Назначение
Аппаратура для контроля параметров пьезоэлементов «Цензурка-МА2.1» (далее -аппаратура «Цензурка-МА2.1») предназначена для оперативного измерения, в процессе производства параметров пьезоэлементов и пьезопреобразователей: частоты резонанса и антирезонанса, сопротивления на частоте резонанса, емкости на низкой частоте, тангенса угла диэлектрических потерь.
Описание
Принцип действия аппаратуры «Цензурка-МА2.1» основан на цифровом способе измерений, позволяющем возбуждать пьезоэлемент или преобразователь широкополосным сигналом, спектр которого охватывает заданную область частот. В качестве такого сигнала в аппаратуре «Цензурка-МА2.1» используется сигнал с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Контроль параметров пьезоэлементов осуществляется в двух режимах:
- динамическом режиме (контроль параметров в резонансной области частот);
- квазистатическом режиме (контроль параметров на частоте 1000 Гц).
ЛЧМ сигнал формируется в ЭВМ программно в виде массива длиной N. Напряжения
U0(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 U0(w) и U(w) на
f [k] = kFd/N, k = 0,k,N/2 З й 0
частотахJ L J d 1 1 . Значения комплексной проводимости в полосе частот от 0
до Fd/2 рассчитываются с использованием измеренных величин.
Принципиальная схема аппаратуры «Цензурка-МА2.1»представлена на рисунке 1.
и0
и
U0 - опорное напряжение, U - падение напряжения на пьезоэлементе, Ro - резистор,
Z - комплексный импеданс пьезоэлемента или преобразователя.
Рисунок 1 - Принципиальная схема аппаратуры «Цензурка-МА2.1»
Принцип работы при квазистатических измерениях на низкой частоте 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 (на рисунке не показан).
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.
Аппаратура «Цеюурка-МА2.1» (рисунок 2) является аппаратурой настольного типа и состоит из блока измерительного, управляющей ЭВМ (персональный компьютер IBM PC Pentium IV в настольном виде или ноутбук) и печатающего устройства. Управляющая ЭВМ с операционной системой Windows имеет специальное программное обеспечение, реализующие функции управления работой аппаратуры, обработки результатов измерений, отображения измеренной и обработанной информации, ведения баз данных для контролируемых пьезоэлементов.
Общий вид аппаратуры для контроля параметров пьезоэлементов «Цензурка-МА2.1» представлен на рисунке 2.
Схема пломбировки от несанкционированного доступа, обозначение места нанесения знака поверки представлены на рисунке 3.
Блок измерительный представляет собой закрытый металлический корпус с органами управления и индикации на лицевой панели, где так же расположен разъем для подключения пьезоэлементов. В состав аппаратуры входит набор эквивалентов и RC цепей.
На задней панелиизмерительного блока расположены разъемы для питания аппаратуры «Цензурка-МА2.1» и для подключения ее к персональному компьютеру. На задней панели расположены винты крепления задней крышки для пломбирования аппаратуры «Цензурка-МА2.1».
Пломбировать замазкой уплотнительной У-20 ТУ 38-105357-85.
Рисунок 3 - Схема пломбировки от несанкционированного доступа, обозначение места
нанесения знака поверки
Программное обеспечение
Программное обеспечение аппаратуры «Цеюурка-МА2.1» состоит из кода программы. ПО является устанавливаемым дистрибутивом ПО (файл Setup_Full_CMA_2.exe), который предустанавливается при поставке аппаратуры. ПО аппаратуры исполняется на процессоре управляющей ПЭВМ. ПО аппаратуры рассматривается как метрологически значимое.
ПО предназначено для решения следующих основных задач:
- расчет комплексной проводимости пьезоэлемента;
- расчет эквивалентных и электрофизических параметров;
- взаимодействие с оператором, отображение и сохранение результатов измерений, в том числе в графическом виде, отбраковка пьезоэлементов по установленным критериям;
- накопление в базе данных результатов измерений, формирование, отображение и сохранение отчетов о результатах измерений, в том числе гистограммных, получение их твердой копии.
Коды программы не могут быть модифицированы простыми программными средствами (защита на уровне структуры двоичного файла при его компиляции в среде разработки).
Уровень защиты встроенного ПО от преднамеренных и непреднамеренных воздействий по Р 50.2.077-2014 соответствует уровню «высокий».
Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | CensurkaMA2.1 |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | ver.2.2.1 |
| Цифровой идентификатор ПО | f506218b |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора программного обеспечения | CRC32 |
Технические характеристики Таблица 2 - Метрологические характеристики |
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон рабочих частот, кГц | от 0,1 до 800 |
| Диапазон измерений электрической емкости, Ф | от 110-11 до 110-7 |
| Диапазон измерений тангенса угла диэлектрических потерь | от 210-3 до 110-1 |
| Диапазон измерений сопротивления на частоте резонанса, Ом | от 10 до 5 103 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности установки частоты, %: - для диапазона (1 - 800) кГц - для диапазона (0,1 - 1) кГц | ±0,1 ±1 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений частоты резонанса, % | ±0,2 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений частоты антирезонанса, % | ±0,5 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений электрической емкости на частоте 1000 Гц, пФ: где Сизм - измеренная на частоте 1000 Гц величина электрической емкости | ±(1 +5-10-3-Сизм) |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений тангенса угла диэлектрических потерь на частоте 1000 Гц: где tg5^ - измеренная на частоте 1000 Гц величина тангенса угла диэлектрических потерь | ±(2-10-3+5-10-3^5изм) |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений сопротивления на частоте резонанса, % | ±10 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Рассчитываемые параметры: |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений относительной диэлектрической проницаемости, %: - для диапазона измерения емкости от 210-11 до 1 10-10 Ф 10 7 - для диапазона измерения емкости от 110" до 110" Ф | ±6 ±2 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений относительного резонансного промежутка в диапазоне от 0,04 до 0,4, % | ±6 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений коэффициента электромеханической связи в диапазоне от 0,25 до 0,8, % | ±3 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений пьезомодуля в динамическом режиме в диапазоне от 30 до 600 пКл/Н, % | ±6 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений механической добротности в диапазоне от 50 до 800, % | ±15 |
| Таблица 3 - Основные технические характеристики |
| Наименование характеристики | Значение |
| Производительность измерений при определении всех параметров (для однотипных элементов), штук в мин, не менее | 4 |
| Электрическая изоляция выдерживает без пробоя и поверхностного перекрытия испытательное напряжение синусоидальной формы частотой 50 Гц между сетевыми цепями и корпусом изделия, при нормальных условиях, В, не менее | 1500 |
| Электрическое сопротивление изоляции между цепями питания изделия и его корпусом, в нормальных условиях, МОм, не менее: | 20 |
| Электрическое сопротивление между заземляющим контактом сетевой вилки и корпусом изделия, Ом, не более | 0,5 |
| Время установления рабочего режима, мин, не более | 5 |
| Время непрерывной работы в рабочих условиях, ч, не менее | 8 |
| Условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха, °С - относительная влажность, при температуре окружающего воздуха +25 °С, % - атмосферное давление, мм рт.ст. | от +15 до +25 от 50 до 80 от 630 до 795 |
| Питании от сети переменного тока: - напряжением, В - частотой, Гц | 220±22 50±1 |
| Потребляемая мощность при номинальном напряжении, Вт, не более | 40 |
| Масса блока измерительного, кг, не более | 4 |
| Масса изделия в потребительской таре, кг, не более | 15 |
| Габаритные размеры, мм, не более: - длина - ширина - высота | 350 235 1100 |
| * Габаритные размеры управляющей ЭВМ и печатающего устройства приводятся в документации на эти изделия |
Знак утверждения типа
наносится на лицевую панель аппаратуры «Цензурка-МА2.1» методом металлографиии на титульные листы эксплуатационной документации типографским методом.
Таблица 4 - Комплектность аппаратуры для контроля параметров пьезоэлементов «Цензурка-МА2.1»_
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Аппаратура для контроля параметров пьезоэлементов | «Цензурка-МА2.1» | 1 шт |
| Паспорт | 68.100.00.00.000 ПС | 1 шт |
| Руководство по эксплуатации | 68.100.00.00.000 РЭ | 1 шт |
| Методика поверки | 68.100.00.00.000 МП | 1 шт |
| CD-диск с ПО | - | 1 шт |
Поверка
осуществляется по документу 68.100.00.00.000 МП «Аппаратура для контроля параметров пьезоэлементов «Цензурка-МА2.1». Методика поверки», утвержденному ФБУ «Ростовский ЦСМ» 20.04.2018 г.
Основные средства поверки:
- частотомер электронно-счетный вычислительный Ч3-63/1 (регистрационный номер 9084-90);
- измеритель импеданса серии 3500 модели IM3570 (регистрационный номер 60136-15). Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение
метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на свидетельство о поверке и на корпус аппаратуры, как показано на рисунке 3.
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационном документе.
Нормативные документы, устанавливающие требования к аппаратуре для контроля параметров пьезоэлементов «Цензурка-МА2.1»
ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия
75250-19: Методика поверки 68.100.00.00.000 МПСкачать1.5 Мб