Государственная поверочная схема для средств измерений мощности магнитных потерь магнитомягких материалов и магнитных характеристик магнитотвердых материалов

(утв. Приказом Росстандарта от 29.12.2018 № 2816)

Утверждена Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 декабря 2018 г. № 2816

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОВЕРОЧНАЯ СХЕМА ДЛЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ МОЩНОСТИ МАГНИТНЫХ ПОТЕРЬ МАГНИТОМЯГКИХ МАТЕРИАЛОВ И МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАГНИТОТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

1. Область применения

Государственная поверочная схема для средств измерений мощности магнитных потерь магнитомягких материалов и магнитных характеристик магнитотвердых материалов устанавливает назначение государственного первичного эталона единиц мощности магнитных потерь, магнитной индукции постоянного магнитного поля в диапазоне от 0,1 до 2,5 Тл и магнитного потока в диапазоне от 1·10-5 до 3·10-2 Вб — Ватт, Тесла, Вебер (Вт, Тл, Вб) и порядок передачи единиц мощности магнитных потерь в диапазоне от 0,1 до 20,0 Вт, удельной мощности магнитных потерь в диапазоне от 0,1 до 200,0 Вт/кг, магнитной индукции постоянного магнитного поля в диапазоне от 0,1 до 2,5 Тл и магнитного потока в диапазоне от 1·10-5 до 3·10-2 Вб от государственного первичного эталона при помощи рабочих эталонов средствам измерений с указанием погрешностей и основных методов передачи единиц.

Графическая часть Государственной поверочной схемы для средств измерений мощности магнитных потерь магнитомягких материалов (далее — МММ) и магнитных характеристик магнитотвердых материалов (далее — МТМ) представлена в приложении А.

2. Нормативные ссылки

В настоящей поверочной схеме использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.021-2015 «Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений массы»

ГОСТ Р 8.563-2009 «Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений»

ГОСТ Р 8.763-2011 «Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений длины в диапазоне от 1·10-9 до 50 м и длин волн в диапазоне от 0,2 до 50 мкм»

ГОСТ 10160-75 «Сплавы прецизионные магнитно-мягкие. Технические условия»

ГОСТ 12119.4-98 «Сталь электротехническая. Методы определения магнитных и электрических свойств. Метод измерения удельных магнитных потерь и действующего значения напряженности магнитного поля»

ГОСТ 12635-67 «Материалы магнитомягкие высокочастотные. Методы испытаний в диапазоне частот от 10 кГц до 1 МГц»

ГОСТ 21427.2-83 «Сталь электротехническая холоднокатаная изотропная тонколистовая. Технические условия»

ГОСТ 32482-2013 «Прокат тонколистовой холоднокатаный из электротехнической анизотропной стали для трансформаторов. Технические условия»

ГОСТ 33212-2014 «Прокат тонколистовой холоднокатаный из электротехнической изотропной стали. Технические условия»

ГОСТ Р 53934-2010 «Прокат тонколистовой холоднокатаный из электротехнической анизотропной стали. Технические условия»

3. Термины и определения

3.1. Магнитные характеристики МТМ: Обобщенное наименование группы величин, характеризующих магнитные свойства МТМ, под которыми понимается: магнитная индукция, магнитный поток, намагниченность, остаточная магнитная индукция, остаточная намагниченность, коэрцитивная сила по индукции, коэрцитивная сила по намагниченности, максимальное энергетическое произведение.

3.2. Мощность магнитных потерь (магнитные потери): Мощность, поглощаемая образцом МММ при воздействии на него периодического магнитного поля, Вт.

3.3. Удельная мощность магнитных потерь (удельные магнитные потери): Мощность магнитных потерь, отнесенная к единице массы МММ, Вт/кг.

4. Государственный первичный эталон

4.1. Государственный первичный эталон единиц мощности магнитных потерь, магнитной индукции постоянного магнитного поля в диапазоне от 0,1 до 2,5 Тл и магнитного потока в диапазоне от 1·10-5 до 3·10-2 Вб ГЭТ 198-2017 (далее — государственный первичный эталон) предназначен для воспроизведения и хранения единиц мощности и удельной мощности магнитных потерь, магнитной индукции постоянного магнитного поля в диапазоне от 0,1 до 2,5 Тл и магнитного потока в диапазоне от 1·10-5 до 3·10-2 Вб и их передачи рабочим эталонам 1-го разряда в виде стандартных образцов магнитных потерь магнитомягких материалов и стандартных образцов магнитных свойств магнитотвердых материалов.

4.2 Государственный первичный эталон включает в себя следующие установки и средства измерений:

установку ЦИКЛ, предназначенную для воспроизведения и хранения единиц мощности магнитных потерь и удельной мощности магнитных потерь в образцах из магнитомягких материалов в виде полос размерами 280 x 30 мм и толщиной от 0,1 до 1,0 мм для аппарата Эпштейна и образцов тороидальной формы, изготовленных согласно требованиям ГОСТ 12119.4, ГОСТ 10160, ГОСТ 12635, ГОСТ 21427.2, ГОСТ 32482, ГОСТ 33212 в диапазоне частот от 50 до 2·105 Гц;

установку ЦИКЛ-2, предназначенную для воспроизведения и хранения единиц мощности магнитных потерь и удельной мощности магнитных потерь в образцах в виде листов из электротехнической стали длиной от 500 до 600 мм, шириной 500 мм, толщиной от 0,2 до 1,0 мм и в образцах кольцевой формы, изготовленных согласно требованиям ГОСТ 12119.4, ГОСТ 10160, ГОСТ Р 53934 в диапазоне частот от 50 до 1000 Гц;

установку ЦИКЛ-3, предназначенную для хранения и воспроизведения единиц магнитной индукции постоянного магнитного поля в диапазоне от 0,1 до 2,5 Тл и магнитного потока в диапазоне от 1·10-5 до 3·10-2 Вб в образцах магнитотвердых материалов;

средства измерений (далее — СИ) длины в диапазоне от 1 до 1·103 мм с абсолютной погрешностью +/- (0,10 — 0,50) мм по ГОСТ Р 8.763 и массы в диапазоне от 0,1 до 2,0·103 г с абсолютной погрешностью +/- 0,01 г по ГОСТ 8.021;

стандартные образцы удельных магнитных потерь из магнитомягких материалов в виде листов, полос и колец;

стандартные образцы магнитных характеристик из магнитотвердых материалов;

эталоны сравнения в виде катушек поля.

4.3. Государственный первичный эталон обеспечивает воспроизведение единиц мощности магнитных потерь, магнитной индукции постоянного магнитного поля в диапазоне от 0,1 до 2,5 Тл и магнитного потока в диапазоне от 1·10-5 до 3 10-2 Вб. Значения метрологических характеристик приведены в таблице 1.

Таблица 1

Метрологические характеристики государственного первичного эталона

Метрологическая характеристика	Значение
Диапазон воспроизведения мощности магнитных потерь, Вт	от 0,1 до 20,0
Диапазон воспроизведения удельной мощности магнитных потерь, Вт/кг	от 0,1 до 200,0
Диапазон частот перемагничивания, Гц	от 50 до 2·105
Относительное среднее квадратическое отклонение (СКО) при воспроизведении мощности магнитных потерь (удельной мощности магнитных потерь) при 10 независимых измерениях	от 0,5·10-3 до 1,0·10-3
Относительная неисключенная систематическая погрешность при воспроизведении мощности магнитных потерь (удельной мощности магнитных потерь) (P = 0,95)	от 1,0·10-3 до 5,0·10-3
Относительная стандартная неопределенность при воспроизведении мощности магнитных потерь (удельной мощности магнитных потерь) типа A при 10 независимых измерениях	от 0,5·10-3 до 1,0·10-3
Относительная стандартная неопределенность при воспроизведении мощности магнитных потерь (удельной мощности магнитных потерь) типа B	от 0,3·10-3 до 3,5·10-3
Диапазон воспроизведения магнитной индукции постоянного магнитного поля, Тл	от 0,1 до 2,5
Относительное СКО при воспроизведении магнитной индукции за 10 мин, не более	9,0·10-7
Относительная неисключенная систематическая погрешность при воспроизведении магнитной индукции (P = 0,95) в диапазоне:
от 0,1 до 2,0 Тл включ.	от 1,7·10-5 до 5,2·10-5
св. 2,0 до 2,5 Тл включ., не более	1,8·10-3
Относительная стандартная неопределенность при воспроизведении магнитной индукции постоянного магнитного поля типа A за 10 мин, не более	9,0·10-7
Относительная стандартная неопределенность при воспроизведении магнитной индукции постоянного магнитного поля типа B в диапазоне:
от 0,1 до 2,0 Тл включ.	от 1,0·10-5 до 3,0·10-5
св. 2,0 до 2,5 Тл включ., не более	1,0·10-3
Диапазон воспроизведения магнитного потока, Вб	от 1·10-5 до 3·10-2
Относительное СКО при воспроизведении магнитного потока, при 10 независимых измерениях, не более	8,0·10-4
Относительная неисключенная систематическая погрешность при воспроизведении магнитного потока (P = 0,95)	от 2,6·10-4 до 1,2·10-3
Относительная стандартная неопределенность при воспроизведении магнитного потока типа A при 10 независимых измерениях, не более	8,0·10-4
Относительная стандартная неопределенность при воспроизведении магнитного потока типа B	от 1,5·10-4 до 7,0·10-4

4.4. Для обеспечения воспроизведения единиц мощности магнитных потерь, удельной мощности магнитных потерь, магнитной индукции постоянного магнитного поля, магнитного потока с указанными точностными характеристиками должны соблюдаться правила хранения и применения государственного первичного эталона, утвержденные в установленном порядке.

4.5 Государственный первичный эталон применяют для передачи единиц:

мощности магнитных потерь и удельной мощности магнитных потерь рабочим эталонам 1-го разряда (стандартным образцам мощности магнитных потерь и удельной мощности магнитных потерь) методом прямых измерений;

магнитной индукции постоянного магнитного поля в диапазоне от 0,1 до 2,5 Тл и магнитного потока в диапазоне от 1·10-5 до 3·10-2 Вб рабочим эталонам 1-го разряда (стандартным образцам магнитных характеристик магнитотвердых материалов) методом прямых измерений.

5. Рабочие эталоны

5.1 Рабочие эталоны 1-го разряда единиц мощности магнитных потерь и удельной мощности магнитных потерь

5.1.1. В качестве рабочих эталонов 1-го разряда единиц мощности магнитных потерь в диапазоне от 0,1 до 20 Вт и удельной мощности магнитных потерь в диапазоне от 0,1 до 200 Вт/кг используют стандартные образцы мощности магнитных потерь (далее — СО ММП) и стандартные образцы удельной мощности магнитных потерь (далее — СО УММП).

5.1.2. Для рабочих эталонов 1-го разряда доверительные границы относительной погрешности \delta_{0} при доверительной вероятности 0,95 не должны превышать для мощности магнитных потерь +/- (0,3 — 1)% в зависимости от частоты перемагничивания, для удельной мощности магнитных потерь значений +/- (0,3 — 1,2)% в зависимости от частоты перемагничивания.

5.1.3. Рабочие эталоны 1-го разряда в виде стандартных образцов мощности магнитных потерь и в виде стандартных образцов удельной мощности магнитных потерь предназначены для передачи единиц мощности магнитных потерь и удельной мощности магнитных потерь рабочим эталонам 2-го разряда и средствам измерений методом прямых измерений.

5.2. Рабочие эталоны 1-го разряда единиц магнитной индукции постоянного магнитного поля в диапазоне от 0,1 до 2,5 Тл и магнитного потока в диапазоне от 1·10-5 до 3·10-2 Вб

5.2.1. В качестве рабочих эталонов 1-го разряда единиц магнитной индукции постоянного магнитного поля в диапазоне от 0,1 до 2,5 Тл и магнитного потока в диапазоне от 1·10-5 до 3·10-2 Вб используют стандартные образцы магнитных характеристик магнитотвердых материалов, определяемых по результатам измерений магнитного потока и индукции магнитного поля (метрологические характеристики приведены в таблице 2).

Таблица 2

Метрологические характеристики рабочих эталонов 1-го разряда — стандартных образцов магнитных характеристик магнитотвердых материалов

Наименование величины, единица измерения	Интервал значений	Доверительные границы относительной погрешности \delta_{0} (при P = 0,95), % (+/-)
Магнитная индукция, B, Тл	0,1 — 2,5	0,2 — 2
Магнитный поток, Ф, Вб	1·10-5 — 3·10-2	0,3 — 2
Намагниченность, M, кА/м	1 — 2000	0,5 — 2
Остаточная магнитная индукция, Br, Тл	0,1 — 2,5	0,5 — 2
Остаточная намагниченность, Mr, кА/м	1 — 2000	0,5 — 2
Коэрцитивная сила по индукции, HcB, кА/м	80 — 1890	1 — 3
Коэрцитивная сила по намагниченности, HcM, кА/м	80 — 1890	1 — 3
Максимальное энергетическое произведение, (BH)max, кДж/м3	0,8 — 510	1 — 4

5.2.2. Рабочие эталоны 1-го разряда в виде стандартных образцов магнитных характеристик магнитотвердых материалов предназначены для передачи единиц магнитных характеристик магнитотвердых материалов средствам измерений методом прямых измерений.

5.3 Рабочие эталоны 2-го разряда единиц удельной мощности магнитных потерь

5.3.1. В качестве рабочих эталонов 2-го разряда единиц удельной мощности магнитных потерь в диапазоне от 0,1 до 100 Вт/кг используют установки измерительные, имеющие следующие метрологические характеристики: диапазон измерений от 0,1 до 100 Вт/кг, доверительные границы относительной погрешности \delta_{0} при доверительной вероятности 0,95 не должны превышать +/- (0,6 — 3)% в зависимости от частоты перемагничивания.

5.3.2. Рабочие эталоны 2-го разряда предназначены для передачи единиц удельной мощности магнитных потерь средствам измерений сличением при помощи компаратора.

6. Средства измерений

6.1. В качестве средств измерений мощности магнитных потерь (далее — ММП) и удельной мощности магнитных потерь (далее — УММП) применяют следующие измерительные установки:

установки для измерения ММП в диапазоне от 0,1 до 20,0 Вт и установки для измерения УММП в диапазоне от 0,1 до 200,0 Вт/кг образцов МММ кольцевой формы в диапазоне частот от 50 до 2·105 Гц, образцы изготовлены в соответствии с требованиями ГОСТ 12119.4, ГОСТ 12635, ГОСТ 10160;

установки с аппаратами Эпштейна, предназначенные для измерения УММП в диапазоне от 0,1 до 100,0 Вт/кг в образцах электротехнической стали в виде набора полос длиной от 280 до 310 мм, шириной 30 мм, толщиной от 0,1 до 1,0 мм, массой от 0,5 до 1,0 кг (образцах для аппарата Эпштейна) в диапазоне частот от 50 до 10000 Гц;

установки с аппаратами листов, предназначенные для измерения УММП в диапазоне от 0,1 до 50,0 Вт/кг в образцах электротехнической стали в виде листов длиной от 500 до 1500 мм, шириной от 250 до 750 мм, толщиной от 0,2 до 1,0 мм, массой от 0,5 до 1,5 кг (образцах для аппарата листов) в диапазоне частот от 50 до 1000 Гц.

6.2 Пределы допускаемых относительных погрешностей \Delta_{0} :

установок для измерения ММП и УММП образцов МММ кольцевой формы составляют +/- (1 — 15)% в зависимости от испытуемого материала, амплитуды магнитной индукции и частоты перемагничивания;

установок с аппаратами Эпштейна составляют +/- (1,5 — 5)% в зависимости от амплитуды магнитной индукции и частоты перемагничивания;

установок с аппаратами листов составляют +/- (3 — 5)%.

6.3. В качестве средств измерений магнитной индукции постоянного магнитного поля в диапазоне от 0,1 до 2,5 Тл и магнитного потока в диапазоне от 1·10-5 до 3·10-2 Вб используют:

установки для измерения магнитных характеристик МТМ. Диапазоны измерений: магнитной индукции (далее — B) от 0,1 до 2,5 Тл, \Delta_{0} = \pm (0,6 - 6)\% ; магнитного потока (далее — Ф) от 1·10-5 до 3·10-2 Вб, \Delta_{0} = \pm (1,0 - 6)\% ; намагниченности (далее — M) от 1 до 2000 кА/м, \Delta_{0} = \pm (1,5 - 6)\% ; остаточной магнитной индукции (далее — Br) от 0,1 до 2,5 Тл, \Delta_{0} = \pm (1,5 - 6)\% ; остаточной намагниченности (далее — Mr) от 1 до 2000 кА/м, \Delta_{0} = \pm (1,5 - 6)\% ; коэрцитивной силы по индукции (далее — HcB) от 80 до 1890 кА/м, \Delta_{0} = (3 - 10)\% ; коэрцитивной силы по намагниченности (далее — HcM) от 80 до 1890 кА/м, \Delta_{0} = \pm (3 - 10)\% ; максимального энергетического произведения (далее — (BH)max) от 0,8 до 510 кДж/м3, \Delta_{0} = \pm (3 - 12)\% .

6.4. Соотношение показателей точности применяемого при поверке эталона и поверяемого средства измерений не должно превышать 1/2.

Приложение А

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОВЕРОЧНАЯ СХЕМА ДЛЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ МОЩНОСТИ МАГНИТНЫХ ПОТЕРЬ МАГНИТОМЯГКИХ МАТЕРИАЛОВ И МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАГНИТОТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

---