6.1 Операции поверки
При проведении поверки выполняют следующие операции:
- внешний осмотр;
- опробование;
- определение основной погрешности датчика;
- определение вариации выходного сигнала датчика.
6.2. Средства поверки
При проведении поверки применяют манометр абсолютного давления МПА-15, основные метрологические и технические характеристики которого: пределы допускаемой основной абсолютной погрешности ±6,65 Па в диапазоне 0…20 кПа; ±13,3 Па в диапазоне 20…133 кПа; пределы допускаемой основной погрешности ±0,01% от действительного значения измеряемого давления в диапазоне 133…400 кПа.
6.3. Условия поверки и подготовка к ней
6.3.1. При проведении поверки соблюдают следующие условия:
а) Температура окружающего воздуха 23±2°С.
б) Относительная влажность окружающего воздуха 30-80%.
в) Давление в помещении, где проводят поверку (далее - атмосферное давление), в пределах 84-106,7 кПа или 630-800 мм рт. ст.
г) Напряжение питания постоянного тока в пределах 12-42 В. Номинальное значение напряжения питания и требования к источнику питания - в соответствие с технической документацией на датчик. Отклонение напряжения питания от номинального значения не более ±1 %, если иное не указано в технической документации на датчик.
д) Сопротивление нагрузки при поверке датчиков:
- с аналоговым выходным сигналом 4-20 и 0-20 мА - 500±50 Ом;
- с аналоговым выходным сигналом 0-5 мА -1200150 Ом;
- с цифровым выходным сигналом - в соответствии с технической документацией на датчик.
е) Рабочая среда - воздух или нейтральный газ при поверке датчиков с верхними пределами измерений, не превышающими 2,5 МПа, и жидкость при поверке датчиков с верхними пределами измерений более 2,5 МПа. Допускается использовать жидкость при поверке датчиков с верхними пределами измерений от 0,4 до 2,5 МПа при условии тщательного заполнения жидкостью всей системы поверки. Допускается использовать воздух или нейтральный газ при поверке датчиков с верхними пределами измерений более 2,5 МПа при условии соблюдения соответствующих правил безопасности.
ж) Колебания давления окружающего воздуха, вибрация, тряска, удары, наклоны, магнитные поля (кроме земного) и другие воздействия, влияющие на работу и метрологические характеристики датчика, должны отсутствовать.
з) Импульсную линию, через которую подают измеряемое давление, допускается соединять с дополнительными сосудами, емкость каждого из которых не более 50 литров.
6.3.2. При поверке датчиков разности давлений с приемными камерами для подвода большего давления («плюсовая» камера) и меньшего давления («минусовая» камера) значение измеряемой величины (разности давлений) устанавливают, подавая соответствующее значение избыточного давления в «плюсовую» камеру датчика, при этом «минусовая» камера сообщается с атмосферой.
При поверке датчиков разрежения и датчиков давления-разряжения значение измеряемой величины допускается устанавливать, подавая с противоположной стороны чувствительного элемента датчика соответствующее значение избыточного давления, если это предусмотрено конструкцией датчика.
6.3.3. Перед проведением поверки датчиков выполняют следующие подготовительные работы:
- выдерживают датчик не менее 3 ч при температуре, указанной в п. 4.4.1, если иное не указано в технической документации на датчик;
- выдерживают датчик не менее 0,5 ч при включенном питании;
- устанавливают датчик в рабочее положение с соблюдением указаний технической документации;
- проверяют на герметичность в соответствии с п.п. 4.4.3 а)-г) систему, состоящую из соединительных линий для передачи давления, эталонных СИ и вспомогательных средств для задания и передачи измеряемой величины.
а) Проверку герметичности системы, предназначенной для поверки датчиков давления, разности давлений, разрежения с верхними пределами измерений менее 100 кПа и датчиков абсолютного давления с верхними пределами измерений более 250 кПа, проводят при значениях давления (разрежения), равных верхнему пределу измерений поверяемого датчика.
Проверку герметичности системы, предназначенной для поверки датчиков давления-разрежения, проводят при давлении, равном верхнему пределу измерений избыточного давления.
б) При проверке герметичности системы, предназначенной для поверки датчиков, указанных в п. а), устанавливают заведомо герметичный датчик или любое другое средство измерений с погрешностью измерений не более 2,5% от значений давления, соответствующих требованиям п. а), и позволяющее зафиксировать 0,5% изменение давления от заданного значения.
Создают в системе давление, установившееся значение которого соответствует требованиям п. а), после чего отключают источник давления. Если в качестве эталонного СИ применяют грузопоршневой манометр, то его колонку и пресс также отключают.
Систему считают герметичной, если после трехминутной выдержки под давлением, равным или близким верхнему пределу измерений датчика, не наблюдают падения давления (разрежения) в течение последующих 2 минут. При необходимости время выдержки под давлением может быть увеличено.
Допускается изменение давления (разрежения) в системе, условленное изменением температуры окружающего воздуха и рабочей среды в пределах ± 0,5… 1°С.
Рис. 7. Подключения к поверяемому датчику эталонных СИ давления или разрежения.
Д – поверяемый датчик;
СИ-Р – эталонное СИ для измерения давления или разрежения, например, указанное в таблице 1;
И-Р – источник давления или разрежения;
Кл – клапаны запорные;
Р – давление или разрежение на входе датчика.
в) Проверку герметичности системы, предназначенной для поверки датчиков абсолютного давления с верхними пределами измерений 250 кПа и менее, проводят следующим образом.
Устанавливают в системе заведомо герметичный датчик или любое другое средство измерений абсолютного давления, отвечающее требованиям к СИ в соответствии с п. б). Создают в системе абсолютное давление не более 0,074 кПа и поддерживают его и течение 2-3 минут, после чего отключают устройство, создающее абсолютное давление, и эталонное СИ при необходимости (например, отключают колонки грузопоршневого манометра).
После 3 минут выдержки изменение давления не должно превышать 0,5% верхнего предела измерений поверяемого датчика.
Допускается поправка при изменении температуры окружающего воздуха и рабочей среды.
г) Проверку герметичности системы рекомендуется проводить при давлении (разрежении), соответствующем наибольшему давлению (разрежению) из ряда верхних пределов измерений поверяемых датчиков.
6.4. Условия поверки и подготовка к ней
6.4.1. Внешний осмотр
При внешнем осмотре датчика устанавливают:
- соответствие его внешнего вида технической документации и отсутствие видимых дефектов;
- наличие клеммных колодок и (или) разъемов для внешних соединений, устройства для регулировки «нуля», клемм контроля выходного сигнала и др.;
- наличие дополнительных выходных устройств - электрических аналоговых или цифровых индикаторов и (или) других устройств, предусмотренных технической документацией на датчик;
- наличие на корпусе датчика таблички с маркировкой, соответствующей паспорту или документу, его заменяющему;
- наличие РЭ, если это предусмотрено при поверке датчика, паспорта или документа, его заменяющего.
6.4.2. Опробование
а) При опробовании проверяют герметичность и работоспособность датчика, функционирование устройства корректора «нуля».
б) Работоспособность датчика проверяют, изменяя измеряемую величину от нижнего до верхнего предельных значений. При этом должно наблюдаться изменение выходного сигнала и индикации на дополнительных выходных устройствах датчика. Работоспособность датчиков давления-разрежения проверяют только при избыточном давлении; работоспособность датчиков разрежения с верхним пределом измерений 100 кПа проверяют при изменении разрежения до значения 0,9 атмосферного давления (не менее).
в) Проверку функционирования устройства корректора «нуля» выполняют следующим образом. Задав одно (любое) значение измеряемой величины в пределах, оговоренных руководством по эксплуатации, корректором «нуля» возвращают выходной сигнал (показания индикатора) к первоначальному значению. Затем сбрасывают измеряемую величину при атмосферном давлении на входе в датчик корректором «нуля» вновь устанавливают выходной сигнал (показания индикатора) в соответствие с исходными значениями.
г) Проверку герметичности датчика рекомендуется совмещать с операцией определения его основной погрешности.
Методика проверки герметичности датчика аналогична методике проверки герметичности системы (п.п.4.4.3.а)-г)), но имеет следующие особенности :
- изменение давление (разрежения) определяют по изменению выходного сигнала или по изменению показаний цифрового индикатора поверяемого датчики, включенного в систему (п.4.4.3.б));
- в случае обнаружения негерметичности системы с установленным поверяемым датчиком следует раздельно проверить герметичность системы и датчика.
6.4.3. Определение основной погрешности
а) Основную погрешность датчика определяют по одному из способов:
- по эталонному СИ на входе датчика устанавливают номинальные значения входной измеряемой величины (например, давления), а по другому эталонному СИ измеряют соответствующие значения выходного аналогового сигнала (тока или напряжения). При поверке датчика по его цифровому сигналу к выходу подключают приемное устройство, поддерживающее соответствующий цифровой коммуникационный протокол для считывания информации при установленных номинальных значениях входной измеряемой величины.
- в обоснованных случаях по эталонному СИ устанавливают номинальные значения выходного аналогового сигнала (тока или напряжения) или устанавливают номинальные значения цифрового сигнала датчика, а по другому эталонному СИ измеряют соответствующие значения входной величины (например, давления).
б) Эталонные СИ входной величины (давления) включают в схему поверки в соответствии с их руководством по эксплуатации.
в) Выбор эталонных СИ для определения основной погрешности поверяемых датчиков осуществляют, исходя из технических возможностей и технико-экономических предпосылок с учетом критериев достоверности поверки и в соответствии с таблицей № 6.4.3.1.
Таблица № 6.4.3.1
| αр | 0,2 | 0,25 | 0,33 | 0,4 | 0,5 |
| γк Рвам (δм)ва | 0,94 0,20 1,14 | 0,93 0,20 1,18 | 0,91 0,20 1,24 | 0,82 0.10 1,22 | 0,70 0,05 1,20 |
г) при выборе эталонных СИ для определения погрешности поверяемого датчика (в каждой поверяемой точке) соблюдают следующие условия;
- при поверке датчика с выходным аналоговым сигналом постоянного тока, значения которого контролируют непосредственно в мА
где ∆р - предел допускаемой абсолютной погрешности эталонного СИ, контролирующего входную величину (давление, кПа, МПа);
Рm - верхний предел измерений (или диапазон измерений) поверяемого датчика, кПа, МПа;
∆j - предел допускаемой абсолютной погрешности эталонного СИ, контролирующего электрический выходной сигнал датчика, мА;
Io, Im - соответственно нижнее и верхнее предельные значения выходного сигнала датчика; для датчиков с выходным сигналом 4-20 мА
Io =4 мА, Im =20 мА; для датчиков с выходными сигналами 0-5 и 0-20 мА
Io =0, а Im =5 мА и Im =20 мА соответственно.
αР - отношение предела допускаемой погрешности эталонных СИ, применяемых при поверке, к пределу допускаемой основной погрешности поверяемого датчика;
γ - предел допускаемой основной погрешности поверяемого датчика, % нормирующего значения.
За нормирующее значение принимают для датчиков давления - верхний предел измерений входной измеряемой величины, если иное не предусмотрено технической документацией на датчики.
д) расчетные значения выходного сигнала поверяемого датчика для заданного номинального значения входной измеряемой величины определяют по формулам:
Для датчиков с линейно возрастающей зависимостью выходного сигнала постоянного тока (I) от входной измеряемой величины (Р)
где Iр - расчетное значение выходного сигнала постоянного тока (мА);
Р - номинальное значение входной измеряемой величины; для датчиков давления-разрежения значение Р в области разрежения подставляется в формулу (4) со знаком минус;
Рn - нижний предел измерений для всех датчиков, кроме датчиков давления-разрежения, для которых значение Рn численно равно верхнему пределу измерений в области разрежения Рm(-) и в формулу (4) подставляется со знаком минус;
Io, Im, Pm - то же, что и в формуле (1).
Для стандартных условий нижний предел измерений всех поверяемых датчиков избыточного давления, абсолютного давления, разрежения, разности давлений и датчиков давления-разрежения равен нулю.
е) основную погрешность определяют при m (число покоряемых точек в диапазоне измерении) значениях измеряемой величины, достаточно равномерно распределенных в диапазоне измерений, в том числе при значениях измеряемой величины, соответствующих нижнему и верхнему предельным значениям выходного сигнала.
Интервал между значениями измеряемой величины не должен превышать: 30% диапазона измерений при m= 5 (основной вариант поверки); 40% диапазона измерений при m = 4 и 60% диапазона измерений при m=3.
Основную погрешность определяют при значении измеряемой величины, полученном при приближении к нему как со стороны меньших значений (при прямом ходе), так и со стороны больших значений (при обратном ходе).
При периодической поверке основную погрешность определяют в два цикла: до корректировки диапазона изменения выходного сигнала и после корректировки диапазона. Второй цикл допускается не проводить, если основная погрешность γд≤γк∙γ
ж) определение основной погрешности датчиком абсолютного давления с верхними пределами измерений 0,25 МПа (допускается 0,1 МПа) и выше проводят с использованием эталонных СИ разрежения и избыточного давления (например, МВП - 2,5; «Воздух-0,4В»; «Воздух-6,3»; МП - 6; MП - 60 и др.).
В этом случае поверку датчика выполняют при подаче избыточного давления и разрежения, расчетные значения которых определяют с учетом действительного значения атмосферного давления в помещении, где проводят поверку.
Расчетные значения выходного сигнала при атмосферном давлении на входе датчика определяют по формуле
Максимальное значение избыточного давления Рm(+), при котором расчетное значение выходного сигнала Ir=Im, определяют по формуле
Рm(+)= Pm(a)- Pб
В зависимости от верхних пределов измерений поверяемых датчиков их основную погрешность определяют при m значениях измеряемой величины в соответствии с таблицей № 6.4.3.2
Таблица № 6.4.3.2
| Верхние пределы измерений, МПа | Число поверяемых точек,m | |
| В области Ра≤Рб | В области Ра≥Рб | |
| 0,1 | - | |
| 0.16 | ||
| 0.25 | ||
| От 0,4 до 2,5 | ||
| Свыше 2,5 | - |
з) основную погрешность γд в % нормирующего значения вычисляют по приведенным ниже формулам
При поверке датчиков:
где I - значение выходного сигнала постоянного тока, полученное экспериментально при номинальном значении измеряемой величины, мА;
U - значение падения напряжения на эталонном сопротивлении, полученное экспериментально при измерении выходного сигнала и номинальном значении входной измеряемой величины (давления), мВ или В;
N - значение выходного сигнала датчика в цифровом формате, полученное экспериментально при номинальном значении измеряемой величины;
6.4.4. Определение вариации
а) вариацию выходного сигнала определяют при каждом поверяемом значении измеряемой величины, кроме значений, соответствующих нижнему и верхнему пределам измерений, по данным, полученным экспериментально при определении основной погрешности (п. 5.3).
б) вариацию выходного сигнала γг в % нормирующего значения вычисляют по приведенным ниже формулам.
где I, I* - значения выходного сигнала постоянного тока, полученные экспериментально при одном и том же номинальном значении входной измеряемой величины при прямом и обратном ходе соответственно, мА;
U, U* - значения падения напряжения на эталонном сопротивлении, полученные экспериментально при измерениях выходного сигнала и при одном и том же номинальном значении входной измеряемой величины при прямом и обратном ходе соответственно, мВ, В;
N. N* - значение выходного сигнала датчика в цифровом формате, полученные экспериментально при одном и том же номинальном значении входной измеряемой величины при прямом и обратном ходе соответственно.