Метрологические характеристики упругих чувствительных

МЕЖДУНАРОДНАЯ
МОЗМ МР 53
РЕКОМЕНДАЦИЯ
Издание 1982 г.
_________________________________________________________________________
МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
УПРУГИХ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ,
ПРИМЕНЯЕМЫХ В МАНОМЕТРИИ
Методы их определения
METROLOGICAL CHARACTERISTICS OF ELASTIC SENSING ELEMENTS
USED FOR MEASUREMENT OF PRESSURE
DETERMINATION METHODS
_________________________________________________________________________
МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ
ЗАКОНОДАТЕЛЬНОЙ МЕТРОЛОГИИ
________________________________
ORGANIZATION INTERNATIONAL
OF LEGAL METROLOGIE
Перевод осуществлен ВНИИМС
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие
Терминология
1. Область применения
2. Основные метрологические характеристики
3. Единицы измерения
4. Метод определения метрологических характеристик
5. Требования к средствам измерения
ПРЕДИСЛОВИЕ
Международная Организация Законодательной Метрологии (МОЗМ) является
всемирной, межправительственной организацией, которая своей первоочередной
целью ставит гармонизацию правил и процедур контроля, выполняемых
национальными
метрологическими
службами
или
соответствующими
организациями государств-членов.
Существуют две основные категории публикаций МОЗМ:
1) Международные Рекомендации (МОЗМ МР), которые являются моделью
правил, устанавливающих требуемые метрологические характеристики
определенных средств измерений и определяющих методы и оборудование для
проверки их соответствия. Государства-члены МОЗМ должны обеспечивать
внедрение этих Рекомендаций в наиболее возможной степени.
2) Международные Документы МОЗМ (МОЗМ МД), которые по своей природе
являются информативными и предназначены для улучшения работы
метрологических служб.
Проекты Рекомендаций и Документов МОЗМ разрабатываются техническими
комитетами и подкомитетами, которые образуются государствами-членами.
Определенные метрологические и региональные организации также принимают
участие в их разработке на консультативной основе.
Соглашения о сотрудничестве заключены между МОЗМ и такими организациями
как ИСО и МЭК во избежание разработки ими противоречивых требований.
Следовательно, производители и потре6бители средств измерений, испытательные и
другие лаборатории могут применять одновременно публикации МОЗМ и
публикации других организаций.
Международные Рекомендации и Международные Документы публикуются на
французском и английском языках и подлежат периодическому пересмотру.
Публикации МОЗМ могут быть приобретены в центральбногм офисе организации:
Bureau International de Metrologie Legale
11, rue Turgot - 75009 Paris - France
Тел.: 33 (1) 48781282 и 42852711
Факс: 33 (1) 42821727
Настоящая Рекомендация
МОЗМ МР53 , издание 1982 г. - разработана
подкомитетом ТК10/ПК2 (СП11/СД4) "Манометры с упругими чувствительными
элементами"
- была утверждена 6-ой Международной Конференцией
Законодательной Метрологии в 1980 году.
ТЕРМИНОЛОГИЯ
Давление избыточное или вакуумметрическое давления (см. Рекомендации
МОЗМ 101 и 109), которое подается на упругий чувствительный элемент.
Номинальное давление - максимальное давление, установленное для упругого
чувствительного элемента 1.
Давление перегрузки - давление, превышающее номинальное, но не выводящее
упругий чувствительный элемент за пределы упругой деформации.
Заданная точка - точка упругого чувствительного элемента, перемещение которой
преобразуется в показание прибора.
Рабочий ход - перемещение заданной точки упругого чувствительного элемента
при его нагружении номинальным давлением.
Упругая характеристика - зависимость перемещения заданной точки упругого
чувствительного элемента от давления.
Упругая характеристика при прямом ходе - зависимость между перемещением
заданной точки упругого чувствительного элемента и возрастающим давлением.
Упругая характеристика при обратном ходе - зависимость между перемещением
заданной точки упругого чувствительного элемента и убывающим давлением.
Условная линейная характеристика - характеристика, отражающая прямую
пропорциональность между перемещением и давлением, начальная и конечная точки
которой совпадают с соответствующими точками упругой характеристики при
прямом ходе.
Гистерезис – разность значений перемещений заданной точки упругого
чувствительного элемента при обратном и прямом ходе при одних и тех же
значениях давления.
Нелинейность упругой характеристики – отклонение между упругой
характеристикой при прямом ходе и условной линейной характеристикой
Чувствительность – отношение приращения перемещения заданной точки упругого
чувствительного элемента к соответствующему приращению давления.
Начальное положение – положение заданной точки упругого чувствительного
элемента при давлении, равном нулю.
Конечное положение – положение заданной точки упругого чувствительного
элемента при давлении равном номинальному.
Изменение начального положения – невозвращение заданной точки упругого
чувствительного элемента в начальное положение после выдержки его под
номинальным давлением или под давлением перегрузки или под другим давлением.
Постоянство упругой характеристики – способность упругого чувствительного
элемента обеспечивать постоянство упругой характеристики.
Примечание: Глава "Терминология" разработана для правильного понимания
настоящей Рекомендации.
Термины и определения могут быть изменены при более систематической
разработке.
Значения номинальных давлений следует выбирать из ряда, принятого для верхних пределов
измерений манометров, на которые распространяется Рекомендация МОЗМ МР 101
1
МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УПРУГИХ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В МАНОМЕТРИИ.
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ.
1. Область применения
Настоящая рекомендация устанавливает основные метрологические характеристики
упругих чувствительных элементов (мембран мембранных коробок, сильфонов,
трубчатых пружин и т. д.) и методы их определения.*
Рекомендация распространяется на упругие чувствительные элементы,**
преобразующие воспринимаемое
ими давление в перемещение и которые
предназначены для применения в манометрах, вакуумметрах и мановакуумметрах
(см. Рекомендации МОЗМ МР 101 и 109).
Рекомендация не устанавливает нормативных требований к метрологическим
характеристикам
упругих
чувствительных
элементов.
Эти
требования
устанавливаются в национальной регламентации.
2. Основные метрологические характеристики
2.1
Для упругих чувствительных элементов
метрологические характеристики:
- рабочий ход,
- нелинейность упругой характеристики,
- гистерезис,
- чувствительность,
- изменения н6ачального положения,
- постоянство упругой характеристики.
устанавливаются
следующие
3. Единицы измерения
3.1
Единица измерения давления - паскаль (Па).
Допускается использовать кратные паскаля, образуемые в соответствии с
Международной системой единиц (СИ), а именно: кПа, МПа, ГПа.
Бар, его кратные и дольные (а именно мбар) допускается использовать, если они
разрешены национальными нормативными документами или находятся в стадии их
принятия для международного применения.***
3.2
Линейное перемещение может быть выражено в миллиметрах (мм), а угловое
- в градусах (0).
4. Метод определения метрологических характеристик
4.1
Метрологические характеристики упругого чувствительного элемента могут
быть определены, когда элемент:
- либо вставлен в устройство, изготовленное в соответствии с национальными
предписаниями и подготовлен для установки в прибор;
- либо установлен в специальное испытательное устройство, обеспечивающее
сопоставимость получаемых результатов испытаний элемента с результатами его
испытания в готовом узле.
_________________________________
*
Рекомендация не препятствует применению более совершенных методов определения
метрологических характеристик чувствительных элементов.
** Чувствительные элементы - это узлы, подготовленные для установки в приборы.
*** Коэффициенты перевода паскаля в другие единицы измерения давления, не относящиеся к
Системе СИ, приводятся в МОЗМ МД 2.
4.2 Максимальное значение нелинейности и гистерезиса, а также значение рабочего
хода определяют при температуре (20 ± 5) 0С, в соответствии с требованиями
п.п. 4.2.1 и 4.2.3.
4.2.1 Упругий чувствительный элемент либо непрерывно, либо дискретно
нагружают давлением, доводя его до номинального значения.
Число интервалов должно быть достаточным для выявления максимальных значений
гистерезиса и нелинейности, а также последующего определения величины
чувствительности.
Перемещение заданной точки определяют в зависимости от значения давления.
4.2.2 Максимальное значение нелинейности определяют в пределах рабочего хода
как наибольшую разность между упругой характеристикой прямого хода и условной
линейной характеристикой.
Эту разность выражают в процентах от рабочего хода.
4.2.3 Максимальное значение гистерезиса определяют в пределах рабочего хода
следующим образом:
упругий чувствительный элемент выдерживают при номинальном давлении в
течение не менее 5 минут. Затем его постепенно разгружают, и перемещение
заданной точки измеряется при тех же значениях давления, при которых
проводились измерения при прямом ходе. Продолжительность выдержки
чувствительного элемента под давлением на промежуточных точках при прямом и
обратном ходе должно быть наименьшим.
Максимальное значение гистерезиса выражают в процентах от номинального
перемещения.
Примечания:
1) При барометрическом давлении близком к 0,1 МПа испытания упругих
чувствительных
элементов,
предназначенных
для
вакуумметров
и
мановакуумметров с верхним пределом вакуумметрического давления 0,1 МПа,
проводятся до давления равного 1/10 барометрического давления.
2) Количество испытаний в соответствии с требованиями п. 4.2 должно быть
достаточным для точного определений гистерезиса и нелинейности.
4.3
Чувствительность δ упругого чувствительного элемента с нелинейной,
упругой характеристикой определяют в соответствии с требованиями п.п.4.3.1- 4.3.3.
4.3.1 Приращения перемещения Δl соответствующие интервалам Δр определяют в
соответствии с требованиями п. 4.2.1.
4.3.2 Чувствительность
δ
упругого
чувствительного
элемента
при испытательном давлении определяют как отношение приращения перемещения
Δl к приращению давления Δp, вызвавшему это приращение перемещения.
Например, в соответствии с Рисунком 4:
Δl1
δ1 = ——
Δp1
...................
Δl5
δ5 = ——
Δp5
4.3.3 Для определения чувствительности упругого чувствительного элемента при
любом заданном давлении (в пределах номинального давления) в соответствии с
требованиями п. 4.3.2 строят график зависимости чувствительности от давления.
4.4 Чувствительность δ упругого чувствительного элемента с линейной упругой
характеристикой определяют как отношение любого перемещения l (в пределах
рабочего хода) к соответствующему значению давления р, вызвавшему это
перемещение (п. 4.2.1)
l
δ = —.
p
4.5
Изменение начального положения заданной точки упругого чувствительного
элемента после нагружения его номинальным давлением определяют при
температуре (20 ± 2) 0С в соответствии с требованиями п.п. 4.5.1 и 4.5.3.
4.5.1 Начальное положение заданной точки упругого чувствительного элемента
фиксируется контрольно-измерительным прибором.
4.5.2 Упругий чувствительный элемент нагружают до номинального давления и
выдерживают в течение 24 часов, после чего давление сбрасывают до нуля, и
чувствительный элемент выдерживают в течение 1 часа в разгруженном состоянии.
4.5.3 Изменение начального положения измеряют и выражают в процентах от
рабочего хода.
Примечание: При барометрическом давлении близком к 0,1 МПа, испытания
упругих чувствительных элементов, предназначенных для вакуумметров и
мановакуумметров с верхним пределом измерения вакуумметрического давления 0,1
МПа, доводят до давления, равного 1/10 барометрического давления.
4.6
Изменения начального положения после нагружения его давлением
перегрузки определяют при температуре (20 ± 2) 0С в соответствии с требованиями
п.п. 4.6.1 - 4.6.3.
4.6.1 Зафиксировав начальное положение, упругий чувствительный элемент
нагружают давлением перегрузки (Таблица 1).
Таблица 1
Номинальное давления, МПа
До 60 включит.
От 60 до 1000
Давление перегрузки от номинального
давления, %
110
105
4.6.2 Чувствительный элемент выдерживают в течение 15 мин под давлением,
указанным в п. 4.6.1, затем давление снижают до нуля и чувствительный элемент
выдерживают в течение 1 часа в разгруженном состоянии.
4.6.3 Изменение начального положения измеряют и выражают в процентах от
рабочего хода.
Примечание: Испытания чувствительных элементов (п.4.6), предназначенных для
вакуумметров, не проводят.
4.7
Постоянство упругого чувствительного элемента определяют при
температуре (20 ± 2) 0С в соответствии с требованиями п.п. 4.7.1 - 4.7.5.
4.7.1 Определяют упругую характеристику (п. 4.2) и изменения начального
положения после нагружения н6оминальным давлением (п. 4.5) и давлением
перегрузки (п. 4.6).
4.7.2 Зафиксировав начальное положение, упругий чувствительный элемент
плавно нагружают переменным давлением при частоте не более 1 Гц между
пределами для общего числа циклов, указанных в Таблице 2.
Номинальное давление,
МПа
от
0,05
от 10
от 60
от 160
до
до
до
до
10 включ.
60 "-"
160 "-"
1000 "-"
Пределы изменения
давления от номинального
%
от 30 до 70
от 40 до 60
от 40 до 60
от 40 до 60
Таблица 2
Число циклов
15 000
10 000
5 000
1 000
4.7.3 Давление понижают до нуля и чувствительный элемент выдерживают в
течение 1часа в разгруженном состоянии, затем определяют изменение начального
положения.
4.7.4 Повторно определяется упругая характеристика (п. 4.2) и изменение
начального положения после нагружения его давлением перегрузки в соответствии с
требованиями п.4.6.
4.7.5 Сравнивая результаты двух серий испытаний до и после нагружения
циклическим давлением, определяют постоянство характеристик упругого
чувствительного элемента, характеризующееся через постоянство:
- рабочего хода,
- максимальных значений нелинейности и гистерезиса,
- изменения начального положения.
5. Требования к средствам измерения
5.1 Максимальная допускаемая абсолютная погрешность средств измерений,
используемых при измерении перемещения в процессе определения гистерезиса и
изменений начального положения упругого чувствительного элемента, не должна
превышать 1/4 абсолютного значения максимального допускаемого гистерезиса.
При определении нелинейности эта погрешность не должна превышать 1/4
абсолютного значения максимальной допускаемой нелинейности.
5.1
Максимальная допускаемая приведенная погрешность средств измерений,
используемых для измерения давления при определении гистерезиса и
нелинейности, не должна превышать 1/4 значения гистерезиса, выраженного в
процентах.
5.2
Погрешность средств измерений, используемых для контроля давления при
определении изменения начального положения заданной точки упругого
чувствительного элемента после нагружения его номинальным давлением и
давлением перегрузки, не должна превышать 1 % значения номинального давления.
5.3
Погрешность средств измерений, используемых для контроля давления при
испытаниях упругих чувствительных элементов на переменное давление, не должна
превышать 2,5 % значения номинального давления.