Этапы поверки приборов давления

Этап 1 – подключение калибратора и условия поверки.

Для подключения калибратора необходимо выбрать в меню “Калибратор” в выпадающем списке “Выбор калибратора” запись “М515” и использовать команду “подключить калибратор”. При подключении калибратора в меню “Этапы поверки” появляется команда “Результат”. В случае поверки датчика давления программа одновременно с подключением калибратора автоматически выполняет контроль отношения суммарной погрешности калибратора к допускаемой погрешности датчика давления

, (4)

где – суммарная погрешность калибратора, %, определяется по условиям предприятия-изготовителя по формуле:

, (5)

где – установленный диапазон измерения модуля давления, кПа;

– абсолютное значение предела основной погрешности модуля давления (устанавливается по паспорту), кПа;

- верхний и нижний пределы измерения выходного токового сигнала поверяемого датчика, мА;

- абсолютное значение погрешности измерения токового сигнала калибратором давления, определяемой как: ± 0,02% I_max+0,001 мА;

– допускаемая основная погрешность поверяемого датчика давления.

Абсолютное значение предела основной погрешности модуля давления определяется по выражению:

, (6)

где – допускаемая основная погрешность модуля давления, %.

На этом этапе необходимо ввести информацию в группу “Условия поверки”:

1) температура окружающего воздуха, ^oC вводится в соответствующем поле;

2) атмосферное давление, мм рт. ст.;

3) относительная влажность воздуха, %;

4) дата поверки;

5) рабочая среда;

6) место эксплуатации.

Группа “Ряд нагружения” содержит список ранее введенных в базу данных рядов нагружения и функциональные кнопки добавления, удаления и применения ряда нагружения.

Ряд нагружения содержит заголовок (название ряда из базы данных и точки ряда нагружения).

Если требуется добавить новый ряд нагружения, то следует нажать кнопку [+]. При этом программа переходит в режим ввода нового ряда нагружения.

В появившемся окне “Поверка (модель датчика)” нужно заполнить таблицу “Точки ряда нагружения” значениями давления, на которых будет осуществляться расчет метрологических характеристик. Ввод данных в таблицу можно делать вручную, либо воспользоваться функцией “Авто...” путем нажатия соответствующей кнопки. Ввод ряда нагружения производится только вводом числовых значений прямого хода нагружения. Ввод обратного хода вычисляется программой автоматически на этапе “Снятие результатов”.

При ручном вводе ряда нагружения необходимо выполнить:

а) установить курсор на поле таблицы (при вводе первого значения ряда нагружения курсор устанавливается на первой строчке таблицы);

б) ввести числовые значения (для датчиков давления и технических манометров это значение равно давлению, на котором будет осуществляться расчет метрологических характеристик, для образцового манометра вводятся деления его условной шкалы);

в) для подтверждения ввода нового значения нужно нажать клавишу “Enter” или клавишу курсора “Вниз”, курсор сдвинется на 1 позицию вниз, добавив новое поле тиблицы;

г) закончив таблицу, следует ввести название ряда нагружения в соответствующее поле (название ряда, например, может содержать начальное и конечное значение ряда нагружения) и сохранить введенный ряд нагружения в базе данных программы нажатием кнопки “ОК”;

д) нажатие кнопки “отмена” сбрасывает все введенные значения.

В поле “Число точек” нагружения следует задать числовое значение: для датчика давления оно равно 5, для технического манометра оно равно числу оцифрованных делений шкалы, для образцовых манометров – числу всех оцифрованных значений условной шкалы.

В выпадающем списке “Округление” выбирается режим округления рассчитываемых точек. Доступно для выбора 2 режима:

до целого – точки округляются до целого числа (предназначается для создания ряда нагружения образцового манометра с условной шкалой);

без округления – точки ряда нагружения рассчитываются программой без округления (предназначается для технических манометров и датчиков давления).

После выбора и ввода нового ряда нагружения нужно сделать подтверждение выбора нажатием кнопки “Применить”.

Для удаления ряда нагружения из базы данных программы следует выбрать ряд из списка “Название ряда” и нажать кнопку . После подтверждения об удалении ряда в появившемся предупреждении ряд будет удален.

Этап 2 – опробование работоспособности и герметичности.

Для перехода на этот этап необходимо выбрать команду “Опробование” в меню “Этапы поверки”. При этом откроется окно, в котором следует выполнять обязательные операции, предваряющие поверку: внешний осмотр, опробование работоспособности, проверка функции установки нуля, опробование герметичности.

При внешнем осмотре – производится оценка внешнего технического состояния поверяемого прибора, его внешнего вида, поверяется наличие технической документации, в целом делается вывод о пригодности прибора к дальнейшей эксплуатации. При неудовлетворительной оценке следует выбрать соответствующий пункт и в нижерасположенном поле ввести краткий текст, объясняющий причину непригодности прибора.

Опробование работоспособности прибора выполняется изменением измеряемой величины от нижнего до верхнего предельных значений. Стрелка манометра должна двигаться плавно, без рывков и устанавливаться от нуля не более чем на величину предела допускаемой погрешности. В случае проверки датчиков давления должно наблюдаться изменение выходного сигнала и индикация его на дополнительных выходных устройствах.

Проверка функции “установка нуля” выполняется поверкой действия функции обнуления (для датчика давления) и корректировка нуля (для манометров), если таковые имеются у прибора. При неудовлетворительном выводе следует выбрать соответствующий пункт и в нижерасположенном поле вводом краткого текста объяснить причину непригодности.

Опробование герметичности – это проверка герметичности поверочной установки (системы: поверяемый прибор, модуль давления, источник создания давления, соединительные элементы). Для осуществления этой поверки нажимается кнопка “Тест герметичности”. При этом появляется поле “Тест герметичности”, в котором следует указать продолжительность теста (рекомендуется 5 мин), ввести допустимое значение негерметичности (обычно принимается равным 0,1% от установленного в системе давления в 1 мин). Для запуска теста на герметичность следует установить в системе давление (0,9¸1) ВПИ, выдержать при этом давление в течении 5 мин (для протекания термодинамических процессов), после чего нажать кнопку “Начать тест”. При этом будет фиксироваться текущее время, значения давления в начале и в конце теста. После вычислений программа выдает результат поверки и заключение о герметичности.

Этап 3 – снятие показаний

В содержание этого этапа входит фиксация показаний прибора и расчет метрологических характеристик. В зависимости от типа поверяемого прибора программа реализует алгоритм поверки, характерной для этого прибора. В программе реализованы следующие алгоритмы проведения поверки в соответствии с существующими стандартными методиками: поверка датчиков давления; поверка образцового манометра; поверка технического манометра.

А. Поверка датчика давления (МИ4212-012-2001). Методика поверки (датчики давления типа “Метран”)

Выполняется следующая последовательность операций:

1) Выбор прибора – датчика из базы данных или добавление в базу данных; подключение калибратора и формирование условий поверки и ряда нагружения; выбор диапазона модуля давления соответствующего установленному диапазону поверяемого датчика (программа автоматически выберет и подключит соответствующий модуль давления). В случае, когда установленный диапазон поверяемого датчика отличается от заводских диапазонов модуля давления, необходимо выбрать ближайший верхний диапазон модуля давления. При этом погрешность измерения будет рассчитываться относительно выбранного диапазона модуля давления;

2) Выполнение операций по опробованию; прогрев датчика в течение 0,5 ч;

3) Выбор в меню “Этапы поверки” команды “Снятие показаний” (в открывающемся окне произвести обнуление калибратора нажатием кнопки “Обнулить”); в окне также представляется ряд нагружения;

4) Нагружение датчика давлением, равного указанному в окне (его название состоит из названия режима, модели поверяемого прибора, его ВПИ и класса точности) в каждой точке ряда нагружения, как в прямом направлении – от нижнего установленного значения к верхнему, так и в обратном направлении – от верхнего к нижнему значению; давление ручным насосом нужно изменять медленно, подводя его к заданному значению в точке с помощью микровинта, не превышая задания; после стабилизации давления в точке в течении 5 с снять показания нажатием кнопки “Зафиксировать точку”.

В верхней правой части окна отобразятся измеренные параметры: P_калиб – текущее давление в поверочной пневматической системе, измеренное калибратором; I_датч – измеренное калибратором значение выходного токового сигнала поверяемого датчика, мА; P_датч – рассчитанное по выходному токовому сигналу значение измеряемого давления поверяемым датчиком; Погрешность – рассчитанное значение погрешности измерения давления поверяемым датчиком (при текущем давлении).

Проводя операции нагружения по всем поверяемым точкам, программа проводит автоматическое заполнение полей таблицы: показания датчика, показания калибратора, значения тока, погрешности и на обратном ходе вариации.

Расчет погрешности датчика выполняется по формуле:

, (7)

где P – измеренное калибратором давление;

P_max – ВПИ поверяемого датчика;

I_max, I_min – верхний и нижний пределы выходного сигнала датчика;

I – измеренный калибратором выходной токовый сигнал.

Расчет вариации (на обратном ходе) при измерении давления производится по формуле:

(8)

где – измеренный калибратором выходной токовый сигнал датчика на прямом ходе;

– то же на обратном ходе.

В случае поверки датчика, у которого на выходе генерируется сигнал в цифровом формате, для расчета и в формулах (7) и (8) значения входящих величин следует принимать также в цифровом выражении.

Программа автоматически выполняет контроль получаемых в ходе поверки числовых значений основных погрешностей и вариаций.

Датчик признается годным при первичной поверке, если на всех поверяемых точках модуль основной погрешности соответствует условию:

, (9)

и вариация не превышает ее установленного значения,

где – предел допускаемой основной погрешности поверяемого датчика;

– абсолютное значение отношения контрольного допуска к пределу допускаемой основной погрешности.

и еще величина - отношение предела допускаемой погрешности эталонных средств измерения, применяемых при поверке, к пределу допускаемой основной погрешности поверяемого датчика относятся к параметрам поверки. Их выбор определяется критериями достоверности поверки:

P_вам – наибольшая вероятность, при которой любой дефектный экземпляр датчика может быть ошибочно признан годным;

– отношение возможного наибольшего модуля основной погрешности экземпляра датчика, который может быть ошибочно признан годным, к пределу допускаемой основной погрешности датчика.

Связь между параметрами поверки и критериями достоверности определяются значениями, указанными в таблице 2.

Таблица 2

Параметры поверки и критерии достоверности

	0,2	0,25	0,33	0,4	0,5
	0,94	0,93	0,91	0,82	0,70
Pвам	0,20	0,20	0,20	0,10	0,05
	1,14	1,18	1,24	1,22	1,20

Допускаемые значения критериев достоверности поверки: P_вам = 0,20;
=1,25.

Датчик признается негодным при периодической поверке, если при первом цикле нагружения хотя бы в одной поверяемой точке наблюдается состояние:

, (10)

или вариация превышает предел ее допускаемого значения; если при втором цикле поверки хотя бы в одной поверяемой точке

, (11)

или вариация превышает ее допускаемое значение.

Вариацию выходного сигнала не определяют, если предел ее допускаемого значения е превышает 0,5 предела допускаемой основной погрешности датчика.

В случае превышения предела основной погрешности или вариации на экране появляется окно с выдачей предупреждения. При утвердительном ответе (нажатии кнопки “Да”) программа зафиксирует данную точку, но выделит значение погрешности красным цветом.

Для исправления нужно установить курсор выделенную строку и повторить команду “Снять точку”, а в появившемся предупредительном окне ответить “Да” – произвести замену зафиксированной точки, или “Нет” – отменить замену.

Этап 4 – формирование протокола поверки.

Для формирования протокола поверки, а также вывода заключительной информации о поверке нужно выбрать команду “Результат”. При этом появляется окно, название которого состоит из названия модели поверяемого прибора, его ВПИ и класса точности. В нижней части окна представляются два выпадающих меню “Протокола поверки” и “Извещение”, с помощью которых производится выбор и выдача результата поверки в виде распечатки протокола о результатах поверки и извещение о пригодности в файле формата PDF или DOC.

Б. Поверка образцового манометра

Для поверки образцового манометра необходимо выполнить все операции, предусмотренные п.п. 3.5.1; 3.5.2 и 3.5.3 согласно методике поверки МИ2145-91 “ГСИ. Манометры и вакуумметры деформационные образцовые с условными шкалами”.

В окне поверки образцового манометра выводятся градуировочный ряд. Процесс определения метрологических характеристик выполняется на каждой оцифрованной отметки шкалы (25-40 точек). В верхней части окна отображается масштабируемая виртуальная шкала манометра, которая может изменяться по размерам с помощью расположенных над ней кнопок “ ” или “ ”. Перед нагружением и фиксацией показаний поверяемого прибора нужно произвести обнуление калибратора (нажать кнопку “Обнулить”) и поверяемого манометра (выполнить коррекцию нуля, если имеется такая возможность).

В группе “Показатели калибратора” отображается следующая информация:

давление – измеренное калибратором значение текущего давления (единицы измерения давления автоматически выбираются в соответствии с единицами измерения манометра);

шкала – показания калибратора в единицах условий шкалы (для контроля показаний поверяемого манометра и калибратора);

В группе “Показания прибора” отображаются:

ед. усл. шкалы – показания поверяемого манометра в единицах условной шкалы (отображается значение, введенное на виртуальной шкале);

с температурой поправкой – покаяния манометра в единицах условной шкалы с учетом температурной поправки, которая рассчитывается автоматически.

Программа выполняет расчет основной погрешности по формуле:

(12)

где P – текущее давление;

- температурная поправка;

P _св – показания манометра на поверяемой точке градуировочного ряда, указанные в свидетельстве о предыдущей поверке;

P _впи – верхний предел измерения давления поверяемым прибором.

В соответствии с МИ2145-91 температурная поправка вычисляется по формулам:

а) для приборов класса точности 0,15 и 0,25

(13)

б) для приборов класса точности 0,4

(14)

где t – температура окружающей среды, ^oC;

t _н – нормальная температура окружающей среды (выбирается в окне “Настройка”);

P и P _впи – то же, что и в формуле (12);

X – температурный коэффициент модуля упругости (выбирается по рекомендации МИ2145-91, см. таблицу 3).

Таблица 3

Температурная поправка

Температуру следует измерять с погрешностью не более ± 0,5 ^oC.

Значение температурной поправки принимается со знаком “плюс” при температуре воздуха ниже 23 ^oC и со знаком “минус” при температуре выше 23 ^oC.

При поверке герметичности система считается герметичной, если через 2 минуты после установления давления в течении 3 минут давление в системе не падает более 2 % верхнего предела измерения.

В. Поверка технического манометра

Процедура поверки технического манометра реализована в программе в соответствии с требованиями методических указаний МИ2124-90 “Манометры, ваууметры, мановакууметры, напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры показывающие и самопишущие”.

Последовательность операций поверки технического манометра аналогична последовательности операций для поверки датчика давления: после выбора технического манометра из базы данных и ввода условий поверки выполнить все указанные этапы.

При внешнем осмотре устанавливают отсутствие механических повреждений корпуса, штуцера, стрелочного указателя, циферблата, влияющих на эксплуатационные свойства прибора. Приборы, забракованные при внешнем осмотре, дальнейшей поверке не подлежат.

На этапе “Снятие результатов” открывается окно, аналогичное с окном в режиме поверки образцового манометра, в котором следует провести обнуление калибратора и поверяемого технического манометра.

Нагружение поверяемого манометра нужно выполнять по оцифрованным отметкам шкалы как в прямом направлении так и в обратном путем подвода и установки стрелки с помощью микровинта насоса.

Скорость изменения давления при нагружении не должна превышать 10% диапазона измерения прибора в секунду. Например, если диапазон измерения допускаемый модулем давления, составляет 160 кПа (≈ 1,6 кгс/см²), то скорость изменения при нагружении будет равна 16 кПа/c (≈ 0,16 кгс/см²).

В соответствии с указаниями МИ2124-90 основная погрешность технического манометра определяется по формуле:

, (15)

где P – текущее давление;

P_э – показания калибратора на текущей точке ряда нагружения;

P_впи – верхний предел измерения давления поверяемого прибора;

– температурная поправка, 1/^oC.

Температурная поправка рассчитывается в программе по формуле:

, (16)

где t – температура окружающей среды;

t_n – нормальная температура окружающей среды;

K – температурный коэффициент определяемый из выражения:

а) для манометров класса точности 1,5 и более

K = (P_впи – P_нпи) · 6 · 10^-4;

б) для манометров класса точности менее 1,5

K = (P_впи – P_нпи) · 10^-3.

Контрольные значения предела допускаемой погрешности при поверке технических манометров устанавливают, исходя из следующих положений:

1) при поверке приборов, выпускаемых из производства и ремонта, на любой отметке шкалы основная погрешность не должна превышать 0,86· · ;

2) при поверке приборов, находящихся в эксплуатации, при или 0,5 не должна быть более · .

В процессе нагружения выгоднее использовать режим поверки по поверяемому прибору. Для этого нагружение производится путем установки стрелки прибора на оцифрованную отметку прибора, а контролируется давление по калибратору. При этом программа автоматически передвигает стрелку виртуальной шкалы на следующую отметку, соответствующую точке нагружения.

Фиксация показаний выполняется нажатием кнопки “Зафиксировать точку”. Программа выполняет автоматическое заполнение таблицы и контролирует результаты поверки. Так при превышении характеристик прибора контрольных их значений, программа откроет окно предупреждения, в котором необходимо подтвердить или отменить зафиксированные ранее значения давления. При необходимости нужно поставить курсор на изменяемое поле градуировочной таблицы и произвести повторную фиксацию.

После фиксации всего ряда нагружения следует в меню “Этапы поверки” выбрать команду “Результат”, после которой формируется итог поверки и отчет. При нажатии кнопки “Протокол поверки” выдается полный отчет о поверке.

Содержание отчета

1. Перечислить составные элементы стенда поверки приборов давления

2. Структурный состав метрологического оборудования в поверочной схеме.

3. Дайте определение понятия калибровки.

4. Покажите последовательность операций при поверке приборов для измерения давления.

5. Результат поверки и краткий анализ документов.

6. Ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Какое средство измерений давлений используется в качестве рабочего эталона?

2. Каково различие в методиках поверки датчиков давления и технических манометров?

3. Что относится к параметрам поверки, а что к критериям поверки?

4. Какое свойство характеризует вариация, устанавливаемая в процессе поверки?

Поиск по сайту: