JJG 632-1989 动态力传感器检定规程.pdf
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1、中华人民共和国国家计量检定规程J J G 6 3 2-1 9 8 9动 态 力 传 感 器D y n a m i c F o r c e S e n s o r s1 9 8 9 一0 9 一1 1 批 准1 9 9 0 一0 7 一0 1实施国 家 技 术 监 督 局发布J J G 6 3 2-1 9 8 9动态力传感器检定规程 V e r i f i c a t i o n R e g u l a t i o n o f Dy n a mi c F o r c e S e n s o r s弓仑弓匀乙0 J J G 6 3 2-1 9 8 9 乙n己仑 本检定规程经国家技术监督局于 1 9
2、 8 9 年 0 9 月 1 1 日 批准,并 自1 9 9 0年 0 7 月 0 1日起施行。归 口单位:中国计量科学研究院起草单位:中国计量科学研究院本规程技术条文 由起草单位负责解释J J G 6 3 2-1 9 8 9本规程主要起草人:程克玉 参加起草人:史正北 张跃 姜华(中国计量科 学研 究院)(无锡市标准计 一 量局)(中国计量科学研究院)(中国计量科学研究院)J J G 6 3 2-1 9 8 9 目录一技术要求 .(1)二检定条件 .(2)三 检 定 项目 和 检 定方 法.(3)(一)首 次 静 态 性 能 检 定 (3)(二)首次动态性能检定 (5)(三)随 后检定 (8
3、)四检定结果的处理和检定周期 .(9)附录 1 标准装置的激励(输入)信号 (1 0)附录 2 落锤式动态力标准装置 (1 2)附录 3 单 自由度二阶线性系统 (1 4)附录 4 压电晶体力传感器电容测试方法 (1 6)附录 5 压电晶体力传感器灵敏Il l 的测试方法 (1 7)附录 6 传感器检定记录 (1 8)附录 7 温度特性检定记录 (1 9)附录8 传感器动态技术性能检定记录 (2 0)附录9 检定证书内面格式 (2 2)附录 1 0 检定证书内面格式(时域检定结果)(2 3)附录 1 1 检定证书内面格式(频域检定结果).:(2 4)J J G 6 3 2-1 9 8 9动态力
4、传感器检定规程 本规程适用于新制造、使用中和修理后的压电晶体力传感器(以下简称传感器)的检定。应变式力传感器的动态性能按照本规程的动态部分进行检定。其他类型的电测式动态力传感器可参照本规程进行检定。注:(1)指压向、拉向和拉压向的动态力传感器。(2)应变式力传感器的静态检定按国家计量检定规程“负荷传感器”刀G 3 9 1-1 9 8 5(试行)中的规定进行。(3)对于不能静态检定的传感器暂不包括在本规程中。一技 术 要求1 传感器及其附件应稳固地放在盒(或箱)中,传感器铭牌上应标明传感器名称、型号规格、编号、制造厂、出厂年月、量程和精度等。传感器上应标明型号和编号。2 传感器的表面不应有影响技
5、术性能的疵病,连接电缆及附件应齐全、完好。3 基本技术指标3.1 静态技术指标:额定力值、最大力值、电荷灵敏度、直线度、滞后、重复性、绝缘电阻、刚度、稳定度、电容、灵敏阂、灵敏度温度系数,工作温度范围等 1 3 项。注:对内装放大器组件低阻输出的传感器,应将电荷灵敏度、绝缘电阻、电容相应改为电压灵 敏度、输出阻抗和放电时间常数。3.2 动态技术指标(分为时间域和频率域指标)时间域:力的相对幅值准确度、自振频率(包括传感器的自振频率和传感器安装后系统的自振频率)、上升时间。频率域:工作频率范围、工作频率范围内相对幅值准确度和共振频率。注:上升时间在阶跃力作用下传感器的响应第一次达到最终稳态值的
6、1 0%到 9 0%所需的时 间;自 振频率传感器有阻尼的自由振荡频率;共振频率传感器在动态力作用下幅 值比达到峰值时的频率。3.3指 标。性 R、t r o3.4生产厂一般应给出每个传感器的各项静态技术指标和自振频率、上升时间共 1 5 项计量部门一 般应检定以下1 0 项指标:电 荷灵敏 度 S q、直线度L、滞后H、重复绝缘电 阻 几、稳定度 S b、灵敏度温度系数 T,、电 容 C自 振频率人、上升时间由于检定条件的限制,暂不能满足以上要求时,生产厂至少应给出除稳定度 S b l灵敏度温度系数 T。和上升时间 t,之外的1 2 项指标。计量部门至少应给出电 荷灵敏度S q、直 线度L,
7、滞 后H、重复 性R、绝 缘电 阻I n、自 振频 率f等6 项 指 标。3.5 对使用中的传感器,除以上规定应给出的各项技术指标外,还应根据具体条件和不同 要求给出以 下动态技术指标。时间域:力的 相对幅值准确度E A,、或传感器安装后 1J J G 6 3 2-1 9 8 9系 统的自 振频率f.;频率域:工作频率范围B、工作频率范围内相对幅值准确度E A f,共振频率 f o o4 等级 划分表 t 静态 特性等级划分专 于炭狱四允差L/(%FS)士 0.3士 0.5士 1.0士 2.0H/(%F S)R/(%FS)T(%一 )士 0.0 3士0.0 3士0.0 6S b/(4 6 年一
8、 )士0.6士 1.0土 2.0士 3.0表 2动态特性等级划分专 于牲四允差EA,/(%)士2.0士 3.0士 5.0士 1 0EA f/(0,6)士2.5士5.0士 1 0士2 0注:对每个传感器一 般只给出E A,或只给出E m o5 对新制造的传感器产品按静态特性划分等级。对使用中的传感器按静态和动态特性分别划分等级。6 传感器的绝缘电阻 几,对于静态一、二级的传感器不小于1 0 3 氏 对于静态三、四级的传感器不小于 1 0 1 2 0.7 传感器其他有关技术特性(如非轴向力的影响、加速度效应、过载特性等)应满足相应技术文件(如国家标准、部颁标准、出厂说明书等)的要求。二检 定 条件
9、8环境条件J J G 6 3 2-1 9 8 98.1 室温(2 0 士5)、相对湿度7 0。8.2 电源电压 2 2 0 V(1+1 0%)09 安装9.1 传感器的底面和安装传感器的支承面应清洁、平滑。动态性能检定时,在安装表面涂一薄层润滑脂,有助于良好的接触和提高接触刚度。9.2 动态性能检定时,传感器的安装状态应与使用时的相同或类似,一般用螺栓、双端螺栓连接固定。根据不同情况和要求,也可采用粘胶等方法固定。9.3 传感器的轴线与所加作用力的轴线相重合。使倾斜、偏心力影响减到最小。静态检定时,传感器上端应加承压垫。1 0 连接导线 连接导线采用低噪声屏蔽电缆,电缆的长度和类型应与使用时的
10、相类似,尽量用传感器厂配用的电缆。传感器到电荷放大器的连接头和电缆必须保持清洁、干燥。电缆的绝缘电阻不低于所接传感器的相应指标。1 1 检定各个等级传感器的静态力标准机的有关技术指标,应优于被检传感器相应技术指标的 3 倍。1 2 检定各个等级传感器的动态力标准装置的误差。,不可忽略(参看附录2)。评定准确度等级时,应将标准装置的误差估计到检定结果中去。1 3 动态性能检定采用参考测量系统时,系统(包括安装)的自 振频率至少为l o/r,或5/t s。其中:s,t,是校准信号的脉冲持续时间和 上升时间。注:脉冲持续时间冲击脉冲从基准值上升到最大值,再下降到基准值所需的时间(脉冲最 大值的 1
11、0%为基准值)。1 4 配用仪表和预热1 4.1 静态性能检定时,传感器和电荷放大器作为整体,配套一起检定。指示仪表的准确度指标应优于该“整体”相应指标的 3 倍。1 4.2 参考测量系统中,配用的模数转换器(A/D)的二进制位数不少于 1 0 b i t,为保证测量精度,推荐采样频率不小于传感器输出最高频率的 2 0 倍。1 4.3 所用仪器应有良好的接地,用同一接地点。1 4.4 预热 检定前必须对传感器和配用的仪表通电预热,预热时间应符合制造厂的规定。没有明确规定 的一般 预热不少于半小 时。三检定项目和检定方法(一)首次静态性能检定1 5 按照本规程第 1,2条的要求进行外观检查。1
12、6 按照本规程第 6 条的要求,使用外加电压 1 0 0 V的高阻表或静电计,测量传感器端点间的绝缘电阻 i n.J.J G 6 3 2-1 9 8 91 7 按以下程序检定传感器的受力特性1 7.1 对照本规程“检定条件”中的有关规定,检查该检定的条件是否与规定相符。1 7.2 将传感器放置到力标准机上,连接导线,调整电荷放大器和指示仪表的量程和零点,通电预热。1 7.3 预加载 3 次。每次加到额定力值,然后退回到零值。每次施加力值前,调好电荷放大器和指示仪表的零点。1 7.4 通常以相同的增量施加递增力值,直到额定值。所施加力值的级数应选 5-1 0 级(不包括零值),每加一级力值后保持
13、一定时间,一般取 5s,再读取输出值。然后以同样的方法施加递减力值和读取输出值,直到零值,读取零输出值。1 7.5 重复本规程第 1 7.4的步骤进行检定,至少 3 次。每次开始施加递增力值前,调好电荷放大器和指示仪表的零点。1 7.6 按以 下公式计算相应的技术指标、尸了1、.J产、产、lj,胜勺乙、.4气!子、了了.、了r.、了.、额定输 出电荷灵敏度直线度滞后重复性 V一 _1m 客 V ii S q 一 气子D:一 赞x 10 0(%”、一 黔x 1 0 0(%F S)*一 黔x 1 0 0(%F S)式中:m校准循环的次数;V ni 第7 次(j 0 1,2,二)进 程 测 量 时
14、额 定 力值 的 输出 读 数;G 电荷放大器被设定的衰减挡读数,N/V;D 电荷放大器被设定的归一化读数,P C/N;F额定力值;4 V,进程平均校准曲线与平均端点直线偏差的最大值;O V H 回程平均校准曲线与进程平均校准曲线偏差的最大值;O V g 进程重复校准时各级力值点输出 极差的最大值。1 8 按以下程序检定灵敏度温度系数1 8.1 对照本规程“检定条件”中的有关规定,检查该检定的条件是否与其规定相符。1 8.2 将传感器放置在装有恒温箱的力标准机上,连接导线,调好电荷放大器和指示仪表的量程和零点,通电预热。1 8.3 预加载3次。每次加到额定力值,然后退回到零值。每次施加力值前,
15、调好电荷 4J J G 6 3 2-1 9 8 9校 准 曲 线一 蛛V,V a放大器和指示仪表的零点。1 8.4 施加额定力值,待力值达到后保持 5 s,读取输出值。然后退回到零值,保持 5 s o读取零输出值。重复 3 次。每次施加力值前,调好电荷放大器和指示仪表的零点。1 8.5 升高恒温箱的温度,温度变化速率 1 0 C/h-2 0 C/h,达到传感器工作温度范围的上限,保持 3 0 m i n,重复 1 8.3-1 8.4的步骤。注:在恒温箱的温度达不到上限温度时,允许用低于上限的温度进行检定。1 8.6 下降恒温箱的温度,温度变化速率 I O C/h-2 0 C/h,达到传感器工作
16、温度范围的下限,保持 3 0 m i n,重复 1 8.3-1 8.4的步骤。注:在恒温箱的温度达不到下限温度时,允许用高于下限的温度进行检定。1 8.7 升高恒温箱的温度,温度变化速率 1 0 C/h-2 0 C/h,达到常温,保持 3 0 m i n,重复 1 8.3 一1 8.4的步骤。1 8.8 按以下公式计算灵敏度温度系数T P h S q h 一.S,_S q Th一T S q,一S q_S q T,一 Tx 1 0 0%/(6)Te,x 1 0 0(%/(7)式中:T h,T,T,检定时的上限温度,常温,下限温度;S q h,S q,S a l 检定时与 T h,T,T,相应的传
17、感器电 荷灵敏 度。检定结果处理时,取 T e h 和 T e,中绝 对值较大的 作为灵敏 度温度系数 T e a 注:当 由1 8.4 和1 8.7 计 算 所 得的S。不 一 致 时,用 这两 次 结 果 分 别 计 算,取绝 对 值 较 大 的 作 为最后的传感器灵敏度温度系数。1 8.9 同 一生产厂,相同型号和相同规格的同 一批传感器,其灵敏度温度系数允许抽检。抽检率为 1 0%(不得少于 3 个),按其劣者确定该批传感器的相应技术指标。(二)首次动态性能检定1 9 时间域的技术性能.I.I G 6 3 2-1 9 8 91 9.1 对安装的传感器系统,按使用要求的上升时间或脉冲持续
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