На главную
На главную

Государственная система обеспечения единства измерений. Методика поверки средств измерений температурных коэффициентов линейного расширения твердых тел

Методика распространяется на дилатометры предназначенные для определения температурных коэффициентов линейного расширения (ТКЛР) твердых тел в диапазоне 3х10-7 - 2х10-4 K-1 с допустимой погрешностью от 1x10-7 до 1x10-5 К при температурах 20 - 300 K, и устанавливает методы а средства их первичной и периодической поверок.

Обозначение: МИ 153-78
Название рус.: Государственная система обеспечения единства измерений. Методика поверки средств измерений температурных коэффициентов линейного расширения твердых тел
Статус: не действует
Дата актуализации текста: 05.05.2017
Дата добавления в базу: 01.11.2014
Утвержден: 28.12.1977 ВНИИФТРИ (12)
Опубликован: Издательство стандартов (1979 г. )
Ссылки для скачивания:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ И
РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ (ВНИИФТРИ)

МЕТОДИКА
ПОВЕРКИ РАБОЧИХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
ТЕМПЕРАТУРНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ
ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ
ТВЕРДЫХ ТЕЛ

МИ 153-78

Москва
ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ
1979

РАЗРАБОТАНА Всесоюзным Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским институтом физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ)

Директор В.К. Коробов

Исполнители: Я.С. Агранович, В.А. Медведев

ПОДГОТОВЛЕНА К УТВЕРЖДЕНИЮ Сектором госиспытаний и стандартизации

Руководитель сектора И.И. Турунцова

Исполнитель И.Ш. Генфон

УТВЕРЖДЕНА Научно-техническим советом ВНИИФТРИ 28 декабря 1977 г. (протокол № 12)

СОДЕРЖАНИЕ

МЕТОДИКА
ПОВЕРКИ РАБОЧИХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ
КОЭФФИЦИЕНТОВ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

МИ 153-78

Настоящая методика распространяется на дилатометры, предназначенные для определения температурных коэффициентов линейного расширения (ТКЛР) твердых тел в диапазоне 310-7 до 210-4 K-1 с допустимой погрешностью от 110-7 до 110-5 K-1 при температурах 20 - 300 K, и устанавливает методы и средства их первичной и периодической поверок.

1. ОПЕРАЦИИ И СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

1.1. При проведении поверки должны выполняться операции и применяться средства, указанные в таблице.

Наименование операции

Номер пункта методики

Средство поверки и его нормативно-техническая характеристика

Обязательность проведения операции при

выпуске из производства

ремонте

эксплуатации и хранении

Проверка комплектности дилатометра

3.1

 

Да

Нет

Нет

Внешний осмотр

3.2

 

Да

Да

Да

Определение погрешности Δ

3.3

Меры дилатометрические образцовые 3-го разряда типа МТ по ГОСТ 8.158-75

Да

Да

Да

Примечание. Разрешается применение отдельных вновь разработанных или находящихся в эксплуатации средств поверки, прошедших метрологическую аттестацию в установленном порядке.

2. УСЛОВИЯ ПОВЕРКИ

2.1. При проведении поверки температура и влажность воздуха в помещении должны соответствовать указанным в НТД поверяемого дилатометра.

2.2. Применяемые образцовые меры (образцы с известной зависимостью ТКЛР от температуры - ГОСТ 8.158-75) по форме и размерам должны быть идентичны образцам, исследуемым на поверяемом дилатометре.

2.3. При проведении поверки последовательность операций при измерениях должна соответствовать указанной в НТД на дилатометр.

3. ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

3.1. Проверка комплектности дилатометра

3.1.1. При проверке комплектности дилатометра должно быть установлено ее соответствие комплектности, указанной в технической документации.

3.2. Внешний осмотр

3.2.1. При проведении внешнего осмотра должно быть установлено соответствие дилатометра следующим требованиям:

отсутствие повреждений, влияющих на работу дилатометра;

размещение образцовой меры в дилатометре, а также монтаж схем регулирования и измерения в соответствии с указанным в технической документации на дилатометр.

3.3. Определение погрешности Δ

3.3.1. Случайную и систематическую составляющие погрешности Δ определяют измерением ТКЛР образцовой меры на поверяемом дилатометре; измерения проводят в соответствии с инструкцией по эксплуатации поверяемого дилатометра.

3.3.2. ТКЛР определяют в начале, середине и конце температурного диапазона работы дилатометра пять раз на каждом участке.

3.3.3. В указанных (см. п. 3.3.2) участках температурного диапазона находят средние значения ТКЛР образцовой меры в интервале ΔТ, выбранном в соответствии с техническими условиями на поверяемый дилатометр (например, ΔТ = 5, 10, 20 или 50 K). Каждое из найденных средних значений ТКЛР относят к температуре середины интервала:

(1)

3.3.4. Среднее значение ТКЛР вычисляют по формуле

(2)

где l0 - длина образцовой меры, приведенная в паспорте на меру;

Δli - приращение длины образцовой меры.

3.3.5. Каждое из найденных значений ТКЛР приводят к одному и тому же целочисленному значению температуры Тп в середине выбранного интервала методом линейной интерполяции с помощью значений первых разностей Δα (Т), приведенных в паспорте на образцовую меру.

3.3.6. Случайную составляющую погрешности  вычисляют по формуле

(3)

где  -значение αi, приведенное к температуре Тп:

(4)

tq - коэффициент Стьюдента.

3.3.7. Систематическую составляющую Δс погрешности определяют по формуле

(5)

где  - среднее значение ТКЛР образцовой меры в интервале измерений (см. п. 3.3.3), вычисляемое по формуле

(6)

здесь , ,  - значения ТКЛР меры, приведенные в паспорте на нее в интервале измерений; m - число значений  в этом же интервале.

Формула (6) выведена интегрированием по методу трапеций.

3.3.8. Погрешность Δ поверяемого дилатометра для начала, середины и конца рабочего диапазона температур вычисляют по формуле

(7)

где Δм - допустимая погрешность образцовой меры, указанная в паспорте.

3.3.9. Погрешность Δ не должна превышать значения, указанного в НТД на поверяемый дилатометр.

3.3.10. Результаты поверки заносят в протокол, форма которого приведена в обязательном приложении I.

3.3.11. Пример расчетов по обработке результатов поверки приведен в обязательных приложениях II и III.

4. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

4.1. При выпуске дилатометра из производства и после ремонта результаты поверки заносят в паспорт дилатометра.

4.2. На дилатометры, удовлетворяющие требованиям настоящей методики, выдают свидетельство установленной формы.

4.3. Не допускается выпуск в обращение и применение средств измерений, прошедших поверку с отрицательными результатами.

4.4. При отрицательных результатах поверки погашают клеймо и в документ о поверке вносят указание о непригодности поверенных средств измерений.


ПРИЛОЖЕНИЕ I
(обязательное)

ПРОТОКОЛ

 

поверки дилатометра типа ____________________________________________________

заводской номер ____________________________________________________________

рабочий диапазон температур _________________________________________________

мера дилатометрическая образцовая № _________________________________Δм =

 

Диапазон

№ п/п

T1, K

T2, K

ΔT, K

Tc, K

Tп, K

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Начало диапазона

1

2

3

4

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Середина диапазона

1

2

3

4

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Конец диапазона

1

2

3

4

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


ПРИЛОЖЕНИЕ II
(обязательное)

Пример
расчетов по обработке результатов поверки дилатометра

1. Проведение измерений

1.1. Внести в протокол поверки данные о поверяемом дилатометре и примененной мере.

1.2. Выбрать начало, середину и конец диапазона работы дилатометра. Например, если рабочий диапазон температур 80 - 300 K (см. приложение III), то выбираем температуры 85 K, 180 K и 280 K.

1.3. Выбрать интервал температур нагрева. Например, ΔT ≈ 7 K.

1.4. Охладить образцовую меру до минимальной температуры данного участка. Например, T1 = 80,21 K. Записать значение T1 в графу 2 протокола поверки.

1.5. Нагреть меру на ΔT ≈ 7 K. Когда наступит ее стабилизация, измерить Т2 и результат записать в графу 3 протокола. Например, Т2 = 87,64 К.

1.6. Вычислить ΔT = Т2 - T1 = 87,64 - 80,21 = 7,43 K, результат записать в графу 4.

1.7. Вычислить температуру отнесения по формуле (1) данной методики.

Результат записать в графу 5 протокола.

1.8. Записать на отдельном листе значение Δl, измеренное дилатометром, и вычислить  по формуле (2) методики. Полученное значение записать в графу 6 протокола. Значение l0 меры использовать из ее паспорта. Например, расчет дал  = 8,7910-6 K-1.

1.9. Повторить последовательность изложенных в пп. 1.4 - 1.8 операций пять раз подряд, записывая каждый раз данные в соответствующие графы протокола (см. приложение III) в строку «Начало диапазона».

1.10. Нагреть образцовую меру до температуры ~ 180 K.

1.11. Вблизи этой температуры нагреть меру на ΔT ≈ 7 K и произвести все операции аналогично пп. 1.4 - 1.8 (см. приложение III) пять раз подряд. Данные занести в протокол в строку «Середина диапазона».

1.12. Нагреть образцовую меру до температуры ~ 280 K.

1.13. Вблизи этой температуры нагреть меру на ΔT ≈ 7 K и повторить все операции аналогично пп. 1.4 - 1.8 (см. приложение III) пять раз подряд. Данные занести в протокол в строку «Конец диапазона».

2. Определение погрешности

2.1. Найти средние значения температур отнесения для начала, середины и конца рабочего диапазона и выбрать температуры приведения, близкие к этим значениям. Например, для начала диапазона

Выберем температуру приведения T1 = 85 K. Для середины диапазона T2 = 181 K. Для конца аналогично получим T3 = 276 K. Занесем результаты в графу 7 протокола.

2.2. Вычислить приведенные значения  для каждого участка диапазона.

2.2.1. Для начала диапазона Tп = 85 K; Tотн = 83,92 K. Найдем разность Tп - Tотн = 85 - 83,92 = 1,08 K. Поскольку разность более 1 K, приведение осуществим в два этапа.

2.2.1.1. Сначала вычислим приведенное значение ТКЛР для T = 84 K. Из паспорта на образцовую меру найдем разность значений ТКЛР между 84 и 83 K. Она равна 0,11510-6 K-1. Следовательно, поправка приведения Δαʹ = 0,11510-60,08 = 0,009210-6 K-1. Тогда значение ТКЛР, приведенное к Т = 84 K, αʹ = 8,7910-6 + 0,009210-6 ≈ 8,8010-6 K-1.

2.2.1.2. Затем определим значение ТКЛР, приведенное к Tп = 85 K. Разность значений ТКЛР меры между 85 и 84 K равна 0,11310-6 K-1. Следовательно,  = αʹ + 0,11310-6 = 8,8010-6 + 0,11310-6 ≈ 8,9110-6 K-1. Этот результат заносим в графу 8 протокола.

Затем аналогично, тоже в два этапа, установим , так как Tп - Tотн2 = 85 - 83,75 = 1,25 K, т.е. тоже более 1 K. Сначала найдем приведенное значение для T = 84 K, а затем для T = 85 K.

Приведенное значение для T = 84 K: Δαʹʹ = 0,11510-60,25 = 0,028710-6 K-1. Δαʹ = 8,8210-6 + 0,028710-6 = 8,8510-6 K-1.  = 8,8510-6 + 0,11310-6 = 8,9610-6 K-1. Занесем результат в графу 8 протокола. Найдем . Tотн3 = 85,13 K. Tп = 85 K. Следовательно, Tп - Tотн3 =85 - 85,13 = -0,13 K. Найдем разность ТКЛР меры между 86 и 85 K по паспорту меры. Она равна 0,11110-6 K-1. Тогда поправка приведения Δαʹʹʹ = 0,11110-6(-0,13) = -0,014410-6 K-1. Следовательно, приведенное значение  + Δαʹʹʹ = 8,9610-6 - 0,014410-6 = 8,9410-6 K-1. Продолжая аналогичные вычисления, получим  = 9,0810-6 K-1,  = 9,1610-6 K-1. Результаты занесем в графу 8 протокола.

2.2.2. Для середины диапазона Tотн1 = 178,84 K; Тп = 181 K; Tп - Tотн1 = 181 - 178,84 = 2,16 K. Поскольку разность более 2 K, приведение проведем в три этапа.

Вначале приведем к температуре 179 K. По паспорту меры найдем разность значений ТКЛР между 179 и 178 K. Она равна 0,02810-6 K-1. Следовательно, значение ТКЛР, приведенное к T = 179 K, составляет αʹ = Δαʹ +  = 0,0280,02810-60,16 + 14,6610-6 ≈ 14,6610-6 K-1.

Затем последовательно приведем ТКЛР к температурам 180 и 181 K. Из паспорта на меру возьмем разность ТКЛР между 180 и 179 K и между 181 н 180 K. Она равна соответственно Δαʹʹ = 0,02710-6 K-1 и Δαʹʹʹ = 0,02710-6 K-1. Следовательно  = αʹ + Δαʹʹ + Δαʹʹʹ = 14,6610-6 + 0,02710-6 + 0,02710-6 = 14,7110-6 K-1. Результат занесем в графу 8 протокола. Далее, Tотн2 = 180,02 K; Tп = 181 K; Tп - Tотн2 = 181 - 180,02 = 0,98 K.

Следовательно, Δα2 = 0,02710-60,98 = 0,026510-6 K-1. Значит  =  + Δʹα2 = 14,8210-6 + 0,026510-6 ≈ 14,8510-6 K-1. Занесем результат в графу 8 протокола. Проведя аналогичные вычисления, найдем  = 14,8810-6 K-1;  = 14,8210-6 K-1;  = 14,8010-6 K-1. Результаты занесем в графу 8 протокола.

2.2.3. Для конца диапазона проведем аналогичные вычисления; если разность между Tп и Tотн превышает 1 K, то приведение осуществляем в два этапа, если превышает 2 K, то в три этапа и т.д.

Для конца диапазона получим  = 16,6310-6 K-1;  = 16,5410-6 K-1;  = 16,5310-6 K-1;  = 16,5110-6 K-1;  = 16,4710-6 K-1. Занесем результаты в графу 8 протокола.

2.3. Значение  для каждого участка диапазона вычислим по формуле (4) методики. Результаты запишем в графе 9 протокола.

2.4. Вычислим последовательно разности  и  для каждого участка диапазона. Результаты занесем, в графы 10 и 11.

2.5. Определим случайную составляющую погрешности  для каждого участка диапазона по формуле (3) методики. Результаты занесем в графу 12 протокола.

2.6. Вычислим  для каждого участка диапазона по формуле (6) методики. Данные возьмем из паспорта меры. Для начала диапазона самая низкая температура в интервале ΔT - Т1 составляет 80,21 K, самая высокая Т2 - 89,21 K. Из паспорта выпишем все значения ТКЛР меры, лежащие между 80 и 89 K через 1 K. Всего значений 10.

По формуле (6) методики определим

(суммируем значения от α02 при T = 81 K до α09 при T = 88 K).

Для середины диапазона самая низкая температура в интервале ΔТ - Т2 равна 174,51 K, самая высокая Т2 - 187,13 K. Из паспорта выпишем все значения ТКЛР меры, лежащие между 174 и 187 K. Всего значений 14. По формуле (6) методики определим

(суммируем значения от α02 при T = 175 K до α013 при T = 186 K). Аналогичные вычисления для конца диапазона дают  = 16,4410-6 K-1. Результаты запишем в графу 23 протокола.

2.7. Вычислим систематическую составляющую Δс по формуле (5) методики. Результаты запишем в графу 14 протокола.

2.8. Вычислим погрешность Δ для начала, середины и конца рабочего диапазона поверяемого дилатометра по формуле (7) методики. Результаты запишем в графу 15 протокола.

Например, для начала диапазона

Значение Δм возьмем из паспорта на меру.


ПРИЛОЖЕНИЕ III
(обязательное)

Пример заполнения протокола поверки

ПРОТОКОЛ

поверки дилатометра типа _______________ ДНК-4В _____________________________

Заводской номер__________________________ 034 _______________________________

Рабочий диапазон температур_________________ 80 - 300 K _______________________

Мера дилатометрическая образцовая____________ 21 ______________Δм = 0,0610-6 K-1

 

Диапазон

№ п/п

T1, K

T2, K

ΔT, K

Tc, K

Tп, K

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Начало диапазона

1

2

3

4

5

80,21

80,48

81,32

81,33

82,47

87,64

87,03

88,95

88,39

89,21

7,43

6,65

7,63

7,06

6,74

83,92

83,75

85,13

84,86

85,84

8,79

8,82

8,96

9,07

9,25

85

8,91

8,96

8,94

9,08

9,16

9,01

-0,10

-0,05

-0,07

+0,07

+0,15

0,0100

0,0025

0,0049

0,0049

0,0225

0,131

8,91

0,10

0,175

Середина диапазона

1

2

3

4

5

175,32

176,53

174,51

178,83

179,99

182,36

183,51

181,83

185,99

187,13

7,04

6,98

7,32

7,16

7,14

178,84

180,02

178,17

182,41

183,56

14,66

14,82

14,80

14,86

14,87

181

14,71

14,85

14,88

14,82

14,90

14,83

-0,12

+0,02

+0,05

-0,01

+0,07

0,0144

0,0002

0,0025

0,0001

0,0049

0,092

14,72

0,11

0,155

Конец диапазона

1

2

3

4

5

270,28

273,63

271,61

271,28

275,68

277,60

281,13

278,57

278,34

282,80

7,32

7,50

6,96

7,06

7,12

273,94

277,38

275,09

274,81

279,24

16,60

16,56

16,52

16,49

16,52

276

16,63

16,54

16,53

16,51

16,47

16,54

+0,09

0

-0,01

-0,03

-0,07

0,0081

0

0,0001

0,0009

0,0049

0,073

16,44

0,10

0,137

 

133
Мне нравится
Комментировать Добавить в закладки

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи.

Пожалуйста зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.