Аппаратура Цензурка-УМ

Назначение

Аппаратура «Цензурка-УМ» предназначена для оперативного автоматизированного измерения электрических параметров преобразователей многоканальных гидроакустических антенн любого типа: частоты резонанса и антирезонанса, сопротивления на частоте резонанса, емкости на низкой частоте, тангенса угла диэлектрических потерь.

Измерение параметров пьезопреобразователей осуществляется в трех режимах:

- динамическом режиме (измерение параметров в резонансной области частот);

- квазистатическом режиме (измерение параметров на частотах 100 Гц и 1000 Гц);

- измерения внутреннего сопротивления и сопротивления изоляции в режиме подачи постоянного напряжения 100 В.

Описание

Принцип измерений, реализованный в аппаратуре «Цензурка-УМ», показан на рисунке 1.

।________ Uo

П Ro

Т U

Т Z

Рисунок 1

U0 - опорное напряжение, U - падение напряжения на пьезоэлементе, R0 - резистор, Z - комплексный импеданс пьезопреобразователя

В аппаратуре реализован цифровой способ измерений, позволяющий возбуждать пьезопреобразователь широкополосным сигналом, спектр которого охватывает заданную область частот. В качестве такого сигнала в аппаратуре «Цензурка-УМ» используется сигнал с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ).

ЛЧМ сигнал формируется в ЭВМ программно в виде массива длиной N Напряжения Uo(t) и U(t) подаются на вход двухканального аналого-цифрового преобразователя (АЦП), а полученные таким образом отсчеты - через буферное запоминающее устройство в управляющую ЭВМ, где подвергаются дискретному преобразованию Фурье с помощью алгоритма быстрого преобразования Фурье. В результате получаются два комплексных массива длиной N/2 каждый, соответствующие значениям Uo(®) и U(®) на частотах

f [k] = kFd/N, k = 0,* ,N/2. Значения комплексной проводимости в полосе частот от 0 до Fd/2 рассчитываются с использованием измеренных величин.

Принцип работы при квазистатических измерениях на частотах 100 Гц и 1000 Гц аналогичен, только в качестве АЦП используется 16-ти разрядный АЦП (относительно медленно действующий), который подключается к измерительному резистору Ro с помощью коммутатора входов.

Для расчета требуемых параметров преобразователя используется многоконтурная эквивалентная схема, динамическая часть которой состоит из нескольких соединенных

параллельно RLC-цепочек. Количество контуров эквивалентной схемы определяется по числу максимумов активной составляющей проводимости в заданной полосе частот.

Для измерения сопротивления изоляции и сопротивления постоянному току контролируемого пьезопреобразователя используется изолирующий усилитель. Измерения проводятся при подаче постоянного напряжения +100 В на пьезопреобразователь. При необходимости перед измерением проводится выдержка напряжения 100 В в течение 1 мин (длительность выдержки задается программным путем).

Аппаратура «Цензурка-УМ» (рисунок 2) является переносной аппаратурой и состоит из двух алюминиевых корпусов чемоданного типа. Первый переносной корпус представляет собой блок измерительно-коммутационный с управляющей ЭВМ, во втором находятся: устройства соединительные ко всем контролируемым изделиям, устройства для поверки аппаратуры, а также эксплуатационная документация. Управляющая ЭВМ (ноутбук совместимый с персональными компютерами фирмы IBM) с операционной системой Windows имеет специальное программное обеспечение (СПО), реализующие функции управления работой аппаратуры «Цензурка-УМ», обработки результатов измерений, отображения измеренной и обработанной информации, ведения баз данных для контролируемых пьезопреобразователей.

Блок измерительно-коммутационный (БИК) представляет собой алюминиевый корпус чемоданного типа с органами управления и индикации на лицевой панели, где также расположены разъемы для подключения пьезопреобразователей и антенн. В состав аппаратуры входят наборы эквивалентов элементов гидроакустических антенн и блок RC цепей, устройство соединительное универсальное. На передней панели БИК находиться управляющая ЭВМ.

Рисунок 2 - Внешний вид аппаратуры «Цензурка-УМ»

Рисунок 3 - Панель передняя блока измерительнокоммутационного.

1 - место пломбировки. Технические требования по ГОСТ 18680-73. Пломбировать замазкой уплотнительной У-20 ТУ 38-105357-85.

Программное обеспечение

Программное обеспечение аппаратуры «Цензурка-УМ» состоит из кода программы. ПО является устанавливаемым дистрибутивом ПО (файл SetupCUM_ver.2.0.1.exe), который предустанавливается при поставке аппаратуры. ПО аппаратуры исполняется на процессоре управляющей ПЭВМ. ПО аппаратуры рассматривается как метрологически значимое.

ПО аппаратуры “Цензурка-УМ”, предназначено для решения следующих основных задач:

- расчет параметров эквивалентной схемы преобразователя в окрестности резонанса;

- расчет электрофизических параметров преобразователя;

- взаимодействие с оператором, отображение и сохранение результатов измерений, в том числе в графическом виде;

- накопление в базе данных результатов измерений, формирование, отображение и сохранение отчетов о результатах измерений, в том числе и гистограммных, получение их твердой копии.

Таблица 1

Уровень защиты ПО аппаратуры соответствует уровню «С».

Коды программы не могут быть модифицированы простыми программными средствами (защита на уровне структуры двоичного файла при его компиляции в среде разработки). В кодах ПО присутствует процедура контроля за контрольной суммой исполняемого файла. При запуске ПО аппаратуры происходит проверка текущей контрольной суммы кода программы с записанной контрольной суммой. В случае отличия этих контрольных сумм программа аппаратуры останавливается и на экран выводится сообщение об ошибке проверки контрольной суммы. Метрологически значимая часть ПО аппаратуры и измеренные данные достаточно защищены с помощью специальных средств защиты от преднамеренных и не преднамеренных изменений.

Технические характеристики

Диапазон рабочих частот, кГц                                          0,3 - 500

Диапазон измерения активной составляющей полного

электрического сопротивления на частоте резонанса, Ом                      5 - 104

Диапазон измерения косинуса разности фаз между током и напряжением                                                     0 - 1

Диапазон измерения сопротивления изоляции и внутреннего

сопротивления постоянному току, Ом                                      103 - 1010

Диапазон измерения электрической емкости

на частоте 100 Гц и 1000 Гц, Ф                                                    5х10-10-5х10-7

Диапазон измерения тангенса угла диэлектрических потерь, %           1 - 100

Диапазон измерения динамической емкости, Ф                          (0,5-50)х10-9

Диапазон измерения динамической индуктивности, мГ                 0,5 -15

Диапазон определяемых значений добротности                        2 - 600

Диапазон определяемых значений коэффициента

электромеханической связи                                                    0,1 - 0,7

Пределы допустимой относительной погрешности

установки частоты, %

Пределы допустимой относительной погрешности

измерения активной составляющей полного электрического

сопротивления на частоте резонанса

для диапазона 5-10 Ом, %

для диапазона 10-104 Ом, %

Пределы допустимой относительной погрешности

измерения косинуса разности фаз между током и напряжением, %

Пределы допустимой относительной погрешности измерения

сопротивления изоляции и сопротивления постоянному току

для диапазона 103-106 Ом, %

для диапазона 106-1010 Ом, %

Пределы допустимой относительной погрешности измерения

электрической емкости на частоте 100 Гц и 1000 Гц, %

Пределы допустимой относительной погрешности

измерения тангенса угла диэлектрических потерь

для диапазона 0,01 - 0,06, %

для диапазона 0,06 - 1,0, %

Пределы допустимой относительной погрешности

измерения динамической емкости, %

Пределы допустимой относительной погрешности

измерения динамической индуктивности, %

Пределы допустимой относительной погрешности определения добротности, %

Пределы допустимой относительной погрешности определения коэффициента электромеханической связи, %

Электрическая изоляция выдерживает без пробоя и поверхностного перекрытия испытательное напряжение синусоидальной формы частотой

50 Гц между сетевыми цепями и корпусом изделия:

- при нормальных условиях, В, не менее

Электрическое сопротивление изоляции между цепями питания

изделия и его корпусом, не менее:

- в нормальных условиях применения, МОм

Электрическое сопротивление между заземляющим контактом

сетевой вилки и корпусом изделия, не более, Ом

Время установления рабочего режима, мин, не более

Время непрерывной работы в нормальных условиях, ч, не менее

при питании от сети переменного тока:

- напряжением, В                                                      220+22

- частотой, Гц

Нормальные условия применения:

температура окружающего воздуха                                     (25 + 5) °С

относительная влажность воздуха                                      (60 + 20) %

Потребляемая мощность при номинальном напряжении:

- блока измерительного-коммутационного, В •А, не более                     100

- управляющей ЭВМ - приводится в документации на это изделие

Масса аппаратуры «Цензурка-УМ»:

- блок измерительно-коммутационный, кг, не более                          14

Габаритные размеры аппаратуры «Цензурка-УМ»:

- блок измерительно комутационный (дхшхв), мм, не более              500^355x210

- габаритные размеры управляющей ЭВМ и печатающего устройства приводятся в документации на эти изделия.

Максимальное количество каналов коммутации - 21 «плюсовых» и 21 «минусовых» контактов или 28 «плюсовых» и 14 «минусовых» контактов со схемой подключения, соответствующей схеме подключения измеряемой гидроакустической антенны. Общее количество контактов входного разъема - 45 контактов.

Технические характеристики устройства соединительного универсального:

- переходное затухание между каналами, не менее, дБ                   -50.

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится методом металлографии на лицевую панель блока измерительно-коммутационного аппаратуры «Цензурка-УМ» и типографским методом на титульные листы эксплуатационной документации.

Комплектность

В комплект поставки входят:

- первый корпус чемоданного типа, в котором находятся:

- блок измерительно-коммутационный 68.90.01.00.000;

- управляющая ЭВМ (устройство управления, сбора, обработки информации и автономного питания);

- второй корпус чемоданного типа, в котором находятся:

- устройства соединительные для подключения гидроакустических антенн 8 шт.

- блок элементов для поверки 68.90.03.00.000;

- блоки эквивалентов элементов гидроакустических антенн - 6 шт;

- программное обеспечение, установленное в ЭВМ и реализующее заданные функции;

- паспорт 68.90.00.00.000 ПС;

- руководство по эксплуатации 68.90.00.00.000 РЭ;

- методика поверки 68.90.00.00.000 МП;

Поверка

осуществляется по документу 68.90.00.00.000 МП «Аппаратура «Цензурка-УМ». Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФБУ «Ростовский ЦСМ» «23» сентября 2013 г.

Перечень основного оборудования необходимого для поверки аппаратуры

« Цензурка-УМ» представлен в таблице 2.

Таблица 2

Сведения о методах измерений

Сведения о методах измерений изложены в руководстве по эксплуатации «Аппаратура «Цензурка-УМ» 68.90.00.00.000 РЭ.

Нормативные документы

ОСТ 11 044-87 Материалы пьезокерамические. Технические условия.

ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия.

Рекомендации к применению

Применяются вне сферы государственного регулирования обеспечения единства измерений.