Система для поверки средств измерения давления на основе эталонных датчиков мида

SYSTEM FOR TESTING MEASUREMENTS OF PRESSURE ON THE BASIS OF REFERENCE MIDA SENSORS

SAVCHENKO E.G.1,
STUCHEBNICOV V.M.1
1 «MIDAUS» LLC
Ulyanovsk, 432012,
Russian Federation

Рассмотрена система для поверки, настройки и тестирования средств измерения давления, основанная на эталонном датчике давления МИДА-15-Э с цифровым интерфейсом обмена.

A system for checking, tuning and testing pressure measuring instruments based on the MIDA-15-E reference pressure sensor with a digital exchange interface is considered.

В промышленной группе (ПГ) МИДА разработана система для поверки, тестирования и настройки средств измерения давления (рис. 1). Система состоит из трех основных узлов:
1) пневматическая или гидравлическая (в зависимости от задаваемого давления) помпа;
2) эталонный датчик давления МИДА-15-Э;
3) цифровой мультиметр для измерения выходного сигнала испытуемого датчика с погрешностью измерения не хуже, чем 1/3 основной приведенной погрешности поверяемого датчика (рис. 1а). Представлена система сбора данных, использующаяся в ПГ МИДА, на основе высокоточного мультиметра Agilent 34970А, что дает возможность одновременного измерения до 10 приборов;
4) программное обеспечение МИДА, предназначенное для сбора данных с датчиков, расчета погрешностей и формирования протоколов и отчетов по результатам испытаний.
Главной частью данной системы является эталонный датчик давления МИДА-15-Э [1] с цифровым интерфейсом обмена. В этих датчиках используются тензопреобразователи на основе гетероэпитаксиальных структур «кремний на сапфире», что обеспечивает высокую точность, стабильность и надежность приборов [2].
Настройка и последующее считывание результатов измерений осуществляется посредством интерфейсов RS-485. Для взаимодействия с датчиками используется протокол Modbus. Следует отметить высокое быстродействие таких датчиков, достигаемое за счет применения производительного микроконтроллера и высокоскоростного аналого-цифрового преобразователя (АЦП).
Датчики МИДА-15-Э могут измерять избыточное (ДИ), абсолютное (ДА) давления, а также разрежение (ДВ) и избыточное давление-разрежение (ДИВ). В настоящее время в промышленной группе МИДА серийно производятся эталонные датчики давления МИДА-15-Э, которые обеспечивают суммарную погрешность <0,05 % в диапазоне температур от +10 0С до +40 0С.
Система работает по принципу сличения показаний эталонного и поверяемого датчиков. Давление задается с помощью помпы. Среда – воздух для давлений до 5 МПа или вода для давлений от 5 до 120 МПа. Программное обеспечение МИДА получает информацию о зафиксированных показаниях поверяемого прибора, показаниях эталона, рассчитывает погрешность, а также формирует заключение о пригодности или непригодности данного прибора к дальнейшей эксплуатации (рис. 2). В окне программы при поверке датчика давления отображаются текущие значения давления эталонного и поверяемого приборов, информация о поверяемом датчике и таблица с результатами поверки (фиксируются: давление, ток, рассчитанные значения погрешности и вариации поверяемого датчика).
Главной частью данной системы является эталонный датчик давления МИДА–15–Э с цифровым интерфейсом обмена. В этих датчиках используются тензопреобразователи на основе гетероэпитаксиальных структур «кремний на сапфире», что обеспечивает высокую точность, стабильность и надежность приборов.
В процессе поверки программа обеспечивает контроль метрологических характеристик. В случае возникновения ошибки при фиксации измерений (обрыв на линии связи, несоответствие выходного сигнала поверяемого датчика подаваемому давлению, большое расхождение метрологических характеристик от установленных пределов основной погрешности и вариации) программа выдает сообщение об ошибке. Это позволяет пользователю после устранения причин ошибки провести повторное измерение в данной точке и продолжить измерения в следующих точках.
Настройка и последующее считывание результатов измерений осуществляется посредством интерфейсов RS–485. Для взаимодействия с датчиками используется протокол Modbus. Следует отметить высокое быстродействие таких датчиков, достигаемое за счет применения производительного микроконтроллера и высокоскоростного аналого–цифрового преобразователя (АЦП).

После окончания процесса поверки программа формирует пакет документов (протокол поверки, свидетельство о поверке или заключение о непригодности) в выбранном поверителем формате и сохраняет данные поверки в базе данных.
Датчики МИДА–15–Э могут измерять избыточное (ДИ), абсолютное (ДА) давления, а также разрежение (ДВ) и избыточное давление–разрежение (ДИВ). В настоящее время в промышленной группе МИДА серийно производятся эталонные датчики давления МИДА–15–Э, которые обеспечивают суммарную погрешность <0,05 % в диапазоне температур от +10 0С до +40 0С.

ПГ МИДА рекомендует всем потребителям датчиков давления, в частности, датчиков давления МИДА-13П (рис.1б), применяемых в нефтяной промышленности, данную систему для настройки, проверки, поверки и контроля метрологических характеристик средств измерения давления в процессе их эксплуатации. Также систему можно использовать для измерения метрологических характеристик между периодическими поверками для обеспечения гарантированных точных показаний приборов.
Сегодня ПГ МИДА занимает собственные производственные площади, имеет практически замкнутый технологический цикл изготовления датчиков и других приборов, владеет самыми современными технологическими процессами, обеспечивающими выпуск высокоточных, надежных приборов. Механическая обработка титана и других металлов, включая автоматическое изготовление деталей; литье пластмасс; вакуумная пайка титана с сапфиром и нержавеющей сталью; аргонно-дуговая, лазерная сварка металлов; ультразвуковая сварка алюминия и кремния; поверхностный монтаж электронных плат – все это вместе с оригинальными конструкторско-технологическими решениями позволяет быстро осваивать новые приборы и выпускать их с высоким качеством и относительно низкой стоимостью. Успешная деятельность и развитие ПГ МИДА были бы невозможны без высококвалифицированных кадров, трудом которых создается наукоемкая, высокотехнологичная и конкурентоспособная продукция. Десятая часть сотрудников ПГ МИДА работает со времени образования ЗАО МИДАУС, треть имеют стаж работы более 15 лет. Практически на всех технологических операциях, определяющих качество датчиков, работают инженеры-технологи.

Сотни тысяч приборов МИДА работают в течение многих лет на самых разнообразных предприятиях промышленности, энергетики, транспорта, коммунального хозяйства в России и за рубежом. Крупнейшими потребителями датчиков МИДА в России являются предприятия нефтяной и газовой промышленности, энергетики, в том числе атомные электростанции, металлургии, химии и другие. Десятки тысяч преобразователей давления, начиная с 1995 г., были поставлены в США, Чехию, Китай, Индию, Южную Корею, Францию.
Система работает по принципу сличения показаний эталонного и поверяемого датчиков. Давление задается с помощью помпы. Среда – воздух для давлений до 5 МПа или вода для давлений от 5 до 120 МПа. Программное обеспечение МИДА получает информацию о зафиксированных показаниях поверяемого прибора, показаниях эталона, рассчитывает погрешность, а также формирует заключение о пригодности или непригодности данного прибора к дальнейшей эксплуатации.

На все виды деятельности имеются соответствующие лицензии Госстандарта, Госатомнадзора и Федерального горного и промышленного надзора Российской Федерации. Датчики МИДА сертифицированы Госстандартом России, имеют сертификаты взрывобезопасности, разрешены Госатомнадзором для применения в атомной энергетике.
В процессе поверки программа обеспечивает контроль метрологических характеристик. В случае возникновения ошибки при фиксации измерений (обрыв на линии связи, несоответствие выходного сигнала поверяемого датчика подаваемому давлению, большое расхождение метрологических характеристик от установленных пределов основной погрешности и вариации) программа выдает сообщение об ошибке.

Продукция ПГ МИДА отмечена многочисленными наградами национальных и международных конкурсов и выставок. Приборы являлись лауреатами (2001, 2003, 2004, 2008, 2010, 2013, 2014, 2017, 2019 г.г.) и дипломантами (2005, 2006, 2008 гг.) всероссийского конкурса «100 лучших товаров России», они отмечены Национальной маркой качества (2014 г.) и Знаком качества (2019 г.).
ПГ МИДА рекомендует всем потребителям датчиков давления, в частности, датчиков давления МИДА–13П, применяемых в нефтяной промышленности, данную систему для настройки, проверки, поверки и контроля метрологических характеристик средств измерения давления в процессе их эксплуатации. Также систему можно использовать для измерения метрологических характеристик междупериодическими поверками для обеспечения гарантированных точных показаний приборов.
Предприятия ПГ МИДА награждены дипломами и медалями победителя конкурса «100 лучших предприятий машиностроения России» 2002, 2005, 2011, 2012, 2013гг., двумя золотыми и одной серебряной медалями «За высокое качество. Новая эра» («For high quality. New millenium») американо-российской торгово-промышленной палаты (ARCCI) в 2005 г., золотым знаком качества «Российская марка» 2003 г., медалью победителя конкурса «Экологически безопасная продукция» 2003 г., Золотой медалью французского общества содействию развития национальной промышленности (2012 г.), дипломами и знаками «Лидер отрасли» (2016, 2017, 2018, 2019 г.г.).

Литература

1. Васьков Ю.А., Савченко Е.Г., Стучебников В.М. Цифровые датчики давления МИДА на основе структур «кремний на сапфире» // «ИСУП». 2020. № 6. С. 85 – 87.
2. Стучебников В.М. Структуры «Кремний на сапфире» как материал для тензопреобразователей механических величин // Радиотехника и электроника. 2005. № 6. С. 678 – 696.

References

1. Vas’kov Yu.A., Savchenko Ye.G., Stuchebnikov V.M. Tsifrovyye datchiki davleniya MIDA na osnove struktur «kremniy na sapfire» [Digital Pressure Sensors Based on Silicon on Sapphire Structures]. «ISUP» [ISUP], 2020, no. 6, pp. 85 – 87. (In Russian).
2. Stuchebnikov V.M. Silicon-on-Sapphire structures as a material for piezoresistive mechanical transducers - Journal of Communications Technology and Electronics, 2005, v50, No6, pp. 622-637

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


    Авторизация


    регистрация

    Савченко Е.Г.

    Савченко Е.Г.

    исполняющий обязанности начальника научно-исследовательской лаборатории

    ООО «МИДАУС»

    Стучебников В.М.

    Стучебников В.М.

    д.т.н., профессор, генеральный директор

    ЗАО «Микроэлектронные датчики и устройства»

    Просмотров статьи: 610

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru