Страница 9: ДСТУ OIML R 111-1:2008. Гирі класів точності E1, E2, F1, F2, M1, M1-2, M2, M2-3 і M3. Частина 1. Загальні технічні вимоги та методи випробування (62881)

Записують результати вимірювання, застосовуючи форми, які наведено в OIML R 111-2.

Вимірювання магнітної сприйнятливості можна виконувати за процедурою, викладеною у В.6.4, на випробному зразку, узятому з куска металу, який застосовують для виготовлення гирі. У цьому разі розширену невизначеність U (к = 2) вимірювання буде збільшено на 20 %, щоб узяти до уваги мож­ливу варіацію цього параметра в певному куску металу. Однак усі готові гирі повинні відповідати ви­могам, наведеним у таблиці 3. Унаслідок ефекту насичення під час вимірювання магнітної сприйнят­ливості магнітне поле, що прикладається до гирі, повинно бути досить малим (< 4 кА/м для типової легованої сталі).

Цей метод може бути застосовано для визначення магнітної сприйнятливості та постійної намаг­ніченості слабо намагнічених гир через вимірювання сили, що впливає на еталонну гирю, у градієнті магнітного поля сильного постійного магніту (див. рисунок В.1).

Цей метод застосовний тільки для гир, у яких магнітна сприйнятливість % < 1. Метод вимірювання за допомогою вимірювача магнітної індукції не рекомендують для складених гир. Щоб застосовувати цей метод, необхідно ознайомитися з посиланням [6]. У звичайному приладі вимірювач магнітної сприйнятливості має вимірювальний об’єм, обмежений у довжині (близько 10 см³) столу, розташовано­го близько до магніту і вертикально над ним. Для гир номінальною масою більше ніж 2 кг проводять вимірювання в середині основи гирі (якщо вважають необхідним виміряти постійну намагніченість у кількох місцях уздовж основи, застосовуючи вимірювач магнітної індукції замість вимірювача маг­нітної сприйнятливості). Зазвичай гирю має бути встановлено вертикально. Вимірювання магнітних властивостей сторін або вершини потребує більш детально розроблених методів [6].

Є істотний ризик, що процедура може призвести до постійної намагніченості випробної гирі, якщо її не захищено від магнітних полів, що занадто високі (більше ніж 2 кА/м для тилової легованої сталі класу точності Е,). Наприклад рекомендують, щоб випробовування гир класу точності Е, виконували на відстані Z_o близько 20 мм між половиною висоти магніту й основою гирі (див. рисунок В.1). Потім тільки збільшують Z_o, якщо зразок сприйнятливості занадто малий для того, щоб згенерувати сигнал [6]. Додаткові заходи обережності можуть бути необхідними під час випробовування гир з більш висо­кою сприйнятливістю (див. В.6.4.5 с).

1. зважувальний прилад із ціною поділки шкали не більше ніж 10 мкг;

2. немагнітний стіл для розташування на ньому гирі;

3. циліндр для розташування на ньому магніту;

4. циліндричні магніти з магнітним моментом т_й порядку 0,1 Ам² (цей момент типовий для сама- рісто-кобальтового або неодимово-залізо-борного магніту об’ємом близько 100 мм³) [6].

Висота магніту повинна в ідеалі дорівнювати 0,87 частин від його діаметра [6], хоча відношення висоти та діаметра припускається таким, що дорівнює 1. Z_o — це відстань від половини висоти маг­ніту до основи гирі.

Вантажоприймальний пристрій компаратора маси

Рисунок В.1 — Сукупність пристосовання для методу вимірювання магнітної сприйнятливості та намагніченості за допомогою вимірювача магнітної сприйнятливості

Ці випробовування потрібно провадити в зоні, вільної від великих металовмістких об’єктів. Опе­ратор не повинен мати при собі або в одязі металовмістких об’єктів.

1. Виміряють різні параметри (Z_o, R_w, h), див. ілюстрацію сукупності пристосовання на рис. В.1, див. також [6] для вимірювання Z_o.

2. Значення прискорення сили тяжіння д повинно бути відомо до 1 %.

Розташовують магніт його північним полюсом, направленим униз (північний полюс циліндрич­ного магніту є краєм, що відштовхує стрілки компаса від північного полюса). Дипольний момент т_а є необхідним.Магніт створює максимальне поле на вершині поверхні столу:

и ^т«

де Н — в A-м^-1, т_а— в Ам² і Z_o— в метрах.

Важливо, що у вихідному положенні Н не повинно перевищувати 2000 А/м, якщо випробовують гирі класу точності Е,; 800 А/м, якщо випробовують гирі класу точності Е₂; 200 А/м, якщо випробову­ють гирі інших класів точності. Поле Н може збільшуватися тільки тоді, коли сигнал вимірювача маг­нітної сприйнятливості занадто слабкий. У цьому разі поле Н збільшується шляхом зменшення висо­ти Z_o.

3. Установлюють покази приладу на нуль.

4. Розташовують гирю на столі, щоб його осі сполучалися з вертикальними осями магніту, і знімають покази. Повертають гирю навколо її вертикальної осі багаторазово зі збільшенням кутів і знімають покази в кожній позиції. Для повторної операції повертають гирю на кут, за якого покази будуть максимальними відносно нуля.

5. Розташовують гирю на столі, зазвичай три рази прямо над магнітом. Треба переконатися, що гиря знаходиться в центрі;

1. Зазначають час, коли гирю поставлено, час, коли знято покази, і час, коли навантаження вилучено.

2. Обчислюють Am, за повторних показів. Зазвичай Am, буде від’ємним, показуючи, що магніт притягається гирею несуттєво.

3. Силу F, визначають як

F,=-Am,-g. (В.6.4-2)

д) Вимірювання потрібно повторювати з магнітом, переверненим догори дном.

1. Відстань Z_o повинна залишатися постійною.

2. Обнулюють покази приладу.

3. Знову розташовують гирю на столі, зазвичай три рази прямо над магнітом. Треба переко­натися, що гиря знаходиться в центрі.

4. Зазначають час, коли гирю поставлено, час, коли знято покази, і час, коли навантаження вилучено.

5. Обчислюють Ат₂за повторних показів. Зазвичай Ат₂буде від’ємним, але може істотно відрізнятися від Am,.

6. Силу F₂ визначають як

F₂= -&т₂д. (В.6.4-3)

h) Повторюють кроки d—g, описані вище.

Обчислюють магнітну сприйнятливість % і постійну намагніченість M_z гирі підставленням зна­чення різних параметрів у формули, наведені нижче. Припускають, що магнітна сприйнятливість по­вітря завжди незначна.

~ I _q 4^ ’ (В.6.4-4)

деА_тах=|^-^|, (В.6.4-5)

64л Zo

f,+f₂

F_a=—^— (В.6.4-6)

і для магнітної поляризації:

P-qMz — — Sez,

^md1 /_ь 1 + 0-23Х (В.6.4-7)

ОП 2о 4л

ДЄ F_b=

Fi-F₂
2

(В.6.4-8)

Bet. — це вертикальна складова магнітної індукції навколишнього середовища в лабораторії.

Зазвичай B_EZ можна брати як вертикальну складову магнітної індукції землі в місці розташування лабораторії, і в цьому випадку — 48 мкТ < B_EZ < 60 мкТ залежно від широти. Величина B_EZ дорівнює нулю на екваторі землі й сягає максимального значення на її полюсах. Знак додатний — у північній півкулі та від’ємний — у південній півкулі.

(В.6.4-9)

/ь ~ 2я

х2А^3/2

Kw/ZoV

Zi/Zo J ,

(В.6.4-10)

Для більш детальної інформації щодо /_а та /_ь див. [6]. Магнітною сприйнятливістю повітря мож­на знехтувати для всіх практичних цілей.

Ця процедура призводить до невизначеності магнітної сприйнятливості в діапазоні від 10 % до 20 %. Невизначеність, пов’язана з цим методом, більше для гир малої номінальної маси [17], [18], [40].

Записують результати вимірювання, застосовуючи форми, наведені в OIML R 111-2.

Величина, яку вимірюють цим методом, є відносною магнітною проникністю, обумовленою мето­дом порівняння магнітної сили, спричинюваної постійним магнітом, і діючої на еталонну гирю з відпо­відною силою на еталон проникності (див. рисунок В.2). Магнітну сприйнятливість у обчислюють, застосовуючи рівняння для відношення між відносною магнітною проникністю та магнітною сприйнят­ливістю (щ = 1 + х)-

Цей метод може бути застосовним для гир номінальною масою 20 г і більше та для гир Е₂—F₂ [18] і [19] (див. також таблицю В.3(b)). Зазвичай прилади, придатні для цього методу, можуть бути застосованими тільки для визначення магнітної проникності в діапазоні 1,01 < щ < 2,5 (0,01 < у < 1,5).

Недоліком цього методу є те, що придатні прилади важко калібрувати.

УВАГА! Існує також ризик, що процедура може призвести до постійної намагніченості випробної гирі.

Магніт притягається гирею або еталонним матеріалом залежно від того, що має більшу магнітну проникність.

1. магніт, що качається на шарнірі з противагою (рисунок В.2);

2. еталонний матеріал із відомою магнітною проникністю;

3. засоби для поводження з гирею (наприклад лабораторні рукавички, безворсова тканина, ла­бораторні пінцети);

4. добре освітлена кімната.

На рисунку В.2 наведено ілюстрацію сукупності пристосовання. Зазвичай прилад містить набір вкладок (еталонних матеріалів), які можна застосовувати.

Стрижневий магніт

Рисунок В.2 — Сукупність пристосування для вимірювання магнітної сприйнятливості, метод притягання

1. Уставляють придатний еталонний матеріал із відомою відносною магнітною проникністю в прилад.

2. Установлюють прилад у стійке положення з магнітом, що вказує вниз.

3. Переміщують гирю в напрямку до приладу (стрижневому магніту з відомим еталонним матері­алом) доти, доки вона не торкнеться приладу.

4. Потім треба відсунути гирю дуже акуратно від приладу.

5. Якщо стрижневий магніт притягається гирею, то відносна проникність гирі вище, ніж еталон­ного матеріалу.

6. Це випробовування потрібно виконувати в різних положеннях на вершині та основі гирі.

Щоб забезпечити простежуваність у визначенні сприйнятливості, процедуру потрібно повторю­вати з вимірюваннями на зразку з відомою сприйнятливістю (наприклад визначену за допомогою ви­мірювача магнітної сприйнятливості у В.6.4).

Прилад має пов’язану невизначеність проникності приблизно 0,3 % (ЗО % від сприйнятливості) за найменшої проникності (ц_г= 1,01) і 8 % (13 % від сприйнятливості) за найбільшої проникності (щ = 2,5). Процедура вимірювання може мати великі невизначеності [19].

Записують результати вимірювання, застосовуючи форми, наведені в OIML R 111-2.

За цим методом визначають відносну магнітну проникність об’єкта, застосувуючи індукційний магнітометр із зондом проникності, що містить постійний магніт, розташований поблизу до об'єкта [20].

УВАГА! Існує ризик, що процедура може призвести до постійної намагніченості випробної гирі.

Зазвичай прилади, придатні для цього методу, можна застосовувати для визначення магнітної проникності в діапазоні 1,0001 < ц_г < 2,00 (0,0001 < %< 1,00). Щоб забезпечити простежуваність у визначеннях цієї величини, процедуру потрібно повторювати з вимірюваннями на зразку з відомою сприйнятливістю (наприклад на придатному еталонному матеріалі, сертифікованому поакредитованою лабораторією).