3.6 Разработка программы аттестации измерительного канала

углекислого газа

Настоящая программа метрологической аттестации (в дальнейшем - ПМА) распространяется на ИК концентрации углекислого газа и устанавливает содержание и методику метрологической аттестации. Программа разработана в соответствии с:

- МИ 2002-89 "Системы информационно-измерительные. Организация и порядок проведения метрологической аттестации";

- ДСТУ 3215-95 "ГСИ. Метрологическая аттестация средств измерительной техники. Организация и порядок проведения";

- СТП 50-009-96 "Общие требования к текстовым документам";

- РД 34.11.206-94 "Методические указания. Информационно-измерительные системы. Методика обработки экспериментальных данных метрологической аттестации";

- ГСТУ 95 2 10 15 001-96 "Метрологическая аттестация средств измерительной техники. Организация и порядок проведения".

В комплект ИК входят средства измерительной техники (СИТ) и оборудование, указанные в таблице 11.

Цель метрологической аттестации - исследование измерительных каналов для определения их метрологических характеристик в рабочих условиях эксплуатации и выдача документа с указанием полученных данных [1].

Таблица 11 – Состав ИК концентрации углекислого газа

Наименование	Тип	Количество
Датчик объемной концентрации углекислого газа	ДАК СО2	1
Блок гальванического распределения унифицированного токового сигнала	БГРТ03-ДПИ	1
Микропроцессорный субкомплекс контроля и управления	МСКУ	1
Рабочее место оператора технолога	РМОТ	1

Задачами МА являются:

- установление соответствия МХ СИТ, входящих в комплект ИК, требованиям ТУ У 19355964.001-98 (ТУ);

- установление номенклатуры МХ ИК, подлежащих калибровке;

- практическое опробование методики калибровки;

- установление пригодности СИТ, входящих в ИК, к эксплуатации.

3.6.1 При подготовке к экспериментальным исследованиям ИК выполняют следующие подготовительные работы:

- калибруют СИТ, входящие в комплект канала, согласно требованиям распространяющихся на них нормативных документов;

- устанавливают СИТ, позволяющие в процессе проведения исследований контролировать изменение влияющих факторов;

- подготавливают ИК к исследованиям:

- для каналов измерения объемной концентрации водорода баллоны с поверочными газовыми смесями (ПГС) выдерживают при температуре помещения, где установлены датчики, не менее 8 ч;

- для каналов измерения давления отключают датчики от импульсных линий, соединяющих их с объектом измерения;

- для всех ИК опробуют телефонную связь от мест расположения рабочих эталонов (РЭ) до мест расположения средств представления информации, выполняют все специальные мероприятия по технике безопасности, указанные в разделе 3.6.3.

3.6.2. Рабочие эталоны и вспомогательные средства метрологической аттестации.

При проведении МА должны быть применены РЭ и СИТ, указанные в таблице 3.6.2.

Таблица 12 - Рабочие эталоны и вспомогательные средства метрологической аттестации

№	Наименование РЭ и СИТ, метрологические и основные технические характеристики
1	Поверочные газовые смеси, приготовленные в баллонах по ГОСТ 949-73
2	Магазин сопротивления измерительный Р33. Диапазон сопротивления постоянному току от 0,1 до 99999,9 Ом. Класс точности 0,2/610-6
3	Ротаметр РМ-0,16 ГУ3. Верхний предел измерений 0,160 м3 /ч
4	Термометр лабораторный ТЛ-4. Диапазон измерений от 0 до 50 °С; це-на деления 0,1 °С
5	Психрометр аспирационный МВ-4М. Диапазон измерений относительной влажности воздуха при температуре от 5 до 40 °С от 10 % до 100 %; пределы допускаемой основной погрешности ± 4 %
6	Барометр - анероид БАММ-1. Диапазон измерений от 80 до 106 кПа; диапазон измерений от 80 до 106 кПа; пределы допускаемой основной погрешности ± 200 Па
7	Прибор комбинированный цифровой Щ 301-1. Верхний предел диапазона измерений напряжения 1 В; класс точности 0,05/0,02; верхний предел диапазона измерений тока 100 мА; класс точности 0,15/0,04

РЭ и СИТ должны быть поверены и иметь действующие свидетельства (клейма) о калибровке.

Допускается применение других РЭ и СИТ вместо указанных в таблице 12 с аналогичными или лучшими МХ.

3.6.3 Меры безопасности

К работам по МА допускаются работники, изучившие эксплуатационную документацию на систему и прошедшие целевой инструктаж, имеющие группу по электробезопасности не ниже III.

СИТ, входящие в комплект системы, работают от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц.

Перед включением в сеть все СИТ необходимо надежно заземлить. Жилы проводов, используемых для заземления, должны быть медными, гибкими, площадью сечения не менее 1,5 мм² . Присоединение заземляющего проводника к СИТ должно быть доступно для осмотра и обеспечивать надежное механическое крепление и электрический контакт.

Ответственный: производитель работ.

3.6.4 Техническая документация

На МА системы должна быть представлена следующая документация:

- технические условия на канал;

- техническое описание канала;

- паспорта и технические описания на СИТ, входящие в канал;

- свидетельства о калибровке СИТ;

- ПМА канала;

- проектные схемы подключения СИТ к оборудованию канала;

- протокол предварительных испытаний проверки технических и определения метрологических характеристик.

Методика рассмотрения ТД представлена в таблице 13

Таблица 13 - Методика рассмотрения технической документации

Требования по рассмотрению технической документации	Указания по методике рассмотрения
1. Оценка эксплуатационной документации с точки зрения удобства ее использования, полноты и правильности ее изложения	Проверяют возможность ознакомления с установкой, наладкой, эксплуатацией, техническим обслуживанием канала по документации 5761 А 07-090-1, а также полноту описания принципа действия канала, указаний по подготовке ее к работе, применению, достаточность схем, чертежей и указаний по обслуживанию, согласно ГОСТ 2.601-95
2. Проверка соответствия указанных в технической документации МХ СИТ и канала требованиям нормативной документации	МХ, указанные в технической документации, сравнивают с требованиями, указанными в ТУ У 19355964.001-98
3. Проверка полноты, правильности, способа выражения МХ, нормированных в технической документации	МХ, нормированные в технической документации, должны соответствовать требованиям ГОСТ 8.009-72
4. Проверка полноты и правильности выбранных методов и средств аттестации	Проверяют полноту и правильность выбора методов и средств аттестации канала, его МХ с целью определения оптимальности выбранных методов и средств аттестации по точности и трудоемкости

Замечания, отмеченные в процессе рассмотрения технической документации, должны быть отражены в протоколе МА. Техническая документация должна быть откорректирована в соответствии с протоколом.

3.6.5 Экспериментальные исследования канала

Установление числа исследуемых точек по диапазонам измерений

Число исследуемых точек:

- в диапазоне измерений объемной концентрации углекислого газа от 0 % до 2 % - семь (об. доли 0; 0,4 ; 0,8 ; 1,2 ; 1,6 ; 1,8 ; 2 %);

Установление количества наблюдений

При экспериментальных исследованиях ИК количество наблюдений для каждой исследуемой точки принимают:

- для ИК объемной концентрации углекислого газа не менее 20;

Выбор МХ системы

При проведении МА определению и оценке подлежат следующие МХ:

- абсолютная погрешность ИК объемной концентрации углекислого газа;

Наименование операций, которые необходимо выполнить при проведении экспериментальных исследований, указаны в таблице 14.

Таблица 14 - Операции, которые необходимо выполнить при проведении экспериментальных исследований

№	Наименование операций
1	Внешний осмотр
2	Экспериментальные исследования ИК объемной концентрации углекислого газа
3	Определение погрешностей ИК

3.6.6 Внешний осмотр

При внешнем осмотре визуально проверяют:

- комплектность исследуемых ИК согласно техническому описанию на систему;

- выполнение экранировки кабелей внешнего монтажа;

- надежность заземления используемых СИТ.

Экспериментальные исследования ИК объемной концентрации углекислого газа.

При экспериментальных исследованиях ИК в диапазоне измерений объемной концентрации от 0 до 2 %:

- подсоединяют прибор Щ301-1 в режиме измерения постоянного тока к выходу REC процессора сигналов FS16K согласно схеме, рисунок А.2;

- к импульсной линии, соединенной с датчиком, подключают баллон с ПГС;

- при помощи вентилей точной регулировки устанавливают значение расхода ПГС, равное (0,15 ± 0,01) м³ / ч;

- через 5 мин после начала подачи ПГС измеряют и записывают значения постоянного тока на выходах REC (а_С) и ТР (ТР_С ) в протокол, записывают результат измерений (А_С), зафиксированный на диаграммной ленте регистрирующего устройства;

- отключают баллоны с ПГС и через 15 мин записывают значение постоянного тока на выходе REC (а₀) и результат измерений (А₀), зафиксированный на диаграммной ленте регистрирующего устройства;

- измерения повторяют согласно 3.6.5.

А - прибор комбинированный цифровой Щ 301-1

в режиме измерения постоянного тока;

В - прибор комбинированный цифровой Щ 301-1

в режиме измерения напряжения постоянного тока;

Р33 - магазин сопротивления измерительный.

Рисунок 10 - Схема структурная подключения РЭ и СИТ для исследования ИК объемной концентрации углекислого газа

При экспериментальных исследованиях ИК объемной концентрации углекислого газа в диапазоне от 0 до 2 %;

- подсоединяют прибор Щ301-1 в режиме измерения постоянного тока к выходу REC процессора сигналов МСКУ согласно схеме, приведенной на рисунке 10;

- другой прибор Щ301-1 в режиме измерения напряжения постоянного тока подсоединяют к выходу ТР процессора сигналов МСКУ;

- используя регулировку CZ и FZ на панели МСКУ, устанавливают показания на выходе REC (4,0 ± 0,1) мА и регистрируют показания на выходе ТР (значение неусиленного сигнала датчика ТР₀ при объемной концентрации углекислого газа 0 %);

- используя измеренные значения а_с, а₀, ТР_С при экспериментальных исследованиях ИК объемной концентрации углекислого газа в диапазоне от 0 до 2%, вычисляют значение коэффициента усиления датчика, V, мА/мВ, по формуле

ас - а0 V = --------------, ТРС - ТР0

(10)

где а_с - значение постоянного тока на выходе REC при подаче ПГС (объемных долей 1,0 %), мА;

а₀ - значение постоянного тока на выходе REC при отсутствии водорода в окружающей среде датчика, мА;

ТР_С - значение напряжения постоянного тока на выходе ТР при подаче ПГС (объемных долей 1,0 %) мВ.

- результат вычислений заносят в протокол;

- рассчитывают значения неусиленного сигнала датчика, ТР_v , для значений объемной концентрации углекислого газа 1,2 ; 1,6 ; 1,8 ; 2 %, мВ, по формуле

аV - а0 ТРv = ------------ + ТР0 V

(11)

где а_V - расчетное значение выходного сигнала ИК при объемной концентрации углекислого газа равной соответственно 1,2 ; 1,6 ; 1,8 ; 2 %, мА;

- подключают магазин сопротивления Р33 к выходам NS и 01 (гнезда 5 и 6 клеммного ряда процессора сигналов МСКУ) исследуемого датчика и переключая декады Р33 добиваются такого разбаланса измерительного моста датчика, чтобы на выходе ТР установилось рассчитанное значение неусиленного сигнала для объемной концентрации 2,0 %;

- результат измерений, записанный на диаграммной ленте регистрирующего прибора А_v, заносят в протокол;

- проводят измерения А_V для значений объемной концентрации водорода 1,6 ; 1,8 ; 2 %;

3.6.7 Обработка результатов экспериментальных исследований

Расчет абсолютной погрешности ИК объемной концентрации углекислого газа.

Преобразовывают, приведенные в свидетельстве об испытании, значения сигналов на выходе датчика а₀, а₂ и а₅, мВ, по формуле

(12)

где а_i - значение выходного сигнала датчика при концентрации водорода объемных долей 0; 0,8 ; 1,6 %, соответственно, мА;

в - коэффициент, равный 50 мВ/мА.

Рассчитанные значения записывают в протокол МА.

Расчетное значение выходного сигнала датчика а_р, мА, при подаче ПГС определяют по формуле

(13)

где с - действительное значение содержания углекислого газа в ПГС (по паспортным данным ПГС), об. доли, %.

Допускаемую абсолютную погрешность ИК объемной концентрации углекислого газа _d, мА, рассчитывают по формуле

(14)

Рассчитанные значения записывают в протокол.

Обработку полученных результатов наблюдений проводят согласно РД 34.11.206-94.

Определяют среднее арифметическое значение результатов наблюдений выходного сигнала датчика а₀, а_С, А₀, А_С, А_V, А_И.

Вычисляют оценку среднего квадратического отклонения (СКО) систематической составляющей погрешности канала, оценку СКО случайной составляющей погрешности канала, определяют границы интервала, в котором с доверительной вероятностью Р = 0,95 находится погрешность канала, (при числе наблюдений n = 20, принимают коэффициент Стьюдента t = 2,086).

3.6.8 Оформление результатов метрологической аттестации

При положительных результатах МА оформляют свидетельство.

При отрицательных результатах МА оформляют протокол или извещение о непригодности канала к эксплуатации с соответствующим обоснованием [1].