номинальной нагрузки и выдерживают под её воздействием в течении времени, регламентируемым техническими условиями на датчики конкретных типов. При этом измеряют значения РКП в начальный и конечный отрезки времени.
Изменение РКП датчиков во времени при непрерывном воздействии силы (γврем) в процентах от номинального значения РКП определяется по формуле:
γврем= 
, (7)
Например, γврем= 
где 
- значение РКП при номинальной нагрузке в начальный и конечный отрезки времени.
Изменение РКП датчиков во времени при непрерывном воздействии силы не должно превышать величины, регламентируемой техническими условиями на датчики конкретных типов.
Определение изменения НКП и РКП при воздействии температуры окружающей среды.
Для определения функции влияния температуры на НКП и РКП, датчик помещают в климатическую камеру и измеряют значения температуры в камере.
Измеряют НКП, нагружают номинальной нагрузкой и измеряют РКП. Изменение НКП и РКП производят по трем нагружениям. Затем температуру в камере с ненагруженным датчиком изменяют до нижнего (верхнего) рабочего значения, регламентированного для датчиков конкретного типа и выдерживают в течении времени, установленного для данного датчика, но не менее 2-х часов.
Измеряют НКП и РКП при трехкратном нагружении номинальной нагрузкой.
Изменение НКП датчика (γkot) при изменении температуры окружающей среды на 10ºС в процентах от номинального значения РКП определяют по формуле:
γkot= 
, (8)
Например, γkot= 
,
где 
- среднее значение НКП при максимальной (минимальной) рабочей температуре;
- разность максимальной (минимальной) и нормальной температуры в камере.
Изменение НКП датчика при изменении температуры на 10ºС в зависимости от категории точности не должно превышать указанной в таблице 5.
Изменение РКП датчика (γkt) при изменении температуры окружающей среды на 10ºС в % от номинального значения РКП определяют по формуле:
γkt= 
, (9)
Например, γkt= 
,
где 
- среднее значение РКП при номинальной нагрузке и максимальной (минимальной) температуре.
Изменение РКП датчика при изменении температуры на 10ºС в зависимости от категории точности не должно превышать указанной в таблице 5.
Проверка датчика на влияние воздействия углового отклонения направления измеряемой силы относительно его продольной оси.
Проверку датчика на влияние воздействия углового отклонения направления измеряемой силы относительно его продольной оси осуществляют при однократном нагружении с установкой датчика с перекосом в 0,5º.
Метрологические характеристики датчика при этом должны быть в пределах, указанных в таблице 5.
Проверка датчика на перегрузку.
Проверку датчика на перегрузку осуществляют нагружением датчика усилием, регламентируемым в ЭД на датчик конкретного типа, но не менее чем на 25% превышающей номинальную нагрузку и выдержкой под ее воздействием не менее 5 минут. Затем датчик разгружают. Через пять минут после разгружения метрологические характеристики датчика должны быть в пределах, указанных в таблице 5.
3.7. Опытная проверка методики поверки.
При опытной проверке устанавливают соответствие проекта МП следующим требованиям:
. Проект МП должен быть разработан в соответствии с требованиями РД50-660-88.
3.7.2. Проект МП должен включать экспериментально исследованные методы поверки и содержать необходимый минимум метрологических характеристик, подлежащих поверке, достаточной для решения вопроса о пригодности поверяемого датчика, обеспечивающий наибольшую производительность поверочных работ при наименьших затратах. Методы поверки, установленные в проекте МП, должны соответствовать методам, предусмотренным в государственных стандартах на поверочные схемы.
. В проекте МП должны применяться средства поверки, требования к которым установлены в государственных стандартах, распространяющихся на эти средства измерительной техники, или прошедшие государственные испытания и внесенные в Государственный реестр, изготавливаемые серийно, или средства поверки, прошедшие ГМА. Должна быть предусмотрена возможность замены средств поверки на другие с МХ не хуже указанных в проекте МП.
. Текст проекта МП должен быть изложен в форме, учитывающей квалификацию лиц, допускаемых к проведению поверки.