JJG 632-1989 动态力传感器.pdf
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1、中华人民共和国国家计量检定规程J J G6 3 21 9 8 9动 态 力 传 感 器D y n a m i cF o r c eS e n s o r s 1 9 8 9-0 9-1 1批准1 9 9 0-0 7-0 1实施国 家 技 术 监 督 局 发 布学兔兔 标准下载 动态力传感器检定规程V e r i f i c a t i o nR e g u l a t i o no fD yn a m i cF o r c eS e n s o r sJ J G6 3 21 9 8 9 本检定规程经国家技术监督局于1 9 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
2、。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 G6 3 21 9 8 9学兔兔 标准下载 本规程主要起草人:程克玉(中国计量科学研究院)参加起草人:史正北(无锡市标准计量局)张 跃(中国计量科学研究院)姜 华(中国计量科学研究院)J J G6 3 21 9 8 9学兔兔 标准下载目 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)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
3、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阈的测试方法(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 G6 3 21 9 8 9学兔兔 标准下载动态力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
4、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”J J G3 9 11 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
5、、电容、灵敏阈、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 生产厂一般应给出每个传感器的各项
6、静态技术指标和自振频率、上升时间共1 5项指标。计量部门一般应检定以下1 0项指标:电荷灵敏度Sq、直线度L、滞后H、重复性R、绝缘电阻I、稳定度Sb、灵敏度温度系数Te、电容C自振频率fr、上升时间tr。3.4 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Sb、灵敏度温度系数Te和上升时间tr之外的1 2项指标。计量部门至少应给出电荷灵敏度Sq、直线度L、滞后H、重复性R、绝缘电阻I、自振频率fr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EA t、或传感器安装后1J
7、J G6 3 21 9 8 9学兔兔 标准下载系统的自振频率fs r;频率域:工作频率范围B、工作频率范围内相对幅值准确度EA f、共振频率fo。4 等级划分表1 静态特性等级划分等 级项 目一二三四允差L/(%F S)H/(%F S)R/(%F S)0.30.51.02.0T(%-1)0.0 30.0 30.0 6Sb/(%年-1)0.61.02.03.0表2 动态特性等级划分等 级项 目一二三四允差EA t/(%)2.03.05.01 0EA f/(%)2.55.01 02 0注:对每个传感器一般只给出EA t,或只给出EA f。5 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
8、按静态和动态特性分别划分等级。6 传感器的绝缘电阻I,对于静态一、二级的传感器不小于1 01 3;对于静态三、四级的传感器不小于1 01 2。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8 环境条件2J J G6 3 21 9 8 9学兔兔 标准下载8.1 室温(2 05)、相对湿度7 0%。8.2 电源电压2 2 0V(1+1 0%)。9 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
9、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es不可忽略(参看附录2)。评
10、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1 0/s,或5/ts。其中s、ts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 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 0b 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
11、。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 6 按照本规程第6条的要求,使用外加电压1 0 0V的高阻表或静电计,测量传感器端点间的绝缘电阻I。3J J G6 3 21 9 8 9学兔兔 标准下载1 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
12、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51 0级(不包括零值),每加一级力值后保持一定时间,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 额定输出Vn=1mmj=1Vnj(1)电荷灵敏度Sq=VnGDFn(2)直线度L=
13、VLVn1 0 0%F S(3)滞后H=VHVn1 0 0%F S(4)重复性R=VRVn1 0 0%F S(5)式中:m 校准循环的次数;Vnj 第j次(j=1,2,m)进程测量时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;Fn 额定力值;VL 进程平均校准曲线与平均端点直线偏差的最大值;VH 回程平均校准曲线与进程平均校准曲线偏差的最大值;VR 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
14、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,调好电荷4J J G6 3 21 9 8 9学兔兔 标准下载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5s,读取输出值。然后退回到零值,保持5s。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/h 2 0/h,达到传感器工作温度范围的上限,保持3 0m i n,重复1 8.31 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
15、的温度进行检定。1 8.6 下降恒温箱的温度,温度变化速率1 0/h2 0/h,达到传感器工作温度范围的下限,保持3 0m i n,重复1 8.31 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/h2 0/h,达到常温,保持3 0m i n,重复1 8.31 8.4的步骤。1 8.8 按以下公式计算灵敏度温度系数Te h=Sq h-SqSqTh-T1 0 0%/(6)Te l=Sq l-SqSqTl-T1 0 0%/(7)式中:Th,T,Tl 检定时的上限温度,常温,下限温度;Sq h,Sq,Sq l 检定时与
16、Th,T,Tl相应的传感器电荷灵敏度。检定结果处理时,取Te h和Te l中绝对值较大的作为灵敏度温度系数Te。注:当由1 8.4和1 8.7计算所得的Sq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5J J G6 3 21 9 8 9学兔兔 标准下载1 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时间进行力的幅值性能检定。1 9.1.1 传感器的
17、安装应与使用时的相同或类似。1 9.1.2 将使用中的传感器及其测量系统作为整体进行检定。1 9.1.3 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 9.1.4 调好配用的放大器和记录仪表的各个挡位。对于电荷放大器,其灵敏度设定为已知的传感器静态灵敏度。将仪器通电预热。1 9.1.5 施加递增的动态力值,读取(或打印)标准参考测量系统和被检传感器测量系统的输出值及输出波形的脉冲持续时间或上升时间。1 9.1.6 施加的动态力值应覆盖被检传感器的额定范围或欲使用范围。力值级数不得少于5级,在每一级动态力值附近至少做3次。1 9.1.7 根据以下公式计算力的相对幅值准确
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