Метрологическая аттестация измерительного преобразователя веса грузов

Министерство образования и науки Украины Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского «ХАИ»

Техническое задание Метрологическая аттестация измерительного преобразователя веса грузов Разработала:

студентка 348 группы Масюк Н.В.

• Аттестация
• 1. Введение
• 2. Экспериментальные исследования
• 3. Методика исследований
• 4. Оформление результатов метрологической аттестации
• 5. Поверка
• 6. Определение надежностных характеристик прибора
• Заключение
• Список использованных источников
• Приложения

Реферат

Объектом исследования является измеритель веса грузов.

Приведена программа и методика метрологической аттестации и поверки, определены надежностные характеристики прибора с учетом численных значений погрешностей, рассчитанных в приложении «Метрологическая модель» .

Данная работа содержит ____стр, _____табл, ____библ.

Ключевые слова: метрологическая аттестация, поверка, метрологическая модель, межповерочный интервал, гарантийный срок службы, наработка на отказ.

1. Наименование и область применения разрабатываемого прибора.

1.1 Измерительный преобразователь веса.

1.2 Предназначен для измерения веса грузов.

2. Основания для разработки.

2.1 Работа выполняется на основании учебного плана по специальности 8.91 302 «Метрология и измерительная техника» IV курса триместра 4.1

3. Цель и назначение разработки.

3.1 Приобретение практических навыков по проектированию средств измерения.

4. Источники разработки.

4.1 Орнатский П. П. Автоматические измерения и приборы. — К: Вища школа. Головное изд-во, 1986. — 504 с.

4.2 Федорков Б. Г., Телец В. А., Дегтяренко В. П. Микроэлектронные цифро-аналоговые и аналогово-цифровые преобразователи. — М.: Радио и связь, 1984. — 120 с;

4.3 Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. — 2-изд., перераб. Доп. — Л.: Энергоатомиздат. Ленинград. отделение, 1988. — 304 с.

4.4 Терещук М., Терещук К. М., Седов С. А. Приёмно-усилительные устройства: Справочник радиолюбителя. — Киев: Наукова думка, 1988. — 800 с.

5. Технические требования.

5.1 Состав изделия и требования к конструкции

5.1.1 В состав СИ входят следующие блоки:

датчик;

измерительная схема;

индикатор;

блок питания с выходным напряжением 5 В;

корпус

5.1.2 Исполнение корпуса не хуже IP54 по ГОСТ 14.254.80.

5.1.3 Габаритные размеры не более, мм 250*110*60.

5.1.4 Масса не более, кг 2.

5.1.5 Датчик должен иметь клемму защитного заземления по ГОСТ 12.8.007.0−75.

5.1.6 Измеритель должен отвечать требованиям электрои пожаробезопасности.

5.1.7 Продукция и ее составные части должны быть взаимозаменяемы

5.2 Технические характеристики

5.2.1 Диапазон измерения, кг 100…10 000.

5.2.2 Основная приведенная погрешность, % не более ±0,5.

5.2.3 Диапазон рабочих температур, єС: — 40… +60.

5.2.4 Дополнительная погрешность от изменения температуры окружающей среды ±0,5 єС /10 єС.

5.2.5 Источник питания: аккумулятор 15 В.

5.2.6 Индикация измеряемого сигнала — цифровая.

5.3 Требования по стойкости к внешним воздействиям.

5.3.1 Нормированные требования по стойкости к внешним воздействиям по ГОСТ 15 150.

5.3.2 Воздействие внешних магнитных полей (кроме магнитного поля Земли) отсутствуют.

5.3.3 Степень защиты корпуса измерительно-преобразовательного блока не хуже IP54 по ГОСТ 14 254.

5.4 Условия эксплуатации и требования к техническому обслуживанию.

5.4.1Температура окружающей среды, єС — 40. +60.

5.4.2 Атмосферное давление, кПа 95.105.

5.4.3 Относительная влажность, % до 95.

5.4.4 Воздействие вибраций по ГОСТ 12 997–89.

5.5 Требования к надежности.

5.5.1 Средний срок службы по списанию, лет 11.

5.5.2 Средняя наработка на отказ, не менее 13 000 ч., при Р_д=0,9

5.5.3 Гарантийный срок службы, лет 3.

5.5.4 Периодичность поверки, раз/год 1.

5.6 Требования к технологичности и метрологическому обеспечению разработки и эксплуатации.

5.6.1 Прибор должен быть сконструирован с учетом требований стандартов ЕСТПП.

5.6.2 Должны быть образцовые средства измерения, методики поверки, а также оговорены требования к квалификации специалистов, вспомогательные технические средства для проведения испытаний.

5.7 Требования к уровню унификации и стандартизации.

5.7.1 Составные части измерителя должны быть унифицированы.

5.7.2 Уровень стандартных деталей должен быть не ниже 0.3.

5.8 Требования безопасности и влияния на окружающую среду.

5.8.1 Конструкция измерителя соответствует требованиям безопасности в соответствии с ГОСТ 12.3.003.

5.8.2 По требованиям пожарной безопасности измеритель соответствует ГОСТ 12.1.004.

5.8.3 В процессе изготовления измерителя выполняются требования ГОСТ 12.3.002.

5.8.4 Воздух рабочей зоны в помещениях, где изготавливается соответствующее устройство, по общим санитарно-гигиеническим требованиям соответствует ГОСТ 12.1.005.

5.9 Эстетические и эргономические требования

5.9.1 Композиционные решения измерителя должны соответствовать современным аналогам ИТ.

5.9.2 Размер и начертание служебных надписей не должны приводить к зрительной утомляемости оператора.

5.9.3 Применяемые сокращения должны соответствовать ГОСТ 23 090–78 и исключать двойное трактование выполняемых функций.

5.10 Требования к составным частям продукции, сырью, исходным и эксплуатационным материалам не предъявляются.

5.11 Конструктивные требования.

5.11.1 Исполнение корпуса не хуже IP54 по ГОСТ 14.254.80.

5.11.2 Габаритные размеры не более, мм 250*110*60.

5.11.3 Масса не более, кг 2.

5.11.4 Датчик должен иметь клемму защитного заземления по ГОСТ 12.8.007.0−75.

5.11.5 Измеритель должен отвечать требованиям электро — и пожаробезопасности.

5.12 Дополнительные требования Наличие камер холода и тепла для проверки продукции.

5.13 Требования к маркировке и упаковке.

5.13.1 Маркировка измерителя размещается на корпусе и содержит следующие данные:

· наименование и условное обозначение;

· товарный знак или наименование предприятия-изготовителя;

· знак утверждения типа по ДСТУ 3400;

· заводской порядковый номер;

· год выпуска;

· напряжение питания;

· класс точности.

5.13.2 Составные части изделия опломбированы в местах, предусмотренных КД.

5.13.3 Требования к упаковке.

Изделие упаковывается в водонепроницаемую бумагу и укладывается после обвязывания шпагатом в полиэтиленовый пакет вместе с крепежными винтами и паспортом на изделие.

5.14 Требования к транспортированию и хранению.

5.14.1 Прибор в упаковке предприятия-изготовителя может транспортироваться любым видом транспорта, кроме неотапливаемых и негерметичных отсеков самолетов, в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на данном виде транспорта

5.14.2 Условия транспортирования должны соответствовать условиям хранения по ГОСТ 15 150.

5.14.3 Во время погрузочно-разгрузочных работ при транспортировании измеритель не должен подвергаться воздействию атмосферных осадков.

6. Экономические показатели.

6.1 Цена и срок окупаемости уточняется на этапе разработки.

7. Стадии и этапы разработки В результате этапа НИР получен эскизный проект средства измерения

8. Порядок контроля и приемки.

8.1 Перечень документов, выполненных исполнителем.

8.1.1 Техническое задание.

8.1.2 Расчетно-пояснительная записка.

8.1.3 Схема электрическая принципиальная.

8.1.4 Перечень элементов.

8.1.5 Программа и методика метрологической аттестации.

9. Приложения

9.1 Приложение 1 «Метрологическая модель» .

9.2 Приложение 2 «Свидетельство о поверке СИ» .

Настоящее техническое задание может уточняться и дополняться в установленном порядке.

Аттестация

Рассмотрение технической документации

Последовательность и содержание работ по рассмотрению ЭД (эксплуатационной документации) должны соответствовать таблице 1.

Таблица 1.

На основании рассмотрения ЭД проводится оценка технического уровня датчиков, составляется перечень обнаруженных недостатков и отступлений от установленных требований, и вырабатываются рекомендации по их устранению.

В случае возникновения необходимости расширения объема операций по рассмотрению ЭД, таблица 1 может быть дополнена в ходе МА.

1. Введение

Приведена программа и методика метрологической аттестации (далее — ПМА), которая распространяется на датчики силоизмерительные тензорезисторные (далее — датчики), предназначенные для использования в устройствах статистических или медленно изменяющихся сил и устанавливает содержание к методике метрологической аттестации.

Данная работа является руководством для определения метрологических характеристик аттестуемого прибора.

Также приведена поверка данного прибора и рассчитана ее периодичность и надежностные характеристики.

2. Экспериментальные исследования

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.

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.

3. Методика исследований

Рис. 3. Схема проведения эксперимента.

3.1 Условия проведения измерений.

3.1.1 Температура окружающего воздуха должна быть от 15 до 25є С.

3.1.2 Атмосферное давление должно быть от 84 до 10 6,7 кПа

3.1.3 Относительная влажность воздуха должна быть от 30 до 80%.

3.1.4 Напряжение питания сети — (220±10) В, частота напряжения питания — (50±1) Гц.

3.1.5 Длительность прогрева током питания — не менее 15 минут.

3.1.6. Должны отсутствовать внешние источники вибрации и магнитных полей.

3.1.7 Все применяемые при МА СИТ (см. табл.2) должны иметь действующие свидетельства или клеймо о государственной поверке.

3.2 Требования безопасности.

3.2.1 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.

3.2.2 К работам по исследованию датчика допускаются лица, имеющие необходимую квалификацию и обученные правилам безопасности применительно к условиям, в которых проводятся исследования.

3.2.3 При предварительном обжатии датчиков должны быть приняты меры предосторожности, обеспечивающие безопасность оператора при возможном механическом разрушении датчиков.

3.2.4 Эксплуатировать датчик при нагрузках, превышающих наибольшую предельную нагрузку, запрещается.

3.3 Внешний осмотр.

При проведении внешнего осмотра устанавливают соответствие датчика следующим требованиям:

3.3.1 Соответствие датчика рабочим чертежам и требованиям технического задания в части качества сборки, покрытий, надписей, правильности маркировки, комплектности.

3.3.2 Составные части датчика и соединительные кабели, а также кабели питания не должны иметь механических повреждений.

3.4 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.

3.4.1 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.

3.4.2 Проверку сопротивления изоляции датчика при нормальных условиях производят по ГОСТ 21 657–83 с помощью мегаомметра с номинальным напряжением не более 100 В любым выводом электрической схемы датчика и его корпусов.

3.5 Опробование.

Рис. 4. Опробование измерителя сосредоточенной силы натяжения каната (схематически).

При опробовании должны выполняться следующие операции:

3.5.1 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.

3.5.2 Производят нагружение датчика нагрузкой, составляющей 5% номинальной измеряемой силы. Проверяют появление на цифровом табло значения приложенной нагрузки.

3.6 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.

3.6.1 Определение коэффициентов передачи.

Коэффициенты передачи определяют в следующей последовательности:

3.6.1.1 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.

3.6.1.2 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).

3.6.1.3 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 (г_ko) в процентах от номинального значения РКП по формуле:

г_ko=, (1)

Например, г_ko=

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.

3.6.2 Определение систематической составляющей погрешности.

Систематическую составляющую погрешности (г_ci) датчика на i-й ступени нагружения в % от номинального значения РКП определяют по формуле:

г_ci =, (2)

Например, г_ci =

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.

3.6.3 Определение нелинейности.

Нелинейность (г_нелi) датчика i-й ступени нагружения в процентах от номинального значения РКП определяют по формуле:

г_нелi=, (4)

Например, г_нелi=

где — среднее значение РКП при номинальной загрузке.

Нелинейность датчиков в зависимости от категории точности не должна превышать указанной в таблице5.

3.6.4 Определение гистерезиса.

Гистерезис (г_гисi) датчика i-й ступени нагружения в процентах от номинального значения РКП определяют по формуле:

г_гисi=, (5)

Например, г_гисi=

Гистерезис датчика в зависимости от категории точности не должен превышать казанной в таблице 5.

3.6.5 Определение среднего квадратического отклонения случайной составляющей погрешности.

Среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности (г_оi) датчика на i-й ступени нагружения в процентах от номинального значения РКП определяют по формуле:

г_{оi=, (}6)

Например,

г_оi==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.

3.6.6 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 (г_врем) в процентах от номинального значения РКП определяется по формуле:

г_врем=, (7)

Например, г_врем=

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.

3.6.7 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.

3.6.7.1 Изменение НКП датчика (г_kot) при изменении температуры окружающей среды на 10єС в процентах от номинального значения РКП определяют по формуле:

г_kot=, (8)

Например, г_kot=,

где — среднее значение НКП при максимальной (минимальной) рабочей температуре;

— разность максимальной (минимальной) и нормальной температуры в камере.

Изменение НКП датчика при изменении температуры на 10єС в зависимости от категории точности не должно превышать указанной в таблице 5.

3.6.7.2 Изменение РКП датчика (г_kt) при изменении температуры окружающей среды на 10єС в % от номинального значения РКП определяют по формуле:

г_kt=, (9)

Например, г_kt=,

где — среднее значение РКП при номинальной нагрузке и максимальной (минимальной) температуре.

Изменение РКП датчика при изменении температуры на 10єС в зависимости от категории точности не должно превышать указанной в таблице 5.

3.6.8 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 0,5є.

Метрологические характеристики датчика при этом должны быть в пределах, указанных в таблице 5.

3.6.9 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:

3.7.1. 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.

3.7.3. 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.

3.7.4. Текст проекта МП должен быть изложен в форме, учитывающей квалификацию лиц, допускаемых к проведению поверки.

4. Оформление результатов метрологической аттестации

4.1 Результаты исследований, выполненных при определении значений МХ датчика, заносят в протокол, который подписывают исполнители.

Рекомендации по содержанию и оформлению протокола приведены в приложении Б ДСТУ 325−95.

4.2 При положительных результатах МА оформляют свидетельство, форма которого приведена в приложении Г ДСТУ 3215−95.

Результаты МА датчика, проведенной по сокращенной программе, допускается указывать в ЭД на соответствующий датчик со ссылкой на свидетельство о МА первых образцов датчиков данного типа, исследованных по полной программе.

4.3 При отрицательных результатах МА оформляют протокол, в который вносят полученные результаты, замечания и выводы о непригодности датчика к применению с соответствующим обоснованием.

5. Поверка

Вводная часть

Данный документ содержит описание процедур, связанных с поверкой устройства для измерения сосредоточенной силы цифрового (далее — устройство) и соответствует международным стандартам.

Рекомендуемый межповерочный интервал — 1 год.

1. Операции поверки

1.1 Перечень наименований операций.

1.1.1 Внешний осмотр.

1.1.2 Опробование.

1.1.3 Определение основной приведённой погрешности измерения сосредоточенной силы;

1.2 Все операции поверки, за исключением обработки и протоколирования результатов. Должны занимать не более 6 часов;

1.3 При получении отрицательных результатов, процесс проверки прекращается, оформляется соответствующий протокол и прибор бракуется.

2. Средства поверки

3. Требования к квалификации поверителей

3.1 К поверке устройства допускаются лица, имеющие высшее специальное образование и работающие по специальности поверителя не менее двух лет.

3.2 К поверке устройства допускаются лица, ознакомившиеся с инструкцией по эксплуатации и настоящей методикой.

4. Требования безопасности

4.1 Условия поверки должны соответствовать требованиям: нормативных документов по электробезопасности (ГОСТ 12.2.007−75 «Общие требования по электробезопасности»), охране труда (СНиП 11−4-79 «Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования»), а также по пожарной безопасности и безопасности производственного оборудования.

5. Условия поверки Физическими величинами, влияющими на метрологические характеристики устройства, являются:

5.1 Температура. Значение температуры должно находиться в пределах 20±5°С.

5.2 Влажность. Значение влажности должно находиться в пределах 75±15%

5.3 Внешнее давление. Значение внешнего давления должно находиться в пределах 101±1КПа.

5.4 Значение других внешних воздействующих факторов должно находиться в пределах, регламентированных ГОСТ 8.395.

6. Проведение поверки.

6.1 Внешний осмотр. При внешнем осмотре проверяют комплектность, внешний вид, соответствие геометрических размеров, отсутствие видимых повреждений покрытий, кабелей и т. д.

6.2 Опробование.

При опробовании должны выполняться следующие операции:

6.2.1. 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.

6.2.2. Производят нагружение датчика нагрузкой, составляющей 5% номинальной измеряемой силы. Проверяют появление на цифровом табло значения приложенной нагрузки.

6.3 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.

6.3.1 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.

6.3.2 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 в разделе «Метрологическая аттестация»).

6.3.3 По результатам проведения поверки заполняется таблица:

7. Обработка результатов измерений.

Обработку результатов измерений проводят по ГОСТ 8.207−76 «Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений» и МИ 199−79 «Методика установления вида математической модели распределения погрешностей» .

8. Оформление результатов поверки.

8.1 Положительные результаты поверки оформляют свидетельством о поверке, клеймением поверенных устройств. Поверочное клеймо необходимо нанести на лицевую панель измерительно-индикаторного блока и на тыльную часть датчика. Также соответствующие записи с датой поверки и номером клейма заносятся в паспорт на устройство.

8.2 При отрицательных результатах поверки устройство признается негодным. При этом свидетельство о поверке аннулируется, гасятся клейма и отметка в паспорте. Выдается извещение о непригодности и изъятии из обращения и эксплуатации поверяемого устройства, не подлежащего ремонту или запись о проведении повторной поверки после ремонта.

9. Приложения.

Свидетельство о поверке СИ (см. Приложение 2 данного курсового проекта).

6. Определение надежностных характеристик прибора

1.) Определяем первичный межповерочный интервал по формуле для вновь разработанных СИ:

где

— межповерочный интервал, (в годах);

— средняя наработка на метрологический отказ;

— требуемый уровень метрологической надёжности, выбирается из ряда 0.80.95 (0.95-стандарт).

2.) Определяем среднюю наработку на метрологический отказ:

где

— средняя наработка на отказ;

— коэффициент использования;

— коэффициент метрологических отказов;

Значения коэффициентов выбираются из таблицы для измерителя напряжения.

3.) Определяем среднюю наработку на отказ:

где

— интенсивность отказов;

где

— коэффициент нагрузки, выбирается из ряда 0.5 — 0.7;

— интенсивность отказов i-го элемента;

_транз =0.15*10^-5 _ист=0.3*10^-5

_R=0.1*10^-5_усил=0.05*10^-5

_C=0.2*10^-5 _диод=0.1*10^-5

_L=0.3*10^-5_ИМС =0.0001*10^-5

_перекл=0.02*10^-5_{предохр}=0.03*10^-5

_{трансформатор}=0.3*10^-5 _датчик=0.4*10^-5 _{индикатор}=0.1*10^-5

Тогда, суммарная интенсивность отказов:

= (46*0,1+10*0.15+9*0.1+8*0.2+2*0.02+6*0,0001+5*0.4+1*0.3

+11*0.05+2*0.03+1*0.3+1*0.4) *10^-5 * 0.7=7,5*10^-5;

Требуемая вероятность метрологического отказа:

; ;

;

.

Средняя наработка на отказ:

часов.

Средняя наработка на метрологический отказ:

лет.

МПИ: год.

Заключение

Были освоены азы разработки программы и методики аттестации и поверки, которая распространяется на датчики силоизмерительные тензорезисторные, предназначенные для использования в устройствах статистических или медленно изменяющихся сил.

Подобрана номенклатура СИТ, рекомендуемых для проведения аттестации.

Список использованных источников

1. Орнатский П. П. Автоматические измерения и приборы. — К: Вища школа. Головное изд-во, 1986. — 504 с.

2. Федорков Б. Г., Телец В. А., Дегтяренко В. П. Микроэлектронные цифро-аналоговые и аналогово-цифровые преобразователи. — М.: Радио и связь, 1984. — 120 с;

3. Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. — 2-изд., перераб. Доп. — Л.: Энергоатомиздат. Ленинград. отделение, 1988. — 304 с.

4. Терещук М., Терещук К. М., Седов С. А. Приёмно-усилительные устройства: Справочник радиолюбителя. — Киев: Наукова думка, 1988. — 800 с.

Приложения

Приложение 1. Метрологическая модель

Метрологическая модель — это совокупность математического описания измерительного преобразования, условий выполнения измерений, выявление влияющих факторов и описание назначенных метрологических характеристик.

Рис. 2. Метрологическая модель измерительного устройства

1. Первичный измерительный преобразователь.

F — измеряемая сила;

И — температура;

q — влажность;

W — ползучесть;

ДR — выходная величина.

На погрешность термопреобразователей влияют следующие факторы: температура, качество приклейки и влажность. Погрешность из-за влажности исключается герметизацией. Погрешность «ползучести» возникает из-за того, что в процессе эксплуатации нарушается качество приклейки и тензодатчик не деформируется совместно с упругим элементом.

Аддитивная составляющая — 0,15% на каждые 10 °C (д_W).

Изменение модуля упругости стали 30ХГСА из которой выполнен упругий элемент: ±0.1%/10°С ДЕ=0,001· 8·10¹⁰=±8·10⁷Па/10°С Е_Т=Е-ДЕ=7,992· 10¹⁰ Па д_И= (U_{выхИ -} U_вых) · 100%/ U_вых = 0,025%

Температурная погрешность вносит аддитивный характер.

Погрешность разброса номинального значения сопротивления тензорезистора по паспорту не более 0,05% - мультипликативная погрешность (д_разбр).

ДR/R?0,0005.

2. Измерительная схема.

U_вых = 0,5· U_пит· (ДR/R)

U_вых = f (U_пит, ДR, И), где ДR — входная величина;

И — температура;

Так как применена схема с температурной компенсацией, то влияние температуры не учитываем.

Температура, влияя на сопротивление резисторов, вызывает смещение нуля, что устраняется применением схемы «установки нуля» .

Выходное напряжение U пропорционально напряжению питания моста, следовательно, любая нестабильность напряжения питания будет оказывать влияние на выходной сигнал моста, что вызывает мультипликативную погрешность.

Относительная погрешность схемы питания моста: 0,01%

Зависимость выходного напряжения от напряжения питания моста — прямопропорциональная. Следовательно, мультипликативная погрешность от изменения напряжения питания моста равна 0.01% (д_пит).

3. Нормирующий преобразователь.

U_ус = К_у· U_вых

U_ус = f (U, И, Е_И),

где

U_вых — входная величина напряжения;

И — температура;

Е_И — контактные термо-ЭДС;

Температура может вызвать изменение коэффициента усиления усилителей, а, следовательно, вызовет мультипликативную погрешность.

Для усилителей К140УД20:

ДU_вых/1°С = 5мкВ/1°С ДU_вых = 50мкВ/1°С д_ДUвых = ДU_вых/U_{вых макс} = 50· 10^-6 /5 = 10^-5В Т.к. у нас использованы 3 усилителя, то суммарная аддитивная составляющая погрешности:

д_ДUвых = 3· 10^-5·100% = 0,003%

Влияние контактных термо-ЭДС возможно при изменении температуры окружающей среды, что приводит к смещению нуля, но это также устраняется с помощью схемы установки нуля.

4. Аналого-цифровой преобразователь.

N = U_ус/e

N = f (U_ус, И, Д_нл, Д_кв), где

U_ус — входная величина;

И — температура;

Д_нл — погрешность нелинейности;

Д_кв — погрешность квантования;

Погрешность квантования: аддитивная и оценивается максимальным значением погрешности, равным цене наименьшего разряда ±1 мВ.

дкв= ±0,001*100/5=0,02%.

Нелинейность статической характеристики преобразования приводит к появлению аддитивной погрешности и возникает в случае, если принцип преобразования не соответствует расчётному.

Д_нл = 3е=3мВ, д_нл = 0,003*100/5=0,06%.

Влияние температуры оценивается по паспортным данным. Изменение температуры вызывает смещение нуля АЦП, и изменение цены наименьшего разряда. Для большинства АЦП достигнута термокомпенсация и суммарная погрешность, вызванная изменением температуры, меньше погрешности квантования, то есть ее можно не учитывать.

Рассчитаем суммарную погрешность преобразовательного канала:

д_адд=

д_мульт=

д_сумм= д_адд+ д_мульт = 0,163 + 0,15 = 0,313%

Приложение 2

Харьковский государственный центр метрологии, стандартизации и сертификации СВИДЕТЕЛЬСТВО №______о поверке СИ

измеритель силы натяжения каната_______

Дата выпуска «____» __________200 г.

представленной Национальным аэрокосмическим университетом_________________

им. Н.Е. Жуковского " ХАИ" _________________________________________________

Типы и характеристики образцовых устройств, используемых при метрологической аттестации эталонная установка непосредственного нагружения, эталонная силоизмерительная машина 2-го разряда, MKE 2630А класса точности 0,005), эталонные динамометры первого разряда до 1−1МН с относительной погрешностью не более 0,02%, климатическая камера от - 65єС до +155°С КТХ-0,4−65/155

Условия, при которых проводились экспериментальные исследования______________

испытания проводились при нормальных условиях_____________________________________

РЕЗУЛЬТАТЫ ПОВЕРКИ

По результатам метрологической поверки №__________________________________от «____» _________200 г. СИ допускаются к применению с указанной в настоящем свидетельстве точностью.

__________________________________________________

(подпись руководителя, организации, проводившей поверку)