- диапазон преобразования от минус 104 до 104 м/с2 (от минус 104 до 104 g);
- разрешающая способность от 0,01 до 50 м/с2 (от 0,001 до 5 g);
- случайная составляющая смещения нуля от 0,05 до
(от 0,005 до );- частотный диапазон преобразования от 0 до 100 Гц;
- время готовности от 0 до 60 с.
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 12.1.004 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования
ГОСТ 12.2.003 Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности
ГОСТ 12.3.019 Система стандартов безопасности труда. Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности
ГОСТ 22261 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия
ГОСТ Р 8.568 Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения
ГОСТ Р ИСО 5725-1 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть. 1. Основные положения и определения
ГОСТ Р 54843 Изделия микросистемной техники. Элементы чувствительные микроэлектромеханических преобразователей физических величин. Общие технические условия
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3.1 В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1.1 микроэлектромеханический преобразователь линейного ускорения: Устройство, предназначенное для восприятия и преобразования линейного ускорения в выходной электрический сигнал.
3.1.2 ось чувствительности преобразователя: Прямая линия, совпадающая с осью симметрии конструкции микромеханического чувствительного элемента, на которую проецируется вектор линейного ускорения и относительно которой нормированы значения параметров преобразователя.
3.1.3 диапазон преобразования; Kд, м/с2 (g): Область значений линейного ускорения, в пределах которой нормированы значения параметров преобразователя.
3.1.4 время готовности; tгот, с: Интервал времени от момента подачи напряжения питания до момента, после которого значение дрейфа смещения нуля в запуске соответствуют установленным требованиям.
3.1.5 градуировочная характеристика преобразователя: Зависимость значения выходного сигнала от величины проекции линейного ускорения на ось чувствительности преобразователя, представленная в виде формулы, графика или таблицы.
3.1.6 передаточная характеристика преобразователя: Зависимость значения выходного сигнала от величины проекции линейного ускорения на ось чувствительности преобразователя, полученная в результате линеаризации градуировочной характеристики.
3.1.7 смещение нуля;
3.1.8 дрейф смещения нуля в запуске;
3.1.9 нестабильность смещения нуля от запуска к запуску; Kнст, м/с2(g): Изменение значений смещения нуля при циклической подаче напряжения питания.
3.1.10 случайная составляющая нуля (выходной шум); nвых,
: Изменение значения смещения нуля случайным образом за установленный интервал времени при отсутствии воздействия линейного ускорения вдоль оси чувствительности преобразователя.3.1.11 частотный диапазон преобразования; Fmin,max, Гц: Диапазон частот преобразуемого линейного ускорения, в котором нормированы значения параметров преобразователя.
3.1.12 нелинейность передаточной характеристики;
3.1.13 масштабный коэффициент; Kм: Отношение значения сигнала на выходе преобразователя к соответствующему значению линейного ускорения, воздействующего вдоль оси чувствительности преобразователя.
3.1.14 нестабильность масштабного коэффициента в запуске; KМ.НСТ, %: Относительное изменение масштабного коэффициента за установленный интервал времени с момента подачи напряжения питания.
3.1.15 нестабильность масштабного коэффициента от запуска к запуску; Kм.нст, %: Относительное изменение масштабного коэффициента за установленный интервал времени при циклической подаче напряжения питания.
3.1.16 порог чувствительности;
3.1.17 предельное значение случайной составляющей нуля от запуска к запуску; nвых max,
: Максимальное значение случайной составляющей нуля при циклической подаче напряжения питания.3.1.18 разрешающая способность;
3.2 В настоящем стандарте приняты следующие сокращения:
АЦП - аналого-цифровой преобразователь;
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика;
ОДГ - оптическая делительная головка;
ПЭВМ - персональная электронно-вычислительная машина;
ТУ - технические условия на преобразователи конкретных типов.
4.1 Настоящий стандарт устанавливает методы измерений параметров:
- диапазон преобразования;
- разрешающая способность;
- смещение нуля;
- дрейф смещения нуля в запуске;
- нестабильность смещения нуля от запуска к запуску;
- предельное значение случайной составляющей нуля от запуска к запуску;
- случайная составляющая нуля (выходной шум);
- масштабный коэффициент;
- нестабильность масштабного коэффициента в запуске;
- нестабильность масштабного коэффициента от запуска к запуску;
- нелинейность передаточной характеристики;
- частотный диапазон преобразования;
- порог чувствительности;
- время готовности преобразователя;
- потребляемая мощность;
- напряжение питания;
- электрическое сопротивление изоляции.
Предел допускаемой погрешности измерений должен составлять 0,2 - 0,5 границы симметричного допуска на измеряемый параметр, при несимметричных границах допуска или одностороннем допуске должно быть использовано значение 0,5 для соотношения пределов допускаемых значений погрешности измерений и размера поля допуска [1].
6.1 При выполнении измерений параметров преобразователя применяют следующие средства измерения и вспомогательные устройства:
- ОДГ;
- осциллограф (цифровой вольтметр);
- источник постоянного напряжения;
- измеритель временных интервалов (частотомер);
- средство измерений постоянного тока;
- средство измерений постоянного напряжения;
- центрифуга (одноосное опорно-поворотное устройство);
- оснастка для установки преобразователя на центрифугу;
- установка для снятия АЧХ (система вибрационных испытаний);
- оснастка для установки преобразователя на установку для снятия АЧХ;
- устройство регистрации выходных сигналов преобразователя (ПЭВМ);
- измеритель сопротивления.
Средства измерений должны иметь утвержденный тип и действующие свидетельства о поверке (сертификат о калибровке). Испытательное оборудование должно быть аттестовано в соответствии с ГОСТ Р 8.568. Диапазон измерений, типы и точность средств измерений, а также характеристики испытательного оборудования и состав вспомогательных устройств устанавливают в ТУ.
6.2 Математический аппарат, обеспечивающий обработку результатов измерений, может быть реализован в виде программного обеспечения ПЭВМ.
6.3 Структурная схема измерения параметров преобразователя при воздействии гравитационного ускорения +/- 10 м/с2 (+/- 1g) приведена на рисунке 1.
![]() C - преобразователь; G - источник постоянного
напряжения; U - устройство регистрации выходных
сигналов преобразователя
преобразователя при воздействии гравитационного ускорения
Источник постоянного напряжения G должен обеспечивать требуемое напряжение питания с относительной погрешностью не более 10%.
Устройство регистрации выходных сигналов преобразователя U предназначено для регистрации и (или) отображения цифровых сигналов, поступающих с выхода преобразователя C.
6.4 Измерение параметров выходного сигнала преобразователя осуществляют в положениях установки оси чувствительности преобразователя, приведенных на рисунке 2.
![]() преобразователя; I, II, III, IV - направления оси
чувствительности преобразователя
чувствительности преобразователя
Структурная схема установки измерения параметров преобразователя при воздействии гравитационного ускорения представлена на рисунке 3.
![]() Рисунок 3 - Схема установки измерения параметров
преобразователя при воздействии гравитационного ускорения
ОДГ должна обеспечивать положения установки оси чувствительности преобразователя на углы: 0°; 90°; 180°; 270° относительно плоскости горизонта с погрешностью не более
6.5 Структурная схема измерения параметров преобразователя при воздействии линейного ускорения приведена на рисунке 4.
![]() C - преобразователь; K - коммутирующее устройство
центрифуги; G - источник постоянного напряжения;
U - устройство регистрации выходных сигналов
преобразователя при воздействии линейного ускорения
Коммутирующее устройство центрифуги K должно обеспечивать надежное соединение входных и выходных цепей преобразователя с элементами (компонентами) измерительной схемы и осуществлять бесперебойную передачу сигналов к преобразователю C или от преобразователя C.
Центрифуга должна обеспечивать заданное линейное ускорение с погрешностью в пределах, достаточных для измерения параметров преобразователя.
6.6 При измерении параметров преобразователя, имеющего аналоговый выходной сигнал, в структурные схемы, приведенные на рисунках 1, 4, должен быть включен АЦП, разрядность которого не должна влиять на результаты измерения параметров преобразователя.
6.7 Структурная схема установки преобразователя при воздействии линейного ускорения приведена на рисунке 5.
![]() 1 - преобразователь; 2 - центрифуга; 3 - объект,
предназначенный для балансировки центрифуги; 4 - базовый
установочный центр центрифуги; 5 - ось вращения центрифуги;
6 - ось разворота преобразователя R0; 7, 8 - положение
центра масс преобразователя при установке
Рисунок 5 - Структурная схема установки преобразователя
при воздействии линейного ускорения
6.8 Структурная схема измерения потребляемой мощности приведена на рисунке 6.
![]() G - источник постоянного напряжения; PV - средство измерений
постоянного напряжения; PA - средство измерений постоянного
тока; C - преобразователь; U - устройство регистрации
выходных сигналов преобразователя
потребляемой мощности
Средство измерений постоянного напряжения PV и средство измерений постоянного тока PA должны обеспечивать измерения с погрешностью в пределах +/- 2,5%.
7.1 Измерения параметров преобразователя выполняют методом замещения [2]. В качестве меры применяют:
- гравитационное ускорение в пределах диапазона измерения +/- 10 м/с2 (+/- 1g), с учетом географической широты и места расположения измерительной лаборатории;
- центростремительное ускорение
в базовой точке центрифуги, отстоящей на расстоянии R от центра вращения стола, вращающегося с угловой скоростью 7.2 Измерение электрического сопротивления изоляции выполняют приборами с непосредственным отсчетом. Значение испытательного напряжения на выводах измерителя и схему подключения измерителя к выводам преобразователя устанавливают в ТУ.
7.3 Измерение потребляемой мощности выполняют косвенным методом на основе результатов измерения тока потребления и напряжения питания.
8.1 При выполнении измерений оборудование должно соответствовать общим требованиям безопасности в соответствии с ГОСТ 12.2.003.
8.2 При выполнении электрических измерений должны быть соблюдены общие требования безопасности в соответствии с ГОСТ 12.3.019.
8.3 При выполнении измерений производственные помещения должны соответствовать общим требованиям пожарной безопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.004.
8.4 Средства измерений и вспомогательные части средств измерений должны соответствовать общим техническим условиям в соответствии с ГОСТ 22261.
9.1 Выполнение измерений должен проводить обученный персонал, имеющий высшее или среднее специальное техническое образование, прошедший соответствующий инструктаж по технике безопасности.
9.2 Обработку результатов измерений должны проводить специалисты со средним или высшим специальным образованием.
10.1 При выполнении измерений соблюдают следующие условия:
10.2 При выполнении измерений предъявляют следующие требования:
- основание должно быть неподвижным, не должно подвергаться внешним механическим воздействиям, обусловленным движением транспорта, работой двигателей, компрессорных установок и др.;
- оснастка и вспомогательные устройства должны обеспечивать установку оси чувствительности преобразователя в требуемых угловых положениях и переворот преобразователя на 180°.
11.1 При подготовке к выполнению измерений частотного диапазона преобразований Fmin,max, преобразователь с помощью оснастки фиксируют на платформе установки для снятия АЧХ таким образом, чтобы ось чувствительности совпадала с направлением перемещения платформы. Для измерения частотного диапазона преобразований используют одну из схем, представленных на рисунках 1 или 4. Амплитуду сигнала на выходе преобразователя измеряют, изменяя частоту вибрации платформы и поддерживая постоянную амплитуду прикладываемого к преобразователю линейного ускорения. Постоянную амплитуду прикладываемого к преобразователю линейного ускорения aуст обеспечивают путем воспроизведения установкой для снятия АЧХ значения выталкивающего усилия F, связанного со значением линейного ускорения aуст выражением
(1)где aуст - амплитуда линейного ускорения, м/с2;
F - выталкивающее усилие, Н;
mo - масса подвижных частей актюатора, кг;
mH - масса преобразователя, кг;
mост - масса оснастки, кг;
mпл - масса платформы, кг.
Значение aуст должно быть больше порога чувствительности преобразователя.
Сигнал на выходе преобразователя измеряют с помощью осциллографа (цифрового вольтметра). Шаг изменения частоты устанавливают в ТУ.
При отсутствии возможности оценки амплитуды прикладываемого к преобразователю линейного ускорения aуст на платформе устанавливают виброизмерительные преобразователи с нормированными метрологическими характеристиками.
11.2 При подготовке к выполнению измерений параметров преобразователя в условиях воздействия гравитационного ускорения выполняют подключение преобразователя в соответствии со схемой, представленной на рисунке 1.
Для каждого положения оси чувствительности преобразователя проводят последовательную регистрацию выходного сигнала (в соответствии с таблицей 1).
Таблица 1
чувствительности преобразователя
Примечание - Количество точек измерения параметров преобразователя определяется требуемой точностью измерений и (при необходимости) может быть увеличено в процессе разработки методик выполнения измерений преобразователей конкретных типов.
11.3 При подготовке к выполнению измерений параметров в условиях воздействия линейного ускорения в диапазоне Kд оснастку с преобразователем устанавливают на центрифугу. Ось чувствительности должна быть направлена по радиусу к центру вращения. Расчетное значение центра масс преобразователя должно быть совмещено с базовым установочным центром центрифуги. Расчетное значение координат центра масс преобразователя устанавливают в конструкторской документации. Преобразователь подключают к схеме, приведенной на рисунке 4. Выходной сигнал преобразователя
Оснастку с преобразователем переворачивают на 180°. Ось чувствительности должна быть направлена по радиусу от центра вращения. Выходной сигнал преобразователя
11.4 При подготовке к выполнению измерений потребляемой мощности P на источнике постоянного напряжения устанавливают требуемое значение напряжения питания U. Отключают источник постоянного напряжения питания. Преобразователь подключают к схеме, приведенной на рисунке 6. Подают напряжение питания и с помощью средства измерений постоянного тока измеряют значение тока потребления.
11.5 При подготовке к выполнению измерений дрейфа смещения нуля в запуске и случайной составляющей нуля (выходного шума) ось чувствительности преобразователя устанавливают в плоскости горизонта. Измерения выполняют на неподвижном основании.
11.6 При выполнении измерений разрешающей способности
, где 11.7 При выполнении измерения порога чувствительности
, где 11.8 При подготовке к выполнению измерений времени готовности tгот к выходу преобразователя подключают осциллограф (или частотомер в режиме измерения временных интервалов). На панели управления осциллографа устанавливают требуемый масштаб развертки и режим внешнего запуска генератора развертки. Оценку дрейфа смещения нуля в запуске
При использовании частотомера отсчет времени готовности осуществляется по показателям цифрового индикатора. Момент начала отсчета фиксируют, используя внешний запуск частотомера.
12.1 Масштабный коэффициент Kм при воздействии на преобразователь гравитационного ускорения вычисляют по формуле
где
(3)где
12.2 Смещение нуля
где
(5)где k - количество интервалов времени
);12.4 Случайную составляющую нуля (выходной шум) nвых определяют как среднеквадратическое отклонение амплитуды выходного сигнала преобразователя за интервал времени
(6)где
Us - текущее значение выходного сигнала преобразователя;
FАЦП - частота опроса при контроле параметра преобразователя;
Kм - масштабный коэффициент преобразователя.
12.5 Масштабный коэффициент Kм при воздействии линейного ускорения ai вычисляют по формуле
где
12.6 Нестабильность масштабного коэффициента в запуске Kм.нст вычисляют по формуле
где Kм1 - масштабный коэффициент, вычисленный при первом измерении в одном запуске;
Kм.ср - среднее арифметическое значение масштабного коэффициента, вычисленного по результатам двух измерений в одном запуске.
Для определения нестабильности масштабного коэффициента преобразователя в запуске процедуру измерения масштабного коэффициента выполняют не менее двух раз без выключения питания преобразователя.
12.7 Нестабильность масштабного коэффициента от запуска к запуску Kм.нст вычисляют по формуле:
(9)где
Kм.ср - среднее арифметическое значение масштабного коэффициента, вычисленного по результатам двух запусков.
12.8 Нестабильность смещения нуля от запуска к запуску Kнст вычисляют по формуле
(10)где
Kм - масштабный коэффициент, вычисленный по формуле (2).
12.9 Частотный диапазон преобразования Fmin,max вычисляют по формуле
Fmin,max = fв - fн. (11)
Верхнюю и нижнюю точки (fв и fн) ограничивающие частотный диапазон преобразователя определяют для уровней сигнала U на выходе преобразователя, составляющих 0,707 от максимального значения Uмакс.
12.10 Предельное значение случайной составляющей нуля от запуска к запуску nвых.max вычисляют по формуле
(12)где
p - количество запусков преобразователя (не менее 3).
12.11 Разрешающую способность
(13)где
Kм - масштабный коэффициент преобразователя, вычисленный по формуле (2).
12.12 Порог чувствительности
(14)где
Значение разности выходных сигналов
и .12.13 Нелинейность передаточной характеристики определяют методом наименьших квадратов как среднее отклонение реальной градуировочной характеристики от аппроксимирующей кусочнолинейной функции на каждом линейном отрезке (см. рисунки 7, 8).
12.14 Нелинейность передаточной характеристики
(15)где
w - контрольная точка для задания ускорения в диапазоне преобразования;
12.15 Потребляемую мощность P вычисляют по формуле
P = U·I, (16)
где U - напряжение питания, В;
I - потребляемый ток, А.
12.16 Обработка результатов измерений параметров преобразователя может быть проведена одним из известных методов (метод наименьших квадратов, метод максимального правдоподобия и т.д.).
![]() Рисунок 7 - Общий вид градуировочной характеристики
![]() Рисунок 8 - Нелинейность передаточной характеристики
Контроль погрешности результатов измерений проводят путем сравнения вычисленной суммарной погрешности измерений со значением допустимой погрешности измерения, приведенным в ТУ на преобразователь.
13.1 Суммарную погрешность измерений
(17)где
K1, K2, .., Kn - коэффициенты перехода, зависящие от закона распределения погрешности измерения и доверительной вероятности погрешности измерения;
- составляющие погрешностей измерений параметров преобразователя, обусловленные влиянием совокупности факторов, приведенных в ГОСТ Р ИСО 5725-1:14.1 Результаты измерений оформляют в виде протокола по форме, принятой на предприятии, проводившем измерения.
14.2 Результаты измерений, оформленные по 14.1, удостоверяет лицо, проводившее измерения.
14.3 Протокол должен содержать следующие сведения:
- наименование предприятия, проводившего измерения;
- дату проведения измерений;
- основание и цель проведения измерений;
- данные о поверке средств измерений и об аттестации оборудования;
- тип и номер основных средств измерений и вспомогательных устройств;
- наличие действующих свидетельств о поверке средств измерений и (или) знаков поверки, аттестатов первичной аттестации испытательного оборудования и действующих протоколов периодической аттестации;
- данные об условиях проведения измерений;
- идентификационные данные о преобразователе, параметры которого подвергались измерению;
- измеренные значения параметров;
- должности, фамилии, инициалы и подписи сотрудников, проводивших измерения и обработку результатов.
14.4 Протокол измерений должен содержать заключение о соответствии или несоответствии результатов измерений установленным требованиям.
Вернуться в "Каталог нормативных документов"
Источник информации: https://internet-law.ru/documents/prod/gost-r_gosudarstvennyj-standart/32/gost.html
На правах рекламы:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||