Способ настройки, калибровки и поверки измерительного канала электромагнитного прибора неразрушающего контроля Советский патент 1990 года по МПК G01N27/90 

тапавливают нулевое показание прибора при отсутствии в первичном преобразователе образца. Эта операция осуществляется посредством регулировок амплитуды и фазы измерительных сигналов в обоих измерительных каналах прибора, в результате чего достигается равенство этих сигналов, Результат уравнивания сигналов определяется по нулевому показанию индикатора, например цифрового, в режиме контроля.

Затем в первичный преобразователь помещают нулевой образец порошковой проволоки, который состоит только из пустой оболочки и не содержит внутри шихты. Очевидно, что коэффициент заполнения такого образца равен нулю. После этого регулировкой амплитуды и фазы разностного измерительного сигнала на выходе сумматора сигналов обоих измерительных каналов прибора добиваются нулевого показания цифрового индикатора прибора в режиме компенсации. После выполнения этой операции скомпенсировано влияние оболочки порошковой проволоки на показания прибора, и на табло цифрового индикатора сохраняется нулевое показание как при отсутствии образца в первичном преобразователе, так и при наличии в нем оболочки порошковой проволоки (нулевого образца). После окончания настройки прибора вынимают из первичного преобразователя прибора нулевой образец и переходят к операциям подготовки к калибровке,

Для подготовки к калибровке необходимо создать групповую меру коэффициента заполнения, которая может быть реализована на основе совокупности образцов контролируемой проволоки. Невозможность использования рабочей меры коэффициента заполнения в виде одного образца объясняется тем, что нельзя установить действительное значение такой меры, не разрушая образца,, поскольку единственным методом поверки меры является весовой метод. По этому методу образец в процессе поверки разрушается, что исключает возможность его дальнейшего использования в качестве меры. Единственным выходом для преодоления создавшегося противоречия является создание групповой меры коэффициента заполнения.

Для создания 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 для формирования групповой меры, определено на основе экспериментальных исследований разброса значений коэффициента заполнения для 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 рекомендуется изогнуть под прямым углом в точке, лежащей на расстоянии 0,25 S0 от любого из его концов, где S0 - длина образца, при этом S0 рекомендуется выбирать равной 2 Sn, где Sn - длина первичного преобразователя.

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

Далее определяют границы диапазона разброса значений показаний прибора (в условных единицах) для исследованных образцов, определяя при анализе массива минимальное и максимальное

515

показания цифрового индикатора из име ющихся в массиве значений,

Затем формируют первую групповую меру коэффициента заполнения из m однородных образцов, где m 4-6, отбирая из совокупности 1 исследованных образцов такие, для которых абсолютные значения показаний прибора лежат вблизи минимального показания и при этом их расхождение не превышает единицы последнего разряда цифрового индикатора прибора.

Аналогичным образом формируют вторую групповую меру коэффициента заполнения также из гп однородных образцов, отбирая из совокупности оставшихся (1-т) образцов такие, для которых абсолютные значения показаний прибора лежат вблизи максимального показания и при этом их расхождение не превышает единицы последнего разряда цифрового индикатора прибора. Тем самым обеспечивается высокая однородность подбора образцов, входящих в первую и вторую групповые меры, по коэффициенту заполнения. Однородность при этом определяется чувствительностью и разрешающей способностью прибора.

В случае нарушений технологического процесса при изготовлении проволоки, из которой нарезаны образцы, может сложиться ситуация, при которой из первоначального количества 1 образцов невозможно выбрать 2 m образцов, удовлетворяющих указанным условиям, вследствие слишком большой дисперсии значений коэффициента заполнения. В таком случае увеличивают объем выборки из 1 образцов, например, удваивая ее до 7 ех пор, пока из исследованного количества не получено 2 m однородных образцов.

Далее в произвольном порядке отбирают из первой и второй групповых мер по q из га образцов, составляющих эти групповые меры, где q 0,5 m, и отделяют от каждого из образцов первой групповой меры участки, находящиеся при измерении вне первичного преобразователя, прибора. Этим достигается повышение достоверности результата, поскольку исключаются участки, не влияющие на результат измерения при помощи прибора, но влияющие на резуль- тат измерения весовым методом.

Л s6

где j 1,,.q, весовым методом, разрушают каждый из q образцов первой групповой меры, отделяя при этом оболочку порошковой проволоки от содержащей, ся внутри нее шихты, измеряют массу

1CJ

оболочки каждого из g разрушенных образцов первой групповой меры весовым методом. После этого опреде- ляют действительные значения К«,: коэффициента заполнения 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 вычисляют среднее арифметическое значение К ч коэффициента заполнения из лученньк весовым методом q значений Кцз j и принимают полученное среднее значение К 1 за действительное значение коэффициента заполнения q однородных образцов, входящих в состав первой групповой меры. Исходя из того, что предварительно все образцы в составе групповой меры проверены на однородность, присваивают оставшимся неразрушеннымиq образцам первой групповой меры получен- jЈ.

ное значение К коэффициента заполнения. Аналогичные операции совершают и с образцами второй групповой меры: отделяют от каждого из q образцов второй групповой меры участки, находящиеся при измерении вне преобразователя прибора, измеряют массу Piou/. каждого из q образцов второй групповой меры, где j 1...q, весовым методом. Для этого разрушают каждый из q образцов второй групповой меры, отделяя при этом оболочку порошковой проволоки от содержащейся внутри нее шихты, измеряют массу оболочки каждого из q разрушенных образцов второй групповой меры весо- вым методом, определяют действительные значения кг коэффициента заполнения каждого из q,разрушенных образцов второй групповой меры по формуле:

т,- . Р 4ош i - Pio

К 2, - р

2 ош j

100%,

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для метрологического обеспечения технических средств неразрушающего электромагнитного контроля коэффициента заполнения порошковой проволоки. Повышение точности настройки, поверки и калибровки при контроле коэффициента заполнения порошковой проволоки шихтой достигается путем формирования 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, входящие в одну групповую меру, обеспечивают показания цифрового индикатора прибора, отличающиеся не более чем на единицу последнего разряда. Половину образцов каждой групповой меры разрушают и весовым методом определяют средний коэффициент К заполнения порошковой проволоки шихтой для каждой групповой меры. Полученные значения К присваивают неразрушенным образцам соответствующей групповой меры. Прибор калибруют с помощью аттестованных таким образом образцов, а с помощью остальных образцов после измерения их К прибором и определения К весовым методом находят погрешность прибора во всем диапазоне измерений. 5 з.п. ф-лы.

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

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

фидиента заполнения q однородных образцов, входящих в состав второй групповой меры. Аналогично, исходя из однородности образцов, приписывают оставшимся неразрушенными образцам второй групповой меры полученное зна 4с

чение К.g коэффициента заполнения.

Для калибровки прибора помещают в его первичный преобразователь один (любой) из q образцов, составляющих первую групповую меру, вставляя образец в преобразователь до упора, и калибруют прибор в начале рабочего диапазона посредством регулировки напряжения источника постоянного смещения, которое суммируется с разностным сигналом двух измерительных каналов приборад устанавливая при этом показание цифрового индикатора прибора, равное значению К 1 , Затем вынимают из преобразователя прибора первый калиброванный образец, входящий в состав первой групповой меры, вставляют 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 осуществляется посредством регулировки коэффициента усиления усилителя измерительного сигнала, представляющего собой сумму разност- ного сигнала двух измерительных кана лов прибора и напряжения источника постоянного смещения, устанавливая при этом показания цифрового индикатора прибора, равное значению К . После этого вынимают из первичного преобразователя прибора второй калибровочный образец, входящий в состав второй групповой меры. Калибровка прибора по двум точкам (в начале и конце диапазона) окончена.

В первом случае при регулировке характеристика преобразования прибора параллельно смещается по оси ординат, во втором случае изменяется ее наклон (крутизна).

После выполнения перечисленных операций прибор настроен, откалибро- ван и готов для выполнения контроля (измерения) коэффициента заполнения порошковой проволоки. При этом основная погрешность прибора в точках калибровки, т.е. при значениях вводного (контролируемого) параметра, равТГ Г

ных К

К

г

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

п

К коэффициента заполнения. Эта

5

0

5

0

5

0

5

0

5

погрешность может быть количественно оценена через погрешность поверки групповой меры, которая предварительно произведена гораздо более точным весовым методом. Наиболее существенными факторами, определяющими значение этой погрешности, являются точность используемых весов, количество образцов, составляющих групповую меру, и степень их идентичности по коэффициенту заполнения.

Для поверки прибора необходимо получить в установленной действующим стандартом форме оценки его точностных характеристик в рабочем диапазоне измерения. При необходимости получения поправочной кривой (или таблицы поправок) желательным является та:оке получение оценок погрешности прибора в п точках диапазона. Предварительно определяют по известным методикам число п поверяемых точек. Для получения оценок погрешности в этих точках можно использовать образцы, набранные ранее для формирования групповой меры. Для этого из совокупности (1 - - 2 т) исследованных образцов (из оставшихся после отбора для групповой меры) отбирают п образцов, где п - количество поверяемых точек в рабочем диапазоне. Отбор этих образцов производится таким образом, чтобы полученные при первичном контроле однородности 1 образцов показания прибора по возможности более или менее равномерно распределены по рабочему диапазону (в диапазоне изменения их значений) между определенными ранее минимальным и максимальным показаниями. При этом в число п отобранных образцов включают по одному образцу из числа входящих в первую и вторую групповые меры, а также образцы с минимальным и максимальным показаниями прибора. После этого задаются значением доверительной вероятности, с ко торой основная абсолютная погрешность прибора в каждой поверяемой точке находится в интервале с нижней йц и верхней 4fc границами. Это значение выбирается произвольно, исходя из требований пользователя. Затем определяют число Р измерений в каждой точке рабочего диапазона (по извест11- ным методикам, исходя из выбранного значения доверительной вероятности и предположения о нормальности закона распределения погрешности). После этого вставляют до упора каждый из п отобранных образцов в первичный преобразователь прибора Р раз. При этом всякий раз фиксируют показания К- цнфрового индикатора прибора, где i 1...п, К 1...Р. Эти показания отражают измеренные значения коэффициента заполнения для каждого из п образцов. Затем формируют из полученных значений двухмерный массив данных Далее отделяют от каждого из п отобранных образцов участки, находившиеся при изменении вне первичного преобразователя прибора, измеряют массу Рои/; каждого из п образцов весовым методом, разрушают каждый из п образцов, отделяя при этом оболочку порошковой проволоки от содержащейся- внутри нее шихты, и измеряют массу Р0: оболочки каждого из п образцов методом. Действительное значение К й : коэффициента заполнения каждого из п образцов вычисляют по формуле

- °ц i

- Р

100%.

сам

На основании полученных данных определяют в каждой из п поверяемых точек рабочего диапазона прибора Р реализаций погрешности в этой точке по

формуле Д ь к ; k кЯл а затем определяют в каждой из п поверяемых точек рабочего диапазона прибора статистическую оценку систематической составляющей Ј абсолютной погрешности по формуле

Ч

р L

;v

В каждой из п поверяемых точек рабочего диапазона прибора также определяют и статистическую оценку ,, случайной составляющей абсолютнрй , погрешности по формуле

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

&(л:мГ ,k-As.)(p-i).

Исходя из. этих оценок, определяют в каждой из п поверяемых точек рабочего диапазона прибора значения нижДи и вегхней Да. границ интерва- к;°) ..

ней

ла,

в котором с заданной ранее доверительной вероятностью находится 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 принятого-значения доверительной вероятности и числа Р измерений в каждой из п поверяемых точек-. На заключительном этапе нормируют основную абсолютную погрешность прибора двучленной формулой, аппроксимируя линейной зависимостью полученную при поверке зависимость погрешности прибора от контролируемого параметра, Кроме того, составляют индивидуальную таблицу поправок для поверяемого прибора в зависимости от контролируемого параметра с указанием значения доверительной вероятности, а также нижней JK. и верхней Л&.границ интервала, в котором с заданной доверительной вероятностью находится значение основной абсолютной погрешности прибора в каждой поверяемой точке его рабочего диапазона. Таким может быть построен график поправочной кривой, при помощи которой вводят поправки к показаниям прибора во время его эксплуатации.

После выполнения 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 вероятности.

Способ позволяет также получить при поверке прибора его обобщенную информационно-метрологическую характеристику, преимуществом которой является возможность объединить в одном показателе основные метрологические характеристики, рабочий диапазон измерения, основную погрешность, разрешающую способность.

Такой характеристикой является количество измерительной информации,

полученное на выходе измерительного канала прибора в результате одного измерения. Поэтому определяют для дои из п поверяемых точек рабочего

диапазона измерения нижнее I(K)U и

i

верхнее 1(К)В. значения 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 значения в битах количества измерительной информации, получаемой на выходе измерительного канала прибора при одном измерении;

соответственно верхняя и нижняя границы рабочего диапазона измерения прибора, выраженные в еди. ницах контролиру емого параметра; q - значение ступени квантования, также выраженное в единицах измерения контроли- руемого параметра. i

Формула изобретения

0

5

0

25

30

35

40

45

50

55

из m образцов групповой меры разрушающим методом значения контролируемого параметра и принимают за действительное значение контролируемого параметра в групповой мере-образцов среднее значение контролируемого параметра в q разрушенных образцах, отличающийся тем, что, с целью повышения точности настройки, калибровки и поверки при контроле коэффициента заполнения порошковой проволоки шихтой, первую групповую меру фор мируют из образцов с полученными для них показаниями прибора вблизи минимального значения для всей выборки, значения контролируемого параметра - коэффициента заполнения порошковой проволоки шихтой - определяют весовым методом, дополнительно аналогичным образом, формируют вторую групповую меру из образцов с полученными для них показаниями прибора вблизи максимального значения для всей выборки и определяют 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 показаниями прибора, равномерно распределенными в диапазоне измерения, включая образцы первой и второй групповых мер и образцы с минимальным и максимальным значениями контролируемого параметра, определяют в каждом из п образцов коэффициент заполнения порошковой проволоки шихтой весовым методом и получают для каждой из п поверяемых точек рабочего диапазона прибора значения нижней н и верхней

ДВ| границ интервала, в котором с заданной доверительной вероятностью находится значение основной абсолютной погрешности прибора, аппроксимируют зависимость погрешности прибора от контролируемого параметра и составляют таблицу поправок для поверяемого прибора в зависимости от контролируемого параметра с указанием значения доверительной вероятности, а также нижней и верхней границ интервала, в котором с заданной доверительной вероятностью находится значение основной абсолютной погрешности прибора в каждой поверяемой точке его рабочего диапазона, определяют информацией13

ную оценку прибора для каждой из поверяемых точек рабочего диапазона.

0,5 га.

Редактор Н. Бобкова

Составитель П. Шкатов

Техред Л.Сердюкова Корректор Т. Малец

Заказ 2007

Тираж 512

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

158024514

значения 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 значения в битах количества измерительной информации, получаемой на выходе измерительного канала прибора при одном измерении, соответственно верхняя и нижняя границы рабочего диапазона измерения прибора, выраженные в единицах контролируе мого параметра; значение ступени квантования, также выраженное в единицах измерения контролируемого параметра.

Подписное