中華人民共和國國家計量技術規范1沖擊測量儀校準規范ks8發布 8實施國家市場監督管理總局 發布1沖擊測量儀校準規范rks

1代替2歸 口 單 位:全國振動沖擊轉速計量技術委員會主要起草單位:中國計量科學研究院參加起草單位:北京市計量檢測科學研究院北京東方計量測試研究所北京理工大學本規范委托全國振動沖擊轉速計量技術委員會負責解釋本規范主要起草人:胡紅波中國計量科學研究院)于 梅中國計量科學研究院)參加起草人:張宏宇北京市計量檢測科學研究院)付茂岳北京東方計量測試研究所)張振海北京理工大學)目 錄引言………………………

Ⅱ)1范圍……………………2引用文件………………3概述……………………4計量特性………………1沖擊套組的沖擊加速度峰值靈敏度………………2沖擊加速度標準套組的加速度峰值靈敏度年穩定度……………3沖擊加速度峰值示值誤差…………4沖擊加速度峰值測量的重復性……………………5脈沖持續時間示值誤差……………6速度改變量示值誤差如適用)…………………7沖擊加速度幅值線性度……………8通道一致性如適用)……………9動態范圍如適用)………………5校準條件………………1環境條件……………2校準用標準裝置……………………6校準項目和校準方法…………………1沖擊加速度峰值靈敏度的校準……………………2沖擊加速度峰值示值誤差的校準…………………3沖擊加速度峰值測量重復性的校準………………4脈沖持續時間示值誤差的校準……………………5速度改變量示值誤差的校準………6加速度幅值線性度的校準…………7通道一致性的校準…………………8動態范圍的校準……………………7校準結果表達…………8復校時間間隔…………

1)1)1)2)2)2)2)3)4)4)4)5)5)5)5)5)6)6)6)6)7)7)7)8)8)8)9)附錄A 絕對法校準沖擊加速度峰值靈敏度的測量不確定度評定示例附錄B 比較法校準沖擊加速度峰值靈敏度的測量不確定度評定示例

…………

))附錄C 校準證書內頁參考格

………

)Ⅰ引 言本規范以1國家計量校準規范編寫規則1通用計量術語及定義1測量不確定度評定與表示》和4測量儀器特性評定》作為基礎性系列規范,參照7振動與沖擊傳感器校準方法第3部分:激光干涉法沖擊絕對校準T8振動與沖擊傳感器校準方法第2部分:沖擊比較法校準》和2沖擊測量儀》制定。本規范代替2沖擊測量儀與2相比,除編輯性修改外,主要技術變化如下:沖擊加速度峰值范圍擴展到)2見第1章增加了沖擊加速度峰值對應的脈沖持續時間見第1章對沖擊測量儀做了標準沖擊加速度測量儀、工作沖擊加速度測量儀和沖擊加速度激光測量儀的分類見第3章部分計量性能要求和校準方法做了調整見第4章刪除了關于定型鑒定和樣機試驗等內容。本規范歷次版本發布情況為:。Ⅱ沖擊測量儀校準規范范圍本規范適用于表征沖擊性能采用沖擊加速度峰值范圍為6)2,脈沖持續時間范圍為)s的各類沖擊加速度時間歷程的沖擊測量儀,包不帶適調放大器和顯示部分的標準沖擊加速度測量儀和工作沖擊加速度測量儀,以及沖擊加速度激光測量儀的校準。注:脈沖持續時間大于0s可參照本規范執行。引用文件本規范引用了下列文件:6振動沖擊轉速計量術語及定義6沖擊加速度計量器具檢定系統0機械振動、沖擊與狀態監測 詞匯O)( T8 振動與沖擊傳感器校準方法 第1部分:基本概念O)7 振動與沖擊傳感器校準方法 第3部分:激光干涉法擊絕對校準O)8 振動與沖擊傳感器校準方法 第2部分:沖擊比較法校準O)凡是注日期的引用文件

僅注日期的版本適用于本規范;

凡是不注日期的引用文,件,其最新版本包括所有的修改單適用于本規范。,概述沖擊測量儀是用于沖擊加速度時間歷程測量的儀器,主要用其峰值和脈沖持續時間來表征。通常由加速度計、適調放大器和信號處理及顯示部分或數據采集硬件和由軟件實現信號處理的計算機)組成。沖擊加速度激光測量儀是利用激光多普勒效應,最終實現沖擊加速度峰值和脈沖持續時間的非接觸式測量,其主要由激光干涉儀和信號采集處理部分組成。沖擊測量儀結構簡圖如圖1所示。圖1沖擊測量儀結構簡圖1沖擊測量儀按用途分為標準沖擊加速度測量儀和工作沖擊加速度測量儀。標準加速度計與配套的適調放大器通常稱為沖擊加速度標準套組。計量特性沖擊套組的沖擊加速度峰值靈敏度 。沖擊套組的沖擊加速度峰值靈敏度見表1表1沖擊套組的沖擊加速度峰值靈敏度測量不確定度儀器類型測量方法測量范圍沖擊加速度峰值靈敏度測量相對擴展不確定度)沖擊加速度標準套組絕對法沖擊加速度峰值4)2脈沖持續時間)s1沖擊加速度峰值45)2脈沖持續時間)s2沖擊加速度工作套組絕對法或比較法沖擊加速度峰值5)2脈沖持續時間)s30沖擊加速度峰值56)2脈沖持續時間)s05沖擊加速度峰值66)2脈沖持續時間)s50沖擊加速度標準套組的加速度峰值靈敏度年穩定度沖擊加速度標準套組的加速度峰值靈敏度年穩定度應小于1 2或他合適的加速度峰值點。沖擊加速度峰值示值誤差 。沖擊加速度峰值示值誤差見表2表2沖擊加速度峰值的示值誤差儀器類型測量范圍沖擊加速度峰值示值誤差標準沖擊加速度測量儀沖擊加速度峰值4)2脈沖持續時間)s2沖擊加速度峰值45)2脈沖持續時間)s321表PAGE2續)儀器類型測量范圍沖擊加速度峰值示值誤差沖擊加速度激光測量儀沖擊加速度峰值5)2脈沖持續時間)s1沖擊加速度峰值56)2脈沖持續時間)s3沖擊加速度峰值66)2脈沖持續時間)s5工作沖擊加速度測量儀沖擊加速度峰值5)2脈沖持續時間)s±30)沖擊加速度峰值56)2脈沖持續時間)s5沖擊加速度峰值66)2脈沖持續時間)s0沖擊加速度峰值測量的重復性 。沖擊加速度峰值測量的重復性見表3表3沖擊加速度峰值測量的重復性沖擊測量儀類型范圍沖擊加速度峰值重復性標準沖擊加速度測量儀或沖擊加速度標準套組)沖擊加速度峰值4)2脈沖持續時間)s1沖擊加速度峰值45)2脈沖持續時間)s2沖擊加速度激光測量儀沖擊加速度峰值5)2脈沖持續時間)s1沖擊加速度峰值56)2脈沖持續時間)s2沖擊加速度峰值66)2脈沖持續時間)s331表3續)沖擊測量儀類型范圍沖擊加速度峰值重復性工作沖擊加速度測量儀沖擊加速度峰值5)2脈沖持續時間)s3沖擊加速度峰值56)2脈沖持續時間)s0沖擊加速度峰值66)2脈沖持續時間)s0脈沖持續時間示值誤差沖擊測量儀脈沖持續時間測量的示值誤差不超過0。速度改變量示值誤差如適用)沖擊測量儀速度改變量的示值誤差不超過0。沖擊加速度幅值線性度 ,沖擊測量儀幅值線性度與測量所施加的沖擊加速度峰值和脈沖持續時間有關 其值應滿足表4所示的要求。表4沖擊加速度幅值線性度儀器類型測量范圍幅值線性度標準沖擊加速度測量儀或沖擊加速度標準套組)沖擊加速度峰值4)2脈沖持續時間)s1沖擊加速度峰值45)2脈沖持續時間)s3沖擊加速度激光測量儀沖擊加速度峰值5)2脈沖持續時間)s1沖擊加速度峰值56)2脈沖持續時間)s2沖擊加速度峰值66)2脈沖持續時間)s3工作沖擊加速度測量儀沖擊加速度峰值5)2脈沖持續時間)s0沖擊加速度峰值56)2脈沖持續時間)s5沖擊加速度峰值66)2脈沖持續時間)s04通道一致性如適用) , 。任意兩通道間的加速度峰值一致性應優于B 相位一致性應優于°動態范圍如適用) 。沖擊測量儀動態范圍一般大于B校準條件環境條件溫度:采用絕對法校準時為℃;采用比較法校準時為℃。相對濕度:不大于5。電源電壓波動量不應超過額定值的0。實驗室及周圍環境應無強振源,無強電磁場的干擾。校準用標準裝置/沖擊加速度標準校準裝置用作沖擊加速度標準校準裝置主標準器的標準沖擊加速度測量儀或沖擊加速度標準套組)或沖擊加速度激光測量儀需采用絕對法沖擊計量基準或計量標準裝置進行校準,其他的沖擊測量儀可采用絕對法或者比較法的沖擊加速度標準裝置校準。沖擊波形記錄儀可任選其一)數字存儲示波器示波器的位數不小于2差小于1。數據采集系統或波形記錄儀的幅值分辨率數據采集系統數據采集系統或波形記錄儀的幅值分辨率

,采樣率不低于0采樣率以及存儲空間應滿足沖擊加速度、采樣率以及存儲空間應滿足沖擊加速度

帶寬不小于1

積分誤測量的需要。通常,采集卡的幅值分辨率不低于0位,采樣率至少大于TT為沖擊波形的脈沖持續時間。采用電荷放大器積分得到沖擊速度波形的測量系統其單次積分誤差應小于3;采用軟件積分得到沖擊速度波形的,積分誤差應小于2。動態信號分析儀動態信號分析儀頻率示值誤差優于1

,頻譜幅值示值誤差優于2

,儀器任意兩通道間幅值一致性優于,相位一致性優于。濾波器為避免信號混疊和抑制噪聲所用的濾波器應有適當的幅頻和相頻響應,止頻率的濾波效果對校準結果的影響應滿足測量不確定度的要求。

其選擇的截標準電容可選)F或F的標準電容正弦信號發生器可選)

其準確度等級為1級。, , 正弦信號發生器產生單頻正弦信號的失真度小于1幅值穩定性優于1 。

頻率穩定性優于15校準項目和校準方法沖擊加速度峰值靈敏度的校準采用規定的扭矩值,將被校沖擊測量儀的加速度計剛性固定在沖擊標準校準裝置上,其配用的適調放大器靈敏度設置在t或者。在被校沖擊測量儀量程范圍內選擇建議不少于7個點含最小和最大加速度峰值進行測量,得到一組標準沖擊加速度峰值i條件下的沖擊加速度靈敏度i,…NN為沖擊校準點數。沖擊加速度峰值靈敏度擴展不確定度參照附錄A或附錄B評定。沖擊加速度峰值示值誤差的校準在沖擊測量儀的使用量程范圍內選擇建議不少于7個校準點

含最小和最大加速度峰值沖擊測量儀設置在相應的沖擊加速度靈敏度擋位。在選擇的校準點各測量一次,分別得到標準沖擊加速度峰值與沖擊測量儀示值兩個測量列與;同時記錄下與其對應的脈沖持續時間測量列與。脈沖持續時間是沖擊加速度上升至峰值的0和下降至該值的時間間隔。若被校沖擊測量儀具有積分功能,還需記錄由沖擊加速度標準校準裝置計算得到的速度改變量和沖擊測量儀計算的速度改變量。按公式)計算各點的加速度示值誤差i:=i ii0i,…N )=a0,i沖擊加速度峰值測量重復性的校準校準裝置能夠產生重復沖擊加速度條件下,根據沖擊測量儀量程在使用范圍內選擇常用的沖擊加速度峰值進行校準。對于選擇的每個校準點,在同一沖擊加速度峰值與脈沖持續時間條件下,連續進行不少于6次沖擊試驗,并分別記錄標準沖擊加速度峰值i和被校沖擊測量儀讀數ii,…NN為測量次數N≥。沖擊測量儀測量的沖擊加速度峰值與標準裝置產生的標準沖擊加速度峰值i的差值Δiii,按公式)計算測量儀的重復性R:R=10 )式中:—

∑Na∑NaΔiΔ2NN1—

以標準不確定度表征的重復性標準差,

1==i,sNN

m2多次測量得到的的算術平均值

= 1 2NΔNΔ= 1 2Δ多次測量得到的Δi的算術平均值6

, =Δi,s。選擇重復性測量中較差的一點作為校準結果。脈沖持續時間示值誤差的校準按公式用2中測得的兩個脈沖持續時間測量列與,計算各點的脈沖持續時間的示值誤差i:=i i-i0i,…N )=i速度改變量示值誤差的校準按公式用2測得的兩個速度改變量測量列與,計算各點的速度改變量的示值誤差i:=i ii0i,…N )=v0,i加速度幅值線性度的校準加速度幅值線性度可用1測得的標準加速度峰值i和相應的加速度峰值靈敏度,通過最小二乘算法進行線性回歸運算后獲得,即:S0+a )N SNNN

+SiiK=i=1 2-2i=10S-aS NS

)iNSN=式中:

ai=a1=a N0回歸直線的截距,/)或/回歸直線的斜率,/2)或/S加速度峰值靈敏度i的平均值,/)或/a標準加速度峰值i的平均值,2。注:因沖擊加速度峰值靈敏度與校準所采用的沖擊加速度時域波形和脈沖持續時間有關,故計算線性擬合參數時需注明校準條件。計算得到回歸直線的參數后,有兩種表示方法:γx0γK0

x0

))7式中:γ加速度幅值線性度,;x2中測量的沖擊加速度峰值的最大值。公式)表示測量儀在最大加速度峰值處的幅值線性度;公式)表示測量儀每02時幅值線性變化的百分數。校準結果中應注明幅值線性度計算采用的方法。通道一致性的校準此項適用于多通道沖擊測量儀的校準。校準通道數的選擇一般根據用戶要求而定,可以兩兩通道分別校準。通道的幅值和相位一致性采用電信號校準的方法。采用標準電容如F或)代替加速度計,用頻率z或根據實際情況自選幅度為1V或適用的電壓幅度的標準正弦信號同時輸入到沖擊測量儀的兩個被校準通道中,兩通道的輸出接入動態信號分析儀或者采用的軟件測量系統中,分別對兩路信號進行幅值與相位分析,用其差值可直接測得兩通道的幅值一致性和相位一致性。動態范圍的校準

( / , ,選擇沖擊測量儀最大增益檔位

如0V

連接好加速度計

將沖擊測2量儀輸出接入動態信號分析儀或軟件測量系統,打開電源,在加速度計靜止狀態下,測量并計算得到噪聲的方差為2;該檔位最大可測的正弦電壓峰值為U說明書給定的則動態范圍D單位為)為2校準結果表達

D2

)校準證書應至少包括以下信息:標題:校準證書;實驗室名稱和地址;進行校準的地點如果與實驗室的地址不同證書的唯一性標識如編號、頁碼及總頁數;客戶的名稱和地址;被校對象的描述和明確標識;進行校準的日期,如果與校準結果的有效性和應用有關時,應說明被校對象的接受日期;校準所依據的技術規范的名稱及代號;本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明;校準環境的描述;校準結果及其測量不確定度的說明;對校準規范的偏離說明;8校準人員、核驗人員及批準人簽名;校準結果僅對被校對象有效的聲明;校準證書簽發日期以及復校時間間隔的建議;未經校準實驗室書面批準,不得部分復制證書的聲明。復校時間間隔沖擊加速度測量儀復校時間間隔建議為1年。由于復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況

、使用者、、

儀器本身質量等諸多因素所決定,因此送校單位可根據實際使用情況自主決定復校時間間隔。9附錄A絕對法校準沖擊加速度峰值靈敏度的測量不確定度評定示例采用激光絕對法校準的沖擊加速度測量儀和沖擊加速度激光測量儀測量結果的不確定度參照7振動與沖擊傳感器校準方法第3部分:激光干涉法沖擊絕對校準》評定。本評定以激光絕對法校準工作沖擊測量儀為例。測量方法絕對法校準沖擊加速度是指采用激光干涉法測量沖擊過程時間-位移信號

,從而實現加速度計校準的過程。絕對法沖擊加速度校準系統一般由機械沖擊激勵源、激光干涉儀以及相應的數據處理軟件部分組成。圖1所示的是一個典型的加速度計安裝以及激光測量點位置的示意圖。測量模型

圖1加速度計安裝以及激光測量點位置示意圖。沖擊靈敏度定義為沖擊測量儀輸出電壓的峰值與沖擊加速度物理量峰值之比 如p公式所示。p式中:

h

V

)p被校沖擊測量儀輸出電壓的峰值,;p激光干涉儀測量得到的沖擊加速度峰值,2;h—被校沖擊測量儀沖擊靈敏度校準結果,/。 ( )沖擊測量儀沖擊加速度峰值靈敏度校準結果的相對擴展不確定度用公式計算。

2)

=

)= h

h

)l)式中,包含因子k=2。標準不確定度分量評定 / ,以絕對法機械碰撞式沖擊加速度標準校準裝置在沖擊加速度峰值約g脈沖持續時間約為5s時,校準某工作沖擊測量儀沖擊加速度峰值靈敏度為例,其不確定度分量如表1所示。0表1不確定度分量不確定度分量描述評定方法相對標準不確定度/.標準沖擊加速度幅值1干涉儀正交輸出信號的干擾對加速度峰值測量的影響1)B52干涉信號濾波包括頻率帶寬的限制對加速度峰值測量的影響2)B53等3)B24相對運動干擾對加速度峰值測量的影響4)B25聲5)B26其他干涉技術對加速度峰值測量的影響6)B2.沖擊測量儀輸出電壓7沖擊測量儀輸出電壓峰值測量的誤差C分辨力等7)B58電壓濾波對沖擊測量儀輸出電壓峰值測量的影響8)B89電壓干擾對沖擊測量儀輸出電壓峰值的影響比如交流噪聲等9)B60橫向、搖擺等對加速度計輸出電壓峰值的影響0)B51沖擊測量儀適調放大器的幅頻特性偏差1)B32沖擊測量儀適調放大器的線性偏差2)B33安裝對加速度計的影響3)B24溫度濕度等環境條件的影響4)B1.其他因素5計算方法引起的加速度峰值失真影響5)B26零基線6)B37其他噪聲對加速度峰值的影響7)A2合成標準不確定度計算按照公式)對表1中的各個分量進行合成,可得:i= 1i1擴展不確定度計算取包含因子,沖擊加速度峰值,脈沖持續時間5s時,沖擊加速度峰值相對擴展不確定度為:l2 ≈22附錄B比較法校準沖擊加速度峰值靈敏度的測量不確定度評定示例。采用比較法校準的沖擊加速度測量儀測量結果的不確定度參照T—8振動與沖擊傳感器校準方法第2部分:沖擊比較法校準》評定。本評定以比較法沖擊校準工作沖擊測量儀為例。測量方法比較法沖擊加速度校準主要是指采用測量隨時間變化的標準加速度

、速度或者力的方法,對直線加速度計進行校準。標準加速度一般采用經激光絕對法沖擊校準的沖擊加速度標準套組測量得到。比較法沖擊加速度標準校準裝置一般由機械沖擊激勵源、標準加速度測量系統和相應的數據處理軟件組成。常見的機械沖擊激勵源包括砧子式沖擊校準器、落錘式沖擊校準器、落球式沖擊校準器和氣動活塞式沖擊校準器。圖1為典型的比較法沖擊加速度校準的安裝形式。測量模型

圖1比較法校準時加速度計的安裝形式p沖擊加速度峰值靈敏度定義為被校測量儀輸出電壓的峰值與標準沖擊加速度峰值之比。如公式)所示。p式中:

h

V

)p被校沖擊測量儀輸出電壓的峰值,;p沖擊加速度標準套組測量得到的標準沖擊加速度峰值,2;h沖擊測量儀沖擊靈敏度校準結果,/。沖擊測量儀沖擊加速度靈敏度校準結果的相對擴展不確定度用公式)計算。)

=

)= h h