SU1580245A1 - Способ настройки, калибровки и поверки измерительного канала электромагнитного прибора неразрушающего контрол - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю и может быть использовано дл  метрологического обеспечени  технических средств неразрушающего электромагнитного контрол  коэффициента заполнени  порошковой проволоки. Повышение точности настройки, поверки и калибровки при контроле коэффициента заполнени  порошковой проволоки шихтой достигаетс  путем формировани  двух групповых мер из выборки образцов. С помощью калибруемого прибора из выборки, включающей 40-80 образцов проволоки, формируют две групповые меры по 4-6 образцов. Образцы, вход щие в одну групповую меру, обеспечивают показани  цифрового индикатора прибора, отличающиес  не более чем на единицу последнего разр да. Половину образцов каждой групповой меры разрушают и весовым методом определ ют средний коэффициент К заполнени  порошковой проволоки шихтой дл  каждой групповой меры. Полученные значени  К присваивают неразрушенным образцам соответствующей групповой меры. Прибор калибруют с помощью аттестованных таким образом образцов, а с помощью остальных образцов после измерени  их К прибором и определени  К весовым методом наход т погрешность прибора во всем диапазоне измерений. 5 з.п. ф-лы.

Description

тапавливают нулевое показание прибора при отсутствии в первичном преобразователе образца. Эта операци  осуществл етс  посредством регулировок амплитуды и фазы измерительных сигналов в обоих измерительных каналах прибора, в результате чего достигаетс  равенство этих сигналов, Результат уравнивани  сигналов определ етс  по нулевому показанию индикатора, например цифрового, в режиме контрол .

Затем в первичный преобразователь помещают нулевой образец порошковой проволоки, который состоит только из пустой оболочки и не содержит внутри шихты. Очевидно, что коэффициент заполнени  такого образца равен нулю. После этого регулировкой амплитуды и фазы разностного измерительного сигнала на выходе сумматора сигналов обоих измерительных каналов прибора добиваютс  нулевого показани  цифрового индикатора прибора в режиме компенсации. После выполнени  этой операции скомпенсировано вли ние оболочки порошковой проволоки на показани  прибора, и на табло цифрового индикатора сохран етс  нулевое показание как при отсутствии образца в первичном преобразователе, так и при наличии в нем оболочки порошковой проволоки (нулевого образца). После окончани  настройки прибора вынимают из первичного преобразовател  прибора нулевой образец и переход т к операци м подготовки к калибровке,

Дл  подготовки к калибровке необходимо создать групповую меру коэффициента заполнени , котора  может быть реализована на основе совокупности образцов контролируемой проволоки. Невозможность использовани  рабочей меры коэффициента заполнени  в виде одного образца объ сн етс  тем, что нельз  установить действительное значение такой меры, не разруша  образца ,, поскольку единственным методом поверки меры  вл етс  весовой метод. По этому методу образец в процессе поверки разрушаетс , что исключает возможность его дальнейшего использовани  в качестве меры. Единственным выходом дл  преодолени  создавшегос  противоречи   вл етс  создание групповой меры коэффициента заполнени .

Дл  создани  групповой меры набирают совокупность из 1 образцов конт- .ролируемой проволоки, нарезанных из

0

5

0

5

0

5

0

5

одной бухты проволоки, причем 1 40-80. Количество 1 образцов, достаточное дл  формировани  групповой меры, определено на основе экспериментальных исследований разброса значений коэффициента заполнени  дл  образцов , нарезанных из одной бухты проволоки.

С целью фиксации каждого из образа цов в преобразователе прибора в одном и том же положении (при каждой установке образца) каждый из образцов рекомендуетс  изогнуть под пр мым углом в точке, лежащей на рассто нии 0,25 S0 от любого из его концов, где S0 - длина образца, при этом S0 рекомендуетс  выбирать равной 2 Sn, где Sn - длина первичного преобразовател .

Образцы последовательно помещают в преобразователь прибора, вставл   их до упора отогнутой части, и контролируют при этом идентичность его показаний дл  всех исследуемых образцов . При этом фиксируют произвольным образом показани  цифрового индикатора прибора дл  каждого из 1 образцов, в результате чего получают информационный массив данных из 1 элементов, содержащий показани  прибора дл  каждого из 1 образцов. Поскольку характеристика преобразовани  прибора достаточно стабильна (по крайней мере ее нестабильностью за врем  выполнени  серии из 1 измерений дл  всех 1 образцов можно пренебречь), полученные дл  каждого из 1 образцов показани  цифрового индикатора позвол ют установить однородность исследуемых образцов по параметру коэффициент заполнени . Это дает возможность при помощи еще не откалиброванного прибора отобрать из всей совокупности 1 образцов образцы с одинаковым коэффициентом заполнени . При этом абсолютное значение коэффициента заполнени  отобранных образцов остаетс  неизвестным , поскольку прибор предварительно не откалиброван, однако идентичность значений коэффициента заполнени  образцов может быть установлена с высокой точностью благодар  весьма высокой чувствительности прибора на пределе (разрешающей способности).

Далее определ ют границы диапазона разброса значений показаний прибора (в условных единицах) дл  исследованных образцов, определ   при анализе массива минимальное и максимальное

515

показани  цифрового индикатора из име ющихс  в массиве значений,

Затем формируют первую групповую меру коэффициента заполнени  из m однородных образцов, где m 4-6, отбира  из совокупности 1 исследованных образцов такие, дл  которых абсолютные значени  показаний прибора лежат вблизи минимального показани  и при этом их расхождение не превышает единицы последнего разр да цифрового индикатора прибора.

Аналогичным образом формируют вторую групповую меру коэффициента заполнени  также из гп однородных образцов , отбира  из совокупности оставшихс  (1-т) образцов такие, дл  которых абсолютные значени  показаний прибора лежат вблизи максимального показани  и при этом их расхождение не превышает единицы последнего разр да цифрового индикатора прибора. Тем самым обеспечиваетс  высока  однородность подбора образцов, вход щих в первую и вторую групповые меры, по коэффициенту заполнени . Однородность при этом определ етс  чувствительностью и разрешающей способностью прибора .

В случае нарушений технологического процесса при изготовлении проволоки , из которой нарезаны образцы, может сложитьс  ситуаци , при которой из первоначального количества 1 образцов невозможно выбрать 2 m образцов , удовлетвор ющих указанным услови м, вследствие слишком большой дисперсии значений коэффициента заполнени . В таком случае увеличивают объем выборки из 1 образцов, например , удваива  ее до 7 ех пор, пока из исследованного количества не получено 2 m однородных образцов.

Далее в произвольном пор дке отбирают из первой и второй групповых мер по q из га образцов, составл ющих эти групповые меры, где q 0,5 m, и отдел ют от каждого из образцов первой групповой меры участки, наход щиес  при измерении вне первичного преобразовател , прибора. Этим достигаетс  повышение достоверности результата, поскольку исключаютс  участки, не вли ющие на результат измерени  при помощи прибора, но вли ющие на резуль- тат измерени  весовым методом.

Л s6

где j 1,,.q, весовым методом, разрушают каждый из q образцов первой групповой меры, отдел   при этом оболочку порошковой проволоки от содержащей, с  внутри нее шихты, измер ют массу

1CJ

оболочки каждого из g разрушенных образцов первой групповой меры весовым методом. После этого опреде- л ют действительные значени  К«,: коэффициента заполнени  каждого разрушенных образцов первой групповой меры по формуле

К, Рт°,ш- . Г. Р . И Р

1 аш

100%.

0

5

0

5

0

5

0

На основании полученньр-: цлнььгх вычисл ют среднее арифметическое значение К ч коэффициента заполнени  из лученньк весовым методом q значений Кцз j и принимают полученное среднее значение К 1 за действительное значение коэффициента заполнени  q однородных образцов, вход щих в состав первой групповой меры. Исход  из того, что предварительно все образцы в составе групповой меры проверены на однородность, присваивают оставшимс  неразрушеннымиq образцам первой групповой меры получен- jЈ.

ное значение К коэффициента заполнени . Аналогичные операции совершают и с образцами второй групповой меры: отдел ют от каждого из q образцов второй групповой меры участки, наход щиес  при измерении вне преобразовател  прибора, измер ют массу Piou/. каждого из q образцов второй групповой меры, где j 1...q, весовым методом. Дл  этого разрушают каждый из q образцов второй групповой меры, отдел   при этом оболочку порошковой проволоки от содержащейс  внутри нее шихты, измер ют массу оболочки каждого из q разрушенных образцов второй групповой меры весо- вым методом, определ ют действительные значени  кг коэффициента заполнени  каждого из q,разрушенных образцов второй групповой меры по формуле:

т,- . Р 4ош i - Pio

К 2, - р

2 ош j

100%,

Затем измер ют массу Гт . каждого из q образцов первой групповой меры,.

Далее вычисл ют среднее арифметическое значение К коэффициента заполнени  из полученных весовым методом q значений K2q,j J 1---Я н принимают полученное среднее Значение К „ за действительное значение коэфL

фидиента заполнени  q однородных образцов , вход щих в состав второй групповой меры. Аналогично, исход  из однородности образцов, приписывают оставшимс  неразрушенными образцам второй групповой меры полученное зна 4с

чение К.g коэффициента заполнени .

Дл  калибровки прибора помещают в его первичный преобразователь один (любой) из q образцов, составл ющих первую групповую меру, вставл   образец в преобразователь до упора, и калибруют прибор в начале рабочего диапазона посредством регулировки напр жени  источника посто нного смещени , которое суммируетс  с разностным сигналом двух измерительных каналов приборад устанавлива  при этом показание цифрового индикатора прибора , равное значению К 1 , Затем вынимают из преобразовател  прибора первый калиброванный образец, вход щий в состав первой групповой меры, вставл ют до упора в преобразователь прибора один из q неразрушенных образцов второй групповой меры и калибруют прибор второй раз, теперь уже з конце рабочего диапазона. Эта калибровка осуществл етс  посредством регулировки коэффициента усилени  усилител  измерительного сигнала, представл ющего собой сумму разност- ного сигнала двух измерительных кана лов прибора и напр жени  источника посто нного смещени , устанавлива  при этом показани  цифрового индикатора прибора, равное значению К . После этого вынимают из первичного преобразовател  прибора второй калибровочный образец, вход щий в состав второй групповой меры. Калибровка прибора по двум точкам (в начале и конце диапазона) окончена.

В первом случае при регулировке характеристика преобразовани  прибора параллельно смещаетс  по оси ординат , во втором случае измен етс  ее наклон (крутизна).

После выполнени  перечисленных операций прибор настроен, откалибро- ван и готов дл  выполнени  контрол  (измерени ) коэффициента заполнени  порошковой проволоки. При этом основна  погрешность прибора в точках калибровки , т.е. при значени х вводного (контролируемого) параметра, равТГ Г

ных К

К

г

1 , iv 2 I весьма близка к нулю, поскольку определ етс  в основном собственной погрешностью групповых мер. Под собственной погрешностью групповых мер в данном случае понимаетс  погрешность воспроизведени  груп« повыми мерами приписанных им значений

п

К коэффициента заполнени . Эта

5

0

5

0

5

0

5

0

5

погрешность может быть количественно оценена через погрешность поверки групповой меры, котора  предварительно произведена гораздо более точным весовым методом. Наиболее существенными факторами, определ ющими значение этой погрешности,  вл ютс  точность используемых весов, количество образцов, составл ющих групповую меру , и степень их идентичности по коэффициенту заполнени .

Дл  поверки прибора необходимо получить в установленной действующим стандартом форме оценки его точностных характеристик в рабочем диапазоне измерени . При необходимости получени  поправочной кривой (или таблицы поправок) желательным  вл етс  та:оке получение оценок погрешности прибора в п точках диапазона. Предварительно определ ют по известным методикам число п повер емых точек. Дл  получени  оценок погрешности в этих точках можно использовать образцы, набранные ранее дл  формировани  групповой меры . Дл  этого из совокупности (1 - - 2 т) исследованных образцов (из оставшихс  после отбора дл  групповой меры) отбирают п образцов, где п - количество повер емых точек в рабочем диапазоне. Отбор этих образцов производитс  таким образом, чтобы полученные при первичном контроле однородности 1 образцов показани  прибора по возможности более или менее равномерно распределены по рабочему диапазону (в диапазоне изменени  их значений ) между определенными ранее минимальным и максимальным показани ми. При этом в число п отобранных образцов включают по одному образцу из числа вход щих в первую и вторую групповые меры, а также образцы с минимальным и максимальным показани ми прибора. После этого задаютс  значением доверительной веро тности, с ко торой основна  абсолютна  погрешность прибора в каждой повер емой точке находитс  в интервале с нижней йц и верхней 4fc границами. Это значение выбираетс  произвольно, исход  из требований пользовател . Затем определ ют число Р измерений в каждой точке рабочего диапазона (по извест11- ным методикам, исход  из выбранного значени  доверительной веро тности и предположени  о нормальности закона распределени  погрешности). После этого вставл ют до упора каждый из п отобранных образцов в первичный преобразователь прибора Р раз. При этом вс кий раз фиксируют показани  К- цнфрового индикатора прибора, где i 1...п, К 1...Р. Эти показани  отражают измеренные значени  коэффициента заполнени  дл  каждого из п образцов. Затем формируют из полученных значений двухмерный массив данных Далее отдел ют от каждого из п отобранных образцов участки, находившиес  при изменении вне первичного преобразовател  прибора, измер ют массу Рои/; каждого из п образцов весовым методом, разрушают каждый из п образцов, отдел   при этом оболочку порошковой проволоки от содержащейс - внутри нее шихты, и измер ют массу Р0: оболочки каждого из п образцов методом. Действительное значение К й : коэффициента заполнени  каждого из п образцов вычисл ют по формуле

- °ц i

- Р

01.

100%.

сам

На основании полученных данных определ ют в каждой из п повер емых точек рабочего диапазона прибора Р реализаций погрешности в этой точке по

формуле Д ь к ; k кЯл а затем определ ют в каждой из п повер емых точек рабочего диапазона прибора статистическую оценку систематической составл ющей Ј абсолютной погрешности по формуле

Ч

р L

;v

В каждой из п повер емых точек рабочего диапазона прибора также определ ют и статистическую оценку ,, случайной составл ющей абсолютнрй , погрешности по формуле

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

&(л:мГ ,k-As.)(p-i).

Исход  из. этих оценок, определ ют в каждой из п повер емых точек рабочего диапазона прибора значени  нижДи и вегхней Да. границ интерва- к;°) ..

ней

ла,

в котором с заданной ранее доверительной веро тностью находитс  значение основной абсолютной погрешности прибора, по формулам дн As.

t 6 3 и 4Й, As. + t & и;, где

t - коэффициент Стьюдента, выбираемый из справочных таблиц в зависимости от прин того-значени  доверительной веро тности и числа Р измерений в каждой из п повер емых точек-. На заключительном этапе нормируют основную абсолютную погрешность прибора двучленной формулой, аппроксимиру  линейной зависимостью полученную при поверке зависимость погрешности прибора от контролируемого параметра, Кроме того, составл ют индивидуальную таблицу поправок дл  повер емого прибора в зависимости от контролируемого параметра с указанием значени  доверительной веро тности, а также нижней JK. и верхней Л&.границ интервала , в котором с заданной доверительной веро тностью находитс  значение основной абсолютной погрешности прибора в каждой повер емой точке его рабочего диапазона. Таким может быть построен график поправочной кривой, при помощи которой ввод т поправки к показани м прибора во врем  его эксплуатации .

После выполнени  изложенных операций прибор настроен, откалиброван и поверен, получены оценки его абсолютной основной погрешности в п точках рабочего диапазона, эти оценки выражены в требуемой действующими стандартами форме: в виде границ интервала и доверительной веро тности.

Способ позвол ет также получить при поверке прибора его обобщенную информационно-метрологическую характеристику , преимуществом которой  вл етс  возможность объединить в одном показателе основные метрологические характеристики, рабочий диапазон измерени , основную погрешность, разрешающую способность.

Такой характеристикой  вл етс  количество измерительной информации,

полученное на выходе измерительного канала прибора в результате одного измерени . Поэтому определ ют дл  дои из п повер емых точек рабочего

диапазона измерени  нижнее I(K)U и

i

верхнее 1(К)В. значени  информационной оценки по формулам

1(К)„. logl (Кмаке- Кмин + + qk)/(2&6; + qk);

l(K)6i4 tog4(KWo(KC- Кмии + + qK)/(2iH; + qk) ;

де I(К) H{, I(K)6. МВКй

мин

соответственно нижнее и верхнее значени  в битах количества измерительной информации , получаемой на выходе измерительного канала прибора при одном измерении;

соответственно верхн   и нижн   границы рабочего диапазона измерени  прибора, выраженные в еди. ницах контролиру емого параметра; q - значение ступени квантовани , также выраженное в единицах измерени  контроли- руемого параметра . i

Claims (6)

1. Способ настройки, калибровки и поверки измерительного канала электромагнитного прибора неразрушающего контрол , заключающийс  в том, что выбирают совокупность из 1 образцов, определ ют дл  каждого из них показани  прибора соответствующие величине контролируемого параметра, формируют групповую меру из m образцов с максимально близкими полученными дл  них показани ми прибора, определ ют в q

0

5

0

25

30

35

40

45

50

55

из m образцов групповой меры разрушающим методом значени  контролируемого параметра и принимают за действительное значение контролируемого параметра в групповой мере-образцов среднее значение контролируемого параметра в q разрушенных образцах, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности настройки, калибровки и поверки при контроле коэффициента заполнени  порошковой проволоки шихтой, первую групповую меру фор мируют из образцов с полученными дл  них показани ми прибора вблизи минимального значени  дл  всей выборки, значени  контролируемого параметра - коэффициента заполнени  порошковой проволоки шихтой - определ ют весовым методом, дополнительно аналогичным образом, формируют вторую групповую меру из образцов с полученными дл  них показани ми прибора вблизи максимального значени  дл  всей выборки и определ ют действительное значение контролируемого параметра во второй группе образцов, с помощью образцов из первой и второй групп калибруют прибор в начале и конце рабочего диапазона , из образцов выборки выбирают п образцов с соответствующими им показани ми прибора, равномерно распределенными в диапазоне измерени , включа  образцы первой и второй групповых мер и образцы с минимальным и максимальным значени ми контролируемого параметра, определ ют в каждом из п образцов коэффициент заполнени  порошковой проволоки шихтой весовым методом и получают дл  каждой из п повер емых точек рабочего диапазона прибора значени  нижней н и верхней

ДВ| границ интервала, в котором с заданной доверительной веро тностью находитс  значение основной абсолютной погрешности прибора, аппроксимируют зависимость погрешности прибора от контролируемого параметра и составл ют таблицу поправок дл  повер емого прибора в зависимости от контролируемого параметра с указанием значени  доверительной веро тности, а также нижней и верхней границ интервала, в котором с заданной доверительной веро тностью находитс  значение основной абсолютной погрешности прибора в каждой повер емой точке его рабочего диапазона, определ ют информацией13

ную оценку прибора дл  каждой из повер емых точек рабочего диапазона.

2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что количество 1 образцов выборки выбирают в пределах 1 40-80.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что количество m образцов групповой меры выбирают в пределах m 4-6.

4.Способ по пп 1 и З, отличающийс  тем, что число q разрушаемых образцов в групповой мере из 15 m образцов выбирают из услови  q

0,5 га.

5.Способ по пп. 1 и 4, отличающийс  тем, что при настройке , калибровке и поверке цифрового прибора групповую меру формируют из образцов с полученными дл  них показани ми прибора, различающими не более , чем на единицу последнего разр да цифрового индикатора прибора, а при невозможности формировани  двух групповых мер из имеющихс  образцов увеличивают число элементов выборки вплоть до набора нужного количества образцов дл  формировани  двух групповых мер.

6. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что при .настройке, калибровке и поверке цифрового прибора определ ют дл  каждой из n повер емых точек рабочего диапазона измерени  нижнее 1(К)Н и верхнее 1(К) .

Редактор Н. Бобкова

Составитель П. Шкатов

Техред Л.Сердюкова Корректор Т. Малец

Заказ 2007

Тираж 512

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

158024514

значени  информационной оценки по формулам

Кк)

«f

2 L Кмин

Кк),

log

+ (Jk)/(2Ae; + qk);

log2(KMwKe- Кмик + + qk)/(24H; + qk) , i 1 . ..n.

5

гдё 1(К)М , lOOg. 0

5

0

5

мин

соответственно нижнее и верхнее значени  в битах количества измерительной информации , получаемой на выходе измерительного канала прибора при одном измерении, соответственно верхн   и нижн   границы рабочего диапазона измерени  прибора, выраженные в единицах контролируе мого параметра; значение ступени квантовани , также выраженное в единицах измерени  контролируемого параметра.

Подписное