Главная // Актуальные документы // Методические указанияСПРАВКА
Источник публикации
М.: Издательство стандартов, 1984
Примечание к документу
По информации, приведенной в Каталоге замененных нормативных документов в области метрологии (по состоянию на 01.03.2016), данный документ отменен без замены другим межотраслевым нормативным документом.
Название документа
"МИ 396-83. Методические указания. Калориметры изотермические термоэлектрические для термокинетических измерений. Методы и средства поверки"
"МИ 396-83. Методические указания. Калориметры изотермические термоэлектрические для термокинетических измерений. Методы и средства поверки"
КАЛОРИМЕТРЫ ИЗОТЕРМИЧЕСКИЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
ДЛЯ ТЕРМОКИНЕТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ.
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЕРКИ
МИ 396-83
Методические указания распространяются на калориметры изотермические для термокинетических измерений в функции времени тепловой мощности длительного взаимодействия веществ в изотермическом режиме и устанавливают методы и средства их первичной и периодической поверок.
Поверке в соответствии с настоящими методическими указаниями подлежат
рабочие калориметры как специализированные изотермические, так и
сканирующие, применяемые в изотермическом режиме измерения, содержащие
термостатируемый терморегулятором двухкамерный, дифференциальный,
калориметрический блок, вольтметр (потенциометр) класса не менее 0,05 в
качестве вторичного показывающего или регистрирующего прибора, и
характеризуемые в технических условиях и эксплуатационной документации
пределами измерения тепловой мощности от P до P , номинальной
min max
температурой измерения t или границами температурного диапазона измерений
н
от t до t , допускаемыми пределами чувствительности E , усредненной
min max max
постоянной времени K , термической неоднородностью ТЭТА K , а также
max max
и
допускаемым пределом инструментальной статической погрешности ДЕЛЬТА P
max
и
>= 0,5% ( ДЕЛЬТА P >= 0,5%).
max
Калориметры должны поверяться органами ведомственной метрологической службы. Первичная поверка должна производиться при выпуске калориметра из производства. Периодическая поверка должна производиться при эксплуатации калориметра один раз в год, а также после демонтажа-монтажа калориметра и после ремонта калориметра, включая ремонт и (или) замену терморегулятора и комплектующих средств измерений.
Примечания:
1. Отсутствующие технические и метрологические характеристики серийного типа калориметра или калориметра единичного изготовления должны быть определены при метрологической аттестации типа калориметра (единичного калориметра).
2. Частные методики поверки серийных типов калориметров и калориметров единичного изготовления должны основываться на положениях настоящих методических указаний, конкретизированных, со ссылкой на настоящие МУ применительно к конкретному серийному типу калориметра либо к конкретному калориметру единичного изготовления.
1. ОПЕРАЦИИ И СРЕДСТВА ПОВЕРКИ
1.1. При проведении поверки должны выполняться операции и применяться средства поверки, указанные в таблице.
┌────────────────────────┬────────────┬───────────────────────────────────┐
│ Операции │Номер пункта│ Средства поверки и их │
│ │методических│ нормативно-техническая │
│ │ указаний │ характеристика │
├────────────────────────┼────────────┼───────────────────────────────────┤
│Внешний осмотр и │
3.1 │- │
│проверка комплектности │ │ │
│Определение технических │
3.2 │Комплектный блок нагревательный со │
│и метрологических │ │встроенным нагревательным резисто- │
│характеристик │ │ром R класса не более 0,1 - 2 шт. │
│калориметра: │ │ н │
│ определение │
3.2.6 │Комплектный источник калиброванной │
│ чувствительности E │ │мощности нагрева калориметра P │
│ │ │ max │
│ │ │класса не более 0,1 │
│ определение усредненной│
3.2.7 ┐ │Компаратор напряжений типа Р3003 │
│ постоянной времени K │ │ │до 11,1 В класса 0,005 по │
│ определение термической│
3.2.8 │ │ТУ 25-04.3771-79 с нормальным │
│ неоднородности ТЭТА K │ │ │элементом насыщенным типа Х480 │
│ определение │
3.2.9 ┘ │класса 0,005 по ТУ 25-04.3220-80 │
│ инструментальной │ │Секундомер 2-го класса с кратностью│
│ статической погрешности│ │30 мин. │
│ и │ │ │
│ ДЕЛЬТА P │ │ │
└────────────────────────┴────────────┴───────────────────────────────────┘
Примечания:
1. Вместо компаратора напряжений типа Р3003 с нормальным элементом типа Х480 может быть применен двухрядный потенциометр типов Р37; Р308; Р309; Р345; Р363 класса 0,01 - 0,005 с делителем напряжения 1, 10 типа Р35 класса 0,005 и нормальным элементом типа НЭ-65 класса 0,005.
2. При наличии встроенного в основную камеру калориметрического блока
нагревательного резистора R пользуются этим резистором, предварительно
н
измерив его номинальное значение с помощью моста сопротивлений класса не
более 0,1.
3. При отсутствии комплектных нагревательных блоков и встроенных в
камеры нагревательных резисторов R изготавливают нагревательные блоки со
н
встроенными нагревательными резисторами R класса не более 0,1, причем
н
наружные размеры нагревательных блоков должны отвечать внутренним размерам
камер по скользящей посадке, теплоемкость нагревательного блока должна быть
близка к теплоемкости испытуемых объектов в реакционной ячейке, подводящие
к R провода на участке прохождения через калориметрический блок должны
н
иметь диаметр не более 0,1 мм, а термостойкость нагревательного блока
должна превышать верхнюю границу t температурного диапазона измерений.
max
4. При применении комплектного источника калиброванной мощности
определяют действительное значение мощности нагрева P , измерив
max
компаратором Р3003 падение напряжения U на нагревательном резисторе R
max н
2
при пробном нагреве и определив значение P = (U /R ).
max max н
Схема нагрева калориметра
(не приводится)
5. При отсутствии (или неисправности) комплектного источника
калиброванной мощности нагрева P используют схему нагрева калориметра,
max
показанную на рисунке, со стабилизированным источником питания 9,9 В типа
Б5-44 (либо Б5 - любого индекса; либо набор не менее 9,9 В сухих батарей
емкостью не менее 300 А х ч), с магазином сопротивлений 0,1 - 99999,9 Ом
типа Р-33 (либо типа МСР-60; МСР-63; либо переменный резистор типа СП5 -
многооборотный), с катушкой сопротивлений R = 10,0 Ом класса 0,01 типа
н
Р331, с резистором-заместителем R = R и с тумблером-переключателем S1
с н
НАГРЕВ-ЗАМЕСТИТЕЛЬ.
2.1. При проведении поверки должны соблюдаться нормальные климатические условия согласно
ГОСТ 8.395-80.
2.2. При проведении поверки должны соблюдаться требования эксплуатационной документации калориметра, включая требования по наладке калориметра.
2.3. Поверка должна производиться при номинальной температуре измерения
t , а в случае, предусмотренном техническими условиями, - при минимальной
н
t и при максимальной t температурах температурного диапазона
min max
измерений.
2.4. Калориметр, предназначенный для применения также и в качестве интегрирующего, должен быть поверен сначала согласно МИ 397-83 как интегрирующий калориметр.
3.1. Внешний осмотр и проверка комплектности.
3.1.1. При внешнем осмотре проверяется маркировка, отсутствие повреждений и целостность покрытий, четкость надписей и обозначений. Проверяется соответствие комплектности калориметра указаниям его технических условий и эксплуатационной документации.
3.2. Определение технических и метрологических характеристик.
3.2.1. В камеры калориметрического блока помещают нагревательные блоки
с нагревательными резисторами R и подсоединяют нагревательный блок
н
основной камеры к невключенному на нагрев комплектному источнику
калиброванной мощности нагрева P , а при отсутствии такого источника -
max
согласно показанной на рисунке схеме нагрева калориметра с переключателем
S1 в положении ЗАМЕСТИТЕЛЬ.
Подготавливают к работе комплектный источник калиброванной мощности
P , а при отсутствии такого источника - схему нагрева калориметра
max
согласно рисунку, для чего подсоединяют вход U калориметра Р3003 к
2
потенциальным выводам катушки сопротивлений R = 10,0 Ом типа Р331.
н
Вычисляют требуемый ток нагрева i (в А) по формуле:
н
___________
н max н
где:
P - верхний предел измерения тепловой мощности, Вт;
max
R - значение сопротивления нагревательного резистора, Ом (если в
н
технических условиях и эксплуатационной документации калориметра указан
верхний предел измерения удельной тепловой мощности P в Вт/г,
max
испытуемого вещества массы m в г, то значение P вычисляют по формуле
max
P = m х P ). Устанавливают на переключателе декад Х компаратора Р3003
max max 2
значение падения напряжения V (в В) на катушке сопротивлений номинала R =
к к
10,0 Ом
к н к
и регулированием магазина сопротивлений Р33 добиваются нулевого
показания нуль-индикатора компаратора Р3003 в режиме измерения U ; Х на
2 2
пределе 1 мВ и затем до конца поверки повторяют указанную операцию не реже
чем через каждые 20 - 30 мин.
Подсоединяют вход U компаратора Р3003 непосредственно ко входу
1
вторичного прибора - вольтметра (потенциометра).
3.2.2. Дожидаются установления начального теплового равновесия
п
калориметра, пока не станет постоянным во времени V = const (у ряда типов
0
п
калориметров V = 0) результат измерения компаратора Р3003 в режиме
0
измерения U ; Х на пределе М х 100 мкВ, где М - коэффициент усиления
1 1
предварительного усилителя калориметра (у калориметров, не имеющих
предварительного усилителя, полагают М = 1). Фиксируют при этом также
п п
постоянный во времени U = const ( U = 0) результат измерения вторичного
0 0
прибора - вольтметра (потенциометра) калориметра.
3.2.3. Проводят пробный нагрев калориметра тепловой мощности P от
max
комплектного источника калиброванной мощности либо с помощью показанной на
рисунке схемы нагрева калориметра, переведя переключатель S1 в положение
НАГРЕВ.
Дожидаются установления динамического теплового равновесия калориметра,
п
пока не станут постоянными во времени результат измерения V = const
н
п
компаратора Р3003 в режиме измерения U ; Х на пределе М х 100 мкВ и U
1 1 н
вторичного прибора - вольтметра (потенциометра) калориметра.
Вычисляют, соответственно, 0,05-ю (V ), 0,15-ю (V ), 0,85-ю
0,05 0,15
п п
(V ) и 0,95-ю (V ) (в В) доли приращения напряжения ( V - V ) по
0,85 0,95 н 0
формулам:
п п п п
V = 0,05 х ( V - V ); (3) V = 0,15 х ( V - V ); (4)
0,05 н 0 0,15 н 0
п п п п
V = 0,85 х ( V - V ); (5) V = 0,95 х ( V - V ), (6)
0,85 н 0 0,95 н 0
п
где V - выходной сигнал калориметра в состоянии начального теплового
0
равновесия, определенный согласно
п. 3.2.2. Затем нагрев калориметра
прекращают.
3.2.4. Измерив по восстановлении начального теплового равновесия
п
согласно
п. 3.2.2 первичные сигналы калориметра V = const компаратором
0
п
Р3003 и U = const вторичным прибором - вольтметром (потенциометром) и
0
отключив дифференцирующее звено, снова нагревают калориметр согласно п.
3.2.3. Включив секундомер, последовательно устанавливая на переключателе
декад X компаратора Р3003 значения напряжений V ; V ; V ; V и
1 0,05 0,15 0,85 0,95
п п
измеряя секундомером соответствующие моменты времени тау ; тау ;
0,05 0,15
п п
тау ; тау (в секундах), к которым показания нуль-индикатора Р3003
0,85 0,95
в режиме измерения U ; Х на пределе М х 100 мкВ, соответственно, доходят
1 1
до нуля, после чего выключают секундомер.
Дожидаются установления динамического теплового равновесия согласно п.
п
3.2.3, измерив значения сигнала калориметра V = const компаратором Р3003
н
п
и U = const вторичным прибором - вольтметром (потенциометром)
н
п
калориметра. Вычисляют 0,5-ю долю ( V ) в вольтах приращения напряжения
0,5
п п
( V - V ) по формуле:
н 0
п п п
V = 0,5 х ( V - V ) (7)
0,5 н 0
п
и устанавливают это значение V на переключателе декад Х
0,5 1
компаратора Р3003.
Включив секундомер, прекращают нагрев калориметра и по секундомеру
п
отмечают момент времени тау , к которому дойдет до нуля показание
0,5
нуль-индикатора компаратора Р3003 в режиме измерения U ; Х на пределе М х
1 1
100 мкВ. Дожидаются восстановления начального теплового равновесия согласно
3.2.5. Производят n = 5 нагревов калориметра согласно
п. 3.2.4, получив
п п п
по n = 5 значений результатов измерений сигнала калориметра V ; U ; V ;
0 0 н
п п п п п п
U и моментов времени тау ; тау ; тау ; тау ; тау .
н 0,05 0,15 0,85 0,95 0,5
_ _ _ _
Вычисляют средние значения напряжений V ; U , V ; U по формулам:
0 0 н н
_ 5 п _ 5 п
V = (1 / n) х SUM V ; (8) U = (1 / n) х SUM U ; (9)
0 n=1 0 0 n=1 0
_ 5 п _ 5 п
V = (1 / n) х SUM V ; (10) U = (1 / n) х SUM U (11)
н n=1 н н n=1 н
___ ___ ___ ___
и средние значения моментов времени тау ; тау ; тау ; тау
0,05 0,15 0,85 0,95
___
и тау по формулам:
0,5
___ 5 п ___ 5 п
тау = (1 / n) х SUM тау ; (12) тау = (1 / n) х SUM тау ; (13)
0,05 n=1 0,05 0,15 n=1 0,15
___ 5 п ___ 5 п
тау = (1 / n) х SUM тау ; (14) тау = (1 / n) х SUM тау ; (15)
0,85 n=1 0,85 0,95 n=1 0,95
___ 5 п
тау = (1 / n) х SUM тау . (16)
0,5 n=1 0,5
3.2.6. Определяют чувствительность калориметра E (в Вт/В) по формуле:
_ _
max н 0
3.2.7. Определяют усредненную постоянную времени калориметра K (в
секундах) по формуле:
___ ___
K = (тау / ln 2) = 1,443 х тау . (18)
0,5 0,5
3.2.8. Определяют термическую неоднородность калориметра ТЭТА K (в
секундах) по формуле:
_ _ _ _
(V - V ) - 0,5 х (V + V )
н 0 0,85 0,95
ТЭТА K = ------------------------------------- -
_ _ ___ ___
(V - V ) / (тау - тау )
0,95 0,85 0,95 0,85
_ _ _ _
(V - V ) - 0,5 х (V + V )
н 0 0,05 0,15
- -------------------------------------. (19)
_ _ ___ ___
(V - V ) / (тау - тау )
0,15 0,05 0,15 0,05
3.2.9. Для определения инструментальной статической погрешности
калориметра предварительно вычисляют:
п
n-е значения результатов измерения P (в Вт)
н
п п п
P = E х ( U - U ); (20)
н н 0
_
среднее значение результата измерения P (в Вт)
н
_ 5 п
P = (1 / n) х SUM P ; (21)
н n=1 н
_
инструментальное среднее квадратическое отклонение SP (в %)
н
______________
/5 _ п 2
/SUM (P - P )
_ 1 / n=1 н н
SP = -- \ / --------------- х 100; (22)
н _ \/ n х (n - 1)
P
н
_
инструментальную систематическую погрешность ТЭТА P (в %)
н
_ _
ТЭТА P = |(P - P ) / P | х 100. (23)
н max н max
и
Инструментальную статическую погрешность калориметра ДЕЛЬТА P (в %)
определяют по формуле:
и _ _
ДЕЛЬТА P = ТЭТА P + 1,6 х SP . (24)
н н
п
3.2.10. Значения E, K, ТЭТА K и ДЕЛЬТА P не должны превышать
и и
допускаемых пределов E ; K ; ТЭТА K и ДЕЛЬТА P ( ДЕЛЬТА P ),
max max max max max
указанных в технических условиях и эксплуатационной документации на
поверяемый калориметр.
4. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ
4.1. Положительные результаты первичной поверки калориметра удостоверяются в выпускном аттестате (паспорте), заверенном в порядке, установленном предприятием-изготовителем.
4.2. Положительные результаты периодической поверки удостоверяются свидетельством установленного образца.
4.3. Калориметры, прошедшие поверку с отрицательным результатом, в обращение не допускаются.
Примечание. Пример поверки калориметра и пример оформления промежуточных результатов измерений при поверке приведены в
Приложении.
Справочное
ПРИМЕР ПОВЕРКИ И ОФОРМЛЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ
РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ ПОВЕРКЕ
Поверялся технический калориметр типа ТГЦ1 (без предварительного
усилителя и без дифференцирующего звена; вторичный прибор - самопишущий
потенциометр типа КСП-4 класса 0,5 с пределом измерения от -0,1 до +0,9 мВ;
-5
t = 20 °C; m = 10, r = const; P = 4 х 10 Вт/г; P = 0,04 Вт/г, т.е.
н min max
-4
P = 4 х 10 Вт и P = 0,04 Вт; комплектные нагревательные блоки с R
min max н
= 1000 Ом +/- 0,05% типа С5-5В, комплектный источник калиброванной
мощности отсутствует; E = 50 Вт/В; K = 250 с; ТЭТА K = 1000 с;
max max max
п
ДЕЛЬТА P = 10%).
max
Для нагрева калориметра была собрана схема нагрева - см. рисунок.
_____________
н к
0,006325 х 10 = 0,06325 В.
п п
Начальное тепловое равновесие калориметра при V = U = 0 (калориметр
0 0
снабжен устройством установки начального нулевого сигнала).
п
При пробном нагреве получили V = 0,0008300 В, откуда по
формулам (3) н
- (6) V = 0,0000415 В; V = 0,000125 В; V = 0,000706 В; V =
0,05 0,15 0,85 0,95
0,000789 В.
Проведя n = 5 нагревов, получили промежуточные результаты измерений и
занесли их в таблицу.
┌────────────────────────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┐
│ Номер нагрева, n │ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ 5 │
├────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│п │ │ │ │ │ │
│ тау , с │20,2 │20,0 │19,8 │19,8 │20,2 │
│ 0,05 │ │ │ │ │ │
├────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│п │ │ │ │ │ │
│ тау , с │38,1 │38,3 │38,5 │38,5 │38,1 │
│ 0,15 │ │ │ │ │ │
├────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│п │ │ │ │ │ │
│ тау , с │961,5 │950,4 │939,4 │939,5 │961,7 │
│ 0,85 │ │ │ │ │ │
├────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│п │ │ │ │ │ │
│ тау , с │2056,8 │2065,7 │2076,6 │2077,0 │2057,0 │
│ 0,95 │ │ │ │ │ │
├────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│п │ │ │ │ │ │
│ тау , с │148,0 │145,3 │142,1 │141,9 │148,1 │
│ 0,5 │ │ │ │ │ │
├────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│п _ │ │ │ │ │ │
│ V = V , В │0 │0 │0 │0 │0 │
│ 0 0 │ │ │ │ │ │
├────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│п _ │ │ │ │ │ │
│ U = U , В │0 │0 │0 │0 │0 │
│ 0 0 │ │ │ │ │ │
├────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│п 4 │ │ │ │ │ │
│ V х 10 , В │8,504 │8,300 │8,101 │8,100 │8,501 │
│ н │ │ │ │ │ │
├────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│п 4 │ │ │ │ │ │
│ U х 10 , В │8,9 │8,7 │8,5 │8,9 │8,5 │
│ н │ │ │ │ │ │
├────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│п 4 │ │ │ │ │ │
│ V х 10 , В │4,252 │4,150 │4,050 │4,050 │4,250 │
│ 0,5 │ │ │ │ │ │
├────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│п │ │ │ │ │ │
│ P , Вт │0,0429 │0,0419 │0,0410 │0,0429 │0,0410 │
│ н │ │ │ │ │ │
├────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│_ │ │ │ │ │ │
│Р , Вт │ │ │0,0419 │ │ │
│ н │ │ │ │ │ │
├────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│_ 4 │ │ │ │ │ │
│V х 10 , В │ │ │8,301 │ │ │
│ н │ │ │ │ │ │
├────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│_ 4 │ │ │ │ │ │
│U х 10 , В │ │ │8,7 │ │ │
│ н │ │ │ │ │ │
├────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│___ │ │ │ │ │ │
│тау , с │ │ │20,0 │ │ │
│ 0,05 │ │ │ │ │ │
├────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│___ │ │ │ │ │ │
│тау , с │ │ │38,3 │ │ │
│ 0,15 │ │ │ │ │ │
├────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│___ │ │ │ │ │ │
│тау , с │ │ │950,5 │ │ │
│ 0,85 │ │ │ │ │ │
├────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│___ │ │ │ │ │ │
│тау , с │ │ │2066,6 │ │ │
│ 0,95 │ │ │ │ │ │
├────────────────────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤
│___ │ │ │ │ │ │
│тау , с │ │ │141,5 │ │ │
│ 0,5 │ │ │ │ │ │
└────────────────────────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┘
По
формуле (17) E = 0,04 / (0,0008301 - 0) = 48,19 Вт, что меньше E
max
= 50 Вт/В.
По
формуле (18) K = 1,443 х 145,1 = 209,4, что меньше K = 250 с.
max
│0,0008300 - 0 - 0,5 х (0,000706 + 0,0007886)│
ТЭТА K = │--------------------------------------------│ -
│ 0,000789 - 0,000706 │
│ [------------------] │
│ 2066,6 - 950,5 │
│0,000830 - 0 - 0,5 х (0,0000415 + 0,000125)│
- │-------------------------------------------│ = 952,1 с,
│ 0,000125 - 0,0000415 │
│ [--------------------] │
│ 38,3 - 20 │
что меньше ТЭТА K = 1000 с.
max
_
н
По
формуле (23) ТЭТА P = |(0,0400 - 0,0419) / 0,0400| х 100 = 4,8%.
н
и
и
ДЕЛЬТА P = 10%.
max
Таким образом, по результатам поверки калориметр может быть допущен в обращение.