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.