JJF 1675-2017 惯性技术计量术语及定义-(高清原版).pdf
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1、中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 6 7 52 0 1 7惯性技术计量术语及定义T e r m i n o l o g ya n dD e f i n i t i o nf o rM e a s u r e m e n t o f I n e r t i a lT e c h n o l o g y 2 0 1 7-1 1-2 0发布2 0 1 8-0 2-2 0实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局惯性技术计量术语及定义T e r m i n o l o g ya n dD e f i n i t i o nf o rM e a s u
2、r e m e n t o f I n e r t i a lT e c h n o l o g yJ J F1 6 7 52 0 1 7 归 口 单 位:全国惯性技术计量技术委员会 主要起草单位:中航工业北京长城计量测试技术研究所北京航空航天大学中航工业飞行自动控制研究所北京信息科技大学中航工业空空导弹研究院北京航天控制仪器研究所北京自动控制设备研究所北京三驰科技发展有限公司 本规范委托全国惯性技术计量技术委员会负责解释J J F1 6 7 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局本规范主要起草人:张志民(中航工业北京长城计量测试技术研究所)龙祖洪(中航工业北京长城计量测试技术研究所)董雪明
3、(中航工业北京长城计量测试技术研究所)关 伟(北京航天控制仪器研究所)孟晓风(北京航空航天大学)苏 中(北京信息科技大学)熊 磊(中航工业北京长城计量测试技术研究所)王京献(中航工业飞行自动控制研究所)鲁 浩(中航工业空空导弹研究院)李丹东(北京航天控制仪器研究所)张宪龙(北京三驰科技发展有限公司)张菁华(北京自动控制设备研究所)J J F1 6 7 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局目 录引言()1 范围(1)2 通用术语(1)3 惯性仪表及其计量特性(5)4 惯性系统及其计量特性(7)5 惯性计量设备及其计量特性(9)6 惯性计量技术(1 2)中文索引(1 5)英文索引(2 0)J
4、J F1 6 7 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局引 言本规范是在参考国内外现有惯性技术计量工作中常用的测试方法标准、产品标准、校准规范、检定规程等资料的基础上,结合国内惯性技术计量工作实际情况、行业应用的普遍共识以及约定俗成的概念,将惯性技术计量术语分为通用术语、惯性仪表及其计量特性、惯性系统及其计量特性、惯性计量设备及其计量特性和惯性计量技术,共5个部分。本规范所列术语以惯性技术计量技术中常见术语为主,并未包含实际应用中可能涉及的全部技术术语。本规范为首次发布。J J F1 6 7 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局惯性技术计量术语及定义1 范围本规范规定了惯性技术及其计量特
5、性计量技术基本术语及有关的辅助术语及适用范围。本规范适用于一切与惯性技术及其计量特性计量有关的领域。2 通用术语2.1 惯性 i n e r t i a在无外力作用下,物体保持其运动状态(含静止)的特性。2.2 惯性空间 i n e r t i a l s p a c e牛顿运动定律成立的参考系。2.3 惯性技术 i n e r t i a l t e c h n o l o g y惯性仪表、惯性稳定、惯性导航、惯性制导和惯性测量等技术的统称。2.4 加速度 a c c e l e r a t i o n物体运动速度矢量对时间的导数。2.5 重力加速度 a c c e l e r a t i
6、o no fg r a v i t y物体做自由落体时的加速度。其数值等于当地重力值引起的加速度,用g表示。国际公认以北纬4 5 的海平面上的数值9.8 0 66 5m/s2为标准重力加速度。2.6 非重力加速度 n o n-g r a v i t a t i o n a l a c c e l e r a t i o n除重力之外的力作用在物体上产生的加速度,也叫比力。在旋转坐标系中比较常见,比如:切向加速度、向心加速度、科里奥利加速度等。2.7 加加速度 j e r k加速度的时间变化率。2.8 恒加速度 c o n s t a n t a c c e l e r a t i o n加加速
7、度为0时的物体加速度。2.9 线速度 l i n e a rv e l o c i t y直线运动物体的位移相对于时间的一次导数。单位:m/s。2.1 0 线加速度 l i n e a ra c c e l e r a t i o n直线运动物体的位移相对于时间的二次导数。单位:m/s2。2.1 1 线振动 l i n e a rv i b r a t i o n直线运动物体以某平衡点为中心进行的往复运动。2.1 2 角速度 a n g u l a rv e l o c i t y转动运动物体的角位移相对于时间的一次导数。单位:r a d/s。1J J F1 6 7 52 0 1 7市场监管总
8、局市场监管总局2.1 3 角加速度 a n g u l a ra c c e l e r a t i o n转动运动物体的角位移相对于时间的二次导数。单位:r a d/s2。2.1 4 角振动 a n g u l a rv i b r a t i o n转动运动物体绕某一个轴进行的往复运动。2.1 5 角冲击 a n g u l a rs h o c k转动运动物体绕某一个轴进行的快速瞬变的角运动。2.1 6 地球自转角速度 r o t a t i o n a l a n g u l a rv e l o c i t yo f t h ee a r t h地球本体绕极轴自西向东旋转的单位时间内
9、绕过的角度。地球自转一圈的平均角速度约为7.2 9 21 0-5r a d/s。2.1 7 惯性仪表 i n e r t i a l i n s t r u m e n t基于惯性或其他原理,用于获取物体在惯性空间中运动姿态、速度、位置等信息的传感器。一般指加速度计和陀螺仪。2.1 8 惯性组合 i n e r t i a l s e n s o ra s s e m b l y,I S A多个惯性仪表按特定的相对空间位置和姿态组合而成的装置。2.1 9 惯性测量单元 i n e r t i a lm e a s u r e m e n tu n i t,I MU在惯性空间内,可自主测量物体三
10、维线运动和角运动的装置。2.2 0 惯性系统 i n e r t i a l s y s t e m利用惯性仪表、惯性组合测量载体运动的测量系统,是惯性测量、惯性导航、惯性制导、惯性参考基准等系统的统称。2.2 1 惯性导航 i n e r t i a l n a v i g a t i o n基于惯性系统的导航方式。2.2 2 惯性导航系统 i n e r t i a l n a v i g a t i o ns y s t e m利用惯性仪表、方位基准和初始位置信息来确定运载体的姿态、位置、速度和加速度的自主式导航系统。2.2 3 平台式惯性导航系统 p l a t f o r mi n
11、e r t i a ln a v i g a t i o ns y s t e m惯性仪表安装在一个稳定平台上,以平台坐标系为基准来测量运载体运动参数的惯性导航系统。2.2 4 捷联式惯性导航系统 s t r a p-d o w n i n e r t i a l n a v i g a t i o ns y s t e m惯性仪表直接安装在运载体上的惯性导航系统。2.2 5 组合导航系统 i n t e g r a t e dn a v i g a t i o ns y s t e m以惯性导航系统为基础,结合卫星导航、无线电导航等其他导航方式,利用数据融合技术,综合处理不同导航方式对同一载
12、体的导航信息,以期得到更精确的导航效果的导航方式被称为组合导航系统。比如,惯性-G P S组合导航系统、惯性-北斗组合导航系统、惯性-无线电导航系统等。2.2 6 惯性校准装置 i n e r t i a l c a l i b r a t i o ne q u i p m e n t用于计量评定惯性仪表及系统的设备。2.2 7 惯性参考单元 i n e r t i a l r e f e r e n c eu n i t无需外部参考即可测量载体在三维空间中惯性角运动的惯性系统。2J J F1 6 7 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局2.2 8 北向 g e o g r a p h i
13、 c a l n o r t h根据地球地理定义的一种参考方向。子午线指向地球北极的方向为“地理北”,或称“真北”;地球磁力线方向称为“磁力北向”。2.2 9 铅垂线 p l u m bb o bl i n e物体重心与地球重心的连线。2.3 0 惯性坐标系 i n e r t i a l c o o r d i n a t e f r a m e与惯性空间固联的坐标系,该坐标系中牛顿运动定律适用,简称惯性系,否则称为“非惯性系”。在惯性坐标系中,如果没有实际的旋转或者非重力加速度激励,理想陀螺仪或者理想加速度计的输出将为0。2.3 1 载体坐标系 b o d yr e f e r e n c
14、 e f r a m e原点和方向相对于载体固定的直角坐标系。2.3 2 地理坐标系 g e o g r a p h i c f r a m e有时又称真坐标系,其原点位于载体重心所在的当地地理位置的表面。根据需要,可分别取东北天、北西天和北东地作为地理坐标系的轴向。2.3 3 导航坐标系 n a v i g a t i o nf r a m e导航系统在求解导航参数时所用的坐标系。2.3 4 输入轴 i n p u t a x i s,I A惯性仪表的输入轴是其一个理想敏感轴,沿该敏感轴方向的输入引起的输出量最大。2.3 5 输入基准轴 i n p u t r e f e r e n c e
15、a x i s,I R A人为规定的惯性仪表的理想输入轴,名义上与输入轴平行。2.3 6 失准角 m i s a l i g n m e n t一般指的是“输入轴失准角”,即惯性仪表输入轴与输入基准轴之间的夹角。2.3 7 输出轴 o u t p u t a x i s,OA一个人为规定的测量惯性仪表输出的轴。注:对陀螺仪而言,输出轴产生的输出信号是输入角度或角速度的函数;对摆式加速度计而言,通常指的是固定连接铰接或弯曲的轴。2.3 8 输出基准轴 o u t p u t r e f e r e n c ea x i s,O RA人为规定的惯性仪表的理想输出轴,名义上与输出轴平行。2.3 9
16、自转轴 s p i na x i s,S A陀螺仪转子的旋转轴。2.4 0 自转基准轴 s p i nr e f e r e n c ea x i s,S R A人为规定的陀螺仪的理想自转轴,名义上与自转轴平行,与输入基准轴垂直。2.4 1 摆轴 p e n d u l o u sa x i s,P A在摆式加速度计中,穿过检测质量质心,由加速度计输入轴和输出轴根据右手定则确定的轴。2.4 2 摆基准轴 p e n d u l o u s r e f e r e n c ea x i s,P R A3J J F1 6 7 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局人为规定的摆式加速度计的理想摆轴
17、,名义上与摆轴平行。2.4 3 门态 OAr o t a t i o nm o u n t i n gp o s i t i o n在重力场翻滚校准中,摆基准轴平行于分度装置旋转轴方向的安装状态。在精密离心机校准中,输出基准轴平行于重力加速度方向的安装状态。2.4 4 摆态 P Ar o t a t i o nm o u n t i n gp o s i t i o n在重力场翻滚校准中,输出基准轴平行于分度装置旋转轴方向的安装状态。在精密离心机校准中,摆基准轴平行于重力加速度方向的安装状态。2.4 5 偏值 b i a s在输入为0时惯性仪表的输出值。2.4 6 标度因数 s c a l e
18、 f a c t o r惯性仪表输出变化量与输入变化量之比。一般指对惯性仪表静态校准输入输出数据进行最小二乘拟合所得直线的斜率。2.4 7 启动时间 s t a r t-u pt i m e惯性仪表从上电到输出规定信号的时间。单位:s。2.4 8 量程 m e a s u r i n gr a n g e惯性仪表的有效测量范围。2.4 9 稳定性 s t a b i l i t y当惯性仪表或系统,持续运行于固定的校准环境下,其机械特性或性能参数保持不变的能力。2.5 0 阈值 t h r e s h o l d最小输入量的最大绝对值。由该输入量所产生的输出量至少应等于按名义标度因数所期望的输
19、出的5 0%。2.5 1 静态特性 s t a t i cc h a r a c t e r i s t i c s描述测量系统输入-输出静态测量关系的一组性能参数。例如,重复性、非线性、迟滞、输入范围、输出范围、阈值、分辨力等。2.5 2 静态模型 s t a t i cm o d e l描述测量系统输入输出静态测量关系的数学模型。例如,最小二乘拟合直线,最小二乘拟合二次曲线。2.5 3 动态测量 d y n a m i cm e a s u r e m e n t量的瞬时值以及它随时间的变化的测量。1量随时间的变化呈现周期性重复时的动态测量称为稳态测量;2量随时间的变化快速而不重复时的动态
20、测量称为瞬态测量。2.5 4 动态特性 d y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c s描述测量系统输入-输出动态测量关系的一组参数。例如,通频带、工作频带、上升时间、过冲量、时间常数、响应时间等。2.5 5 动态模型 d y n a m i cm o d e l描述测量系统输入-输出动态测量关系的曲线和数学模型。例如,频率响应曲线也称为频率响应特性,包括幅频特性、相频特性、阶跃响应曲线,脉冲响应曲线,动态传4J J F1 6 7 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局递函数等。2.5 6 位置 p o s i t i o n物体在规定坐标系中的坐标。2.
21、5 7 位置精度 p o s i t i o na c c u r a c y导航系统确定的运载体位置坐标相对地理位置坐标所能达到的精度。2.5 8 地理经度 g e o d e t i c l o n g i t u d e大地子午面与本初子午面之间的夹角。也称大地经度。2.5 9 地理纬度 g e o g r a p h i c l a t i t u d e地球子午圈上某点的法线与地球赤道平面之间的夹角。2.6 0 高度 a l t i t u d e高于地平面的角距离,即地平线与天球一点之间垂直圆上的弧;或指高于给定基准平面的垂直距离。2.6 1 地速 g r o u n ds p e
22、 e d运载体沿其航迹的速度即相对地球表面运动速度的水平分量。2.6 2 姿态 a t t i t u d e载体坐标系相对于参考坐标系所确定的载体角状态。通常参考坐标系是指地球坐标系。2.6 3 姿态角 a t t i t u d ea n g l e描述载体姿态的一组角度,包括航向角(也称偏航角、首向角)、横滚角和俯仰角。俯仰角(p i t c ha n g l e):载体坐标系水平轴与水平面的夹角。横滚角(r o l l a n g l e):载体绕自身纵轴滚转的角度。航向角(y a wa n g l e):载体前进方向与基准方向的夹角。3 惯性仪表及其计量特性3.1 惯性仪表3.1.1
23、 加速度计 a c c e l e r o m e t e r测量物体运动加速度的装置。用于测量线运动加速度的称为线加速度计,用于测量角运动加速度的称为角加速度计。3.1.2 陀螺仪 g y r o s c o p e,g y r o测量载体在惯性空间中角运动参数的装置。3.1.3 加加速度计 j e r ks e n s o r测量加速度相对于时间的变化速率的装置。3.1.4 重力仪 g r a v i m e t e r测量重力加速度值的一种装置。包括两大类:经典绝对重力仪:基于牛顿第三定律,在高真空条件下通过测量物体在竖直方向自由落体运动所经历的时间和距离来计算重力值的设备。原子干涉绝对
24、重力仪:用冷原子干涉技术测量绝对重力值的一种装置。3.1.5 重力梯度仪 g r a v i t yg r a d i o m e t e r5J J F1 6 7 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局测量两个重力点之间重力差值的一种装置。目前主要有旋转重力梯度仪、液浮重力梯度仪、旋转加速度重力梯度仪、超导重力梯度仪等。3.1.6 陀螺罗盘 g y r o c o m p a s s利用陀螺和摆的特性寻找和指示真北向的仪表。也叫“陀螺罗经”。3.1.7 陀螺经纬仪 g y r ot h e o d o l i t e利用陀螺罗盘敏感北向基准、用于测定直线与北向夹角的一种定向装置。3.2 惯
25、性仪表计量特性3.2.1 线加速度计的计量特性3.2.1.1 二次项系数 s e c o n d-o r d e rn o n l i n e a r i t yc o e f f i c i e n t加速度计输出中与基准轴输入值平方相关的变化量与基准轴输入值平方的比值。由沿输入轴的加速度变化量引起的称为输入轴二次项系数;由沿交叉轴的加速度变化量引起的称为交叉轴二次项系数。单位:输出量单位/g2。3.2.1.2 三次项系数 t h i r d-o r d e rn o n l i n e a r i t yc o e f f i c i e n t加速度计输出中与基准轴输入值三次方相关的变化
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