О проверке калибровки

при работе с приборами серий Октава и Экофизика

При проведении проверки правильности работы измерительного тракта (проверки калибровки) шумомеров-виброметров у пользователей могут возникнуть вопросы о том, в каких программных режимах проводить поверку калибровки и какие значения сравнивать. В связи с этим рекомендуем ознакомиться с информацией ниже.

О применении акустических калибраторов

С технической точки зрения, акустические калибраторы необходимы для проверки акустических измерительных трактов. Микрофоны, используемые в шумомерах, очень уязвимы, и даже незначительное физическое воздействие может их повредить. Причем показания могут выглядеть правдоподобно, но быть не верными. Кроме того чувствительность микрофона зависит от внешних условий и калибратор необходим для подтверждения готовности прибора к работе.

С юридической точки зрения, применение акустического калибратора предусмотрено практически всеми стандартами и методическими указаниями, содержащими методики выполнения измерений шума. Более того, применение акустического калибратора является необходимым условием оценки точности измерения шума (см. ГОСТ 12.1.050, ГОСТ ИСО 9612МР 4.3.0008-10). Проверку калибровки акустического тракта следует проводить до и после серии измерений; допустимо проводить проверку калибровки в начале и в конце дня измерений. Изменение калибровочных поправок осуществляют метрологические лаборатории в ходе поверки СИ. Для проверки калибровки нескольких шумомеров допускается использовать один калибратор. Акустические калибраторы являются самостоятельным средством измерения, подлежат процедуре утверждения типа и поверке (при использовании в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений).

О применении вибрационных калибраторов

Портативный виброкалибратор создает вибрационное колебание известной частоты и амплитуды.

Следует различать два вида применения калибраторов:

  • собственно калибровку средства измерения и 
  • проверку чувствительности (коэффициента преобразования) измерительного тракта.

Нередко в различных документах встречаются требования о проведении калибровки виброметров до и после измерений. В подавляющем большинстве случаев, однако, термин "калибровка" здесь употребляется ошибочно, так как калибровка - это особая метрологическая процедура, близкая по своему смыслу к поверке, которую могут выполнять только соответствующие метрологические лаборатории. Итогом калибровки является определение метрологических характеристик средства измерения. Путаница в терминологии возникает из-за того, что за рубежом термин "калибровка" имеет более широкое значение.

Применение калибраторов в натурных условиях обычно не затрагивает вопросы уточнения метрологических характеристик, а связано с проверкой работоспособности. 

Как показывает опыт,  работоспособность виброизмерительной аппаратуры можно оценить без калибратора в подавляющем большинстве случаев. Чувствительность наиболее распространенных вибропреобразователей, таких как пьезоакселерометры, например, пренебрежимо мало зависит от температуры, влажности и иных внешних условий.. 

Поэтому де-факто виброкалибратор необходим при тех измерениях, где его применение прямо регламентировано нормативно-технической документацией либо спецификой задачи (например, в многоканальных системах со сменными датчиками).

Отдельно стоит вопрос о необходимости применения только поверенных виброкалибраторов. На наш взгляд, поверка необходима только в тех случаях, где калибратор выступает в качестве самостоятельного средства измерений и его использование непосредственно влияет на оценку точности измерений. 

О тестовом сигнале виброкалибратора

Для проверки правильности работы измерительного тракта (проверки калибровки) виброметров из серии Октава и Экофизика с помощью портативного виброкалибратора  следует измерить уровень ускорения в 1/3-октавной полосе, соответствующей частоте  виброкалибратора (160 Гц для АТ01m),  и сравнить с фактическим уровнем калибровочного сигнала. Не имеет смысла сравнивать с уровнем сигнала калибратора корректированные уровни Wd, Wh, Wf и проч.: в этом случае необходимо вводить дополнительные поправки на весовую функцию соответствующей коррекции, что может стать источником дополнительных ошибок.

Фактическое   значение уровня сигнала калибратора указано  в  актуальном свидетельстве  о  поверке или в паспорте.

Номинальное  значение уровня тестового сигнала калибраторов  серии АТ01m – 10,0 м/с2. Величина  10,0  м/с2, выраженная в логарифмических единицах, равна 140,0 дБ отн. 10-6 м/с2.

Дополнительно приведем перевод типовых значений тестового сигнала калибратора в дБ в единицы измерения м/с2:

139,8 дБ отн. 10-6 м/с2  - 9,77 м/с2

139,9 дБ отн. 10-6 м/с2  - 9,89 м/с2

140,0 дБ отн. 10-6 м/с2  - 10,00 м/с2

140,1 дБ отн. 10-6 м/с2  - 10,12 м/с2

140,2 дБ отн. 10-6 м/с2  - 10,23 м/с2

 

Самостоятельно указанное в свидетельстве значение можно перевести из дБ в м/с2 и обратно по формулам:

 a=a_0 10^\frac {L_p} {20},

где а - значение вибрационного ускорения в м/с2, а0 - опорное значение виброускорения в м/с2, Lp- измеренный уровень виброускорения в дБ (отн. a0).

 L_a=20 \log_{10} \frac {a}{a_0} ,

где L а- уровень ускорения вибрации в дБ (отн. a0), а - измеренное значение вибрационного ускорения в м/с2, а0 - опорное значение виброускорения (в м/с2).

Как правильно использовать виброкалибратор для проверки прибора?

Вопрос: В нашей лаборатории есть виброметр Экофизика и виброкалибратор КВ-160. Как правильно использовать виброкалибратор для проверки прибора? Как часто и насколько обязательно это делать?

Ответ    

    Чтобы понять, нужно ли проводить проверку калибровки виброметра, следует обратится к нормативному документу,  которым руководствуется лаборатория при измерениях вибрации.

     Если при измерениях вибрации руководствоваться  аттестованными методиками,  разработанными нашим объединением, то требование о проведении калибровки виброметров является рекомендуемым.  Общая проверка работоспособности и правильности настройки прибора при этом  обязательна.

     Проверка калибровки – это проверка измерительного тракта. Её проводят до и после серии измерений, что бы убедиться в правильности работы прибора во время измерений.

Для проверки калибровки приборов Октава и Экофизика  нужно:

  1. Подключить акселерометр  к прибору,  включить его  и зайти в режим измерения. Не следует заходить в сервисные режимы для настройки прибора – «Автокалибровка»,  «Калибровка», «Диспетчер датчиков» и т.п;
  2. Запустить измерения, нажать клавишу меню и выбрать окно  График (Спектр-Да и т.п.);
  3. - при работе с однокомпонентными  датчиками:
    а) закрепить датчик на калибраторе с помощью шпильки или мастики;
    б) выбрать отображение третьоктавного спектра и усреднение 5 сек (либо Slow);
    в) на приборе, установить курсор на полосу частот, которая наиболее близка к частоте работы калибратора, обычно это 160 Гц;
    г) включить калибратор, выждать 10-20 секунд, сравнить показания с уровнем, выдаваемым калибратором по свидетельству. Если разница не превышает допустимой, проверка калибровки считается успешной.

    - при работе с трёхкомпонентными датчиками:
    а) закрепить датчик на калибратор таким образом,чтобы проверяемая ось датчика была направлена вдоль рабочей оси калибратора,
    б) выбрать отображение третьоктавного спектра и усреднение 5 сек (либо Slow);
    в) на приборе, установить курсор на полосу частот, которая наиболее близка к частоте работы калибратора, обычно это 160 Гц; 
    г) включить калибратор, выждать 10-20 секунд, сравнить показания с уровнем, выдаваемым калибратором по свидетельству. Если разница не превышает допустимой, калибровка считается пройденной.
    д) повторить пункты а-г для остальных осей вибродатчика.

     При работе с приборами Октава и Экофизика проверка калибровки считается пройдённой, если измеренное значение совпадает с уровнем калибратора в пределах  ±0,5 дБ.  Это допускаемое отклонение указано в методике выполнения прямых однократных измерений. Для большинства приборов Октава и Экофизика эта методика содержится в приложении к руководству по эксплуатации МИ ПКФ-12-006, а для остальных - непосредственно в руководстве по эксплуатации.