Аппаратура Цензурка-УМ

Назначение

Аппаратура «Цензурка-УМ» предназначена для оперативного автоматизированного измерения электрических параметров преобразователей многоканальных гидроакустических антенн любого типа: частоты резонанса и антирезонанса, сопротивления на частоте резонанса, емкости на низкой частоте, тангенса угла диэлектрических потерь.

Измерение параметров пьезопреобразователей осуществляется в трех режимах:

-    динамическом режиме (измерение параметров в резонансной области частот);

-    квазистатическом режиме (измерение параметров на частотах 100 Гц и 1000 Гц);

-    измерения внутреннего сопротивления и сопротивления изоляции в режиме подачи постоянного напряжения 100 В.

Описание

Принцип измерений, реализованный в аппаратуре «Цензурка-УМ», показан на рисунке 1.

Uo

U

Рисунок 1

U0 - опорное напряжение, U - падение напряжения на пьезоэлементе, R0 - резистор,

Z - комплексный импеданс пьезопреобразователя

В аппаратуре реализован цифровой способ измерений, позволяющий возбуждать пьезопреобразователь широкополосным сигналом, спектр которого охватывает заданную область частот. В качестве такого сигнала в аппаратуре «Цензурка-УМ» используется сигнал с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ).

ЛЧМ сигнал формируется в ЭВМ программно в виде массива длиной N Напряжения Uo(t) и U(t) подаются на вход двухканального аналого-цифрового преобразователя (АЦП), а полученные таким образом отсчеты - через буферное запоминающее устройство в управляющую ЭВМ, где подвергаются дискретному преобразованию Фурье с помощью алгоритма быстрого преобразования Фурье. В результате получаются два комплексных массива длиной N/2 каждый, соответствующие значениям Uo(w) и U(w) на частотах f[k] = kF^/N, k = 0,...,N/2 . Значения комплексной проводимости в полосе частот от 0 до Fd/2 рассчитываются с использованием измеренных величин.

Принцип работы при квазистатических измерениях на частотах 100 Гц и 1000 Гц аналогичен, только в качестве АЦП используется 16-ти разрядный АЦП (относительно медленно действующий), который подключается к измерительному резистору Rо с помощью коммутатора входов.

Для расчета требуемых параметров преобразователя используется многоконтурная эквивалентная схема, динамическая часть которой состоит из нескольких соединенных

параллельно RLC-цепочек. Количество контуров эквивалентной схемы определяется по числу максимумов активной составляющей проводимости в заданной полосе частот.

Для измерения сопротивления изоляции и сопротивления постоянному току контролируемого пьезопреобразователя используется изолирующий усилитель. Измерения проводятся при подаче постоянного напряжения +100 В на пьезопреобразователь. При необходимости перед измерением проводится выдержка напряжения 100 В в течение 1 мин (длительность выдержки задается программным путем).

Аппаратура «Цензурка-УМ» (рисунок 2) является переносной аппаратурой и состоит из двух алюминиевых корпусов чемоданного типа. Первый переносной корпус представляет собой блок измерительно-коммутационный с управляющей ЭВМ, во втором находятся: устройства соединительные ко всем контролируемым изделиям, устройства для поверки аппаратуры, а также эксплуатационная документация. Управляющая ЭВМ (ноутбук совместимый с персональными компютерами фирмы IBM) с операционной системой Windows имеет специальное программное обеспечение (СПО), реализующие функции управления работой аппаратуры «Цензурка-УМ», обработки результатов измерений, отображения измеренной и обработанной информации, ведения баз данных для контролируемых пьезопреобразователей.

Блок измерительно-коммутационный (БИК) представляет собой алюминиевый корпус чемоданного типа с органами управления и индикации на лицевой панели, где также расположены разъемы для подключения пьезопреобразователей и антенн. В состав аппаратуры входят наборы эквивалентов элементов гидроакустических антенн и блок RC цепей, устройство соединительное универсальное. На передней панели БИК находиться управляющая ЭВМ.

/

Программное обеспечение

Программное обеспечение аппаратуры «Цензурка-УМ» состоит из кода программы. ПО является устанавливаемым дистрибутивом ПО (файл SetupCUM_ver.2.0.1.exe), который предустанавливается при поставке аппаратуры. ПО аппаратуры исполняется на процессоре управляющей ПЭВМ. ПО аппаратуры рассматривается как метрологически значимое.

ПО аппаратуры “Цензурка-УМ”, предназначено для решения следующих основных задач:

-    расчет параметров эквивалентной схемы преобразователя в окрестности резонанса;

-    расчет электрофизических параметров преобразователя;

-    взаимодействие с оператором, отображение и сохранение результатов измерений, в том числе в графическом виде;

-    накопление в базе данных результатов измерений, формирование, отображение и сохранение отчетов о результатах измерений, в том числе и гистограммных, получение их твердой копии.

Таблица 1

Коды программы не могут быть модифицированы простыми программными средствами (защита на уровне структуры двоичного файла при его компиляции в среде разработки). В кодах ПО присутствует процедура контроля за контрольной суммой исполняемого файла. При запуске ПО аппаратуры происходит проверка текущей контрольной суммы кода программы с записанной контрольной суммой. В случае отличия этих контрольных сумм программа аппаратуры останавливается и на экран выводится сообщение

об ошибке проверки контрольной суммы. Метрологически значимая часть ПО аппаратуры и измеренные данные достаточно защищены с помощью специальных средств защиты от преднамеренных и не преднамеренных изменений.

Технические характеристики

Диапазон рабочих частот, кГц

0,3 - 500

5 - 104

0 - 1

103 - 1010

5х10-10-5х10-7 1 - 100 (0,5-50)х10-9 0,5 -15 2 - 600

0,1 - 0,7

±0,5

±25

±10

±10

±10

±25

±5

±20

±10

±10

±10

Диапазон измерения активной составляющей полного электрического сопротивления на частоте резонанса, Ом Диапазон измерения косинуса разности фаз между током и напряжением

Диапазон измерения сопротивления изоляции и внутреннего сопротивления постоянному току, Ом

Диапазон измерения электрической емкости на частоте 100 Гц и 1000 Гц, Ф

Диапазон измерения тангенса угла диэлектрических потерь, % Диапазон измерения динамической емкости, Ф Диапазон измерения динамической индуктивности, мГ Диапазон определяемых значений добротности Диапазон определяемых значений коэффициента электромеханической связи

Пределы допустимой относительной погрешности установки частоты, %

Пределы допустимой относительной погрешности измерения активной составляющей полного электрического сопротивления на частоте резонанса для диапазона 5-10 Ом, % для диапазона 10-104 Ом, %

Пределы допустимой относительной погрешности измерения косинуса разности фаз между током и напряжением, % Пределы допустимой относительной погрешности измерения сопротивления изоляции и сопротивления постоянному току для диапазона 103-106 Ом, % для диапазона 106-1010 Ом, %

Пределы допустимой относительной погрешности измерения электрической емкости на частоте 100 Гц и 1000 Гц, %

Пределы допустимой относительной погрешности измерения тангенса угла диэлектрических потерь для диапазона 0,01 - 0,06, % для диапазона 0,06 - 1,0, %

Пределы допустимой относительной погрешности измерения динамической емкости, %

Пределы допустимой относительной погрешности измерения динамической индуктивности, %

Пределы допустимой относительной погрешности определения добротности, %

Пределы допустимой относительной погрешности определения коэффициента электромеханической связи, %

Электрическая изоляция выдерживает без пробоя и поверхностного перекрытия испытательное напряжение синусоидальной формы частотой 50 Гц между сетевыми цепями и корпусом изделия:

±15

-    при нормальных условиях, В, не менее

700

Электрическое сопротивление изоляции между цепями питания изделия и его корпусом, не менее:

-    в нормальных условиях применения, МОм

20

0,5

5

8

220±22

50±1

Электрическое сопротивление между заземляющим контактом сетевой вилки и корпусом изделия, не более, Ом

Время установления рабочего режима, мин, не более Время непрерывной работы в нормальных условиях, ч, не менее при питании от сети переменного тока:

-    напряжением, В

-    частотой, Гц

Нормальные условия применения: температура окружающего воздуха относительная влажность воздуха

(25 ± 5) °С (б0 ± 20) %

Потребляемая мощность при номинальном напряжении:

-    блока измерительного-коммутационного, В А, не более

100

-    управляющей ЭВМ - приводится в документации на это изделие

Масса аппаратуры «Цензурка-УМ»:

-    блок измерительно-коммутационный, кг, не более Габаритные размеры аппаратуры «Цензурка-УМ»:

14

-    блок измерительно комутационный (дхшхв), мм, не более

500x355x210

-    габаритные размеры управляющей ЭВМ и печатающего устройства приводятся в документации на эти изделия.

Максимальное количество каналов коммутации - 21 «плюсовых» и 21 «минусовых» контактов или 28 «плюсовых» и 14 «минусовых» контактов со схемой подключения, соответствующей схеме подключения измеряемой гидроакустической антенны. Общее количество контактов входного разъема - 45 контактов.

Технические характеристики устройства соединительного универсального:

-    переходное затухание между каналами, не менее, дБ    -50.

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится методом металлографии на лицевую панель блока измерительно-коммутационного аппаратуры «Цензурка-УМ» и типографским методом на титульные листы эксплуатационной документации.

Комплектность

В комплект поставки входят:

-    первый корпус чемоданного типа, в котором находятся:

-    блок измерительно-коммутационный 68.90.01.00.000;

-    управляющая ЭВМ (устройство управления, сбора, обработки информации и автономного питания);

-    второй корпус чемоданного типа, в котором находятся:

-    устройства соединительные для подключения гидроакустических антенн 8 шт.

-    блок элементов для поверки 68.90.03.00.000;

-    блоки эквивалентов элементов гидроакустических антенн - б шт;

-    программное обеспечение, установленное в ЭВМ и реализующее заданные функции;

-    паспорт 68.90.00.00.000 ПС;

-    руководство по эксплуатации 68.90.00.00.000 РЭ;

-    методика поверки 68.90.00.00.000 МП;

Поверка

осуществляется по документу 68.90.00.00.000 МП «Аппаратура «Цензурка-УМ». Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФБУ «Ростовский ЦСМ» «23» сентября 2013 г.

Перечень основного оборудования необходимого для поверки аппаратуры «Цензурка-УМ» представлен в таблице 2.

Таблица 2

Сведения о методах измерений

Сведения о методах измерений изложены в руководстве по эксплуатации «Аппаратура «Цензурка-УМ» 68.90.00.00.000 РЭ.

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к аппаратуре «Цензурка-УМ»

ОСТ 11 044-87 Материалы пьезокерамические. Технические условия.

ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия.

Рекомендации к применению

Применяются вне сферы государственного регулирования обеспечения единства измерений.