JJF 2025-2023 高动态精密离心机校准规范.pdf
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1、中华人民共和国国家计量技术规范J J F2 0 2 52 0 2 3高动态精密离心机校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rH i g hD y n a m i cP r e c i s i o nC e n t r i f u g e s 2 0 2 3-0 3-1 5发布2 0 2 3-0 9-1 5实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布高动态精密离心机校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rH i g hD y n a m i cP r
2、e c i s i o nC e n t r i f u g e sJ J F2 0 2 52 0 2 3 归 口 单 位:全国惯性技术计量技术委员会 主要起草单位:中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所北京航空航天大学浙江引领信息科技有限公司 参加起草单位:浙江大学德清先进技术与产业研究院深圳中航技术检测所有限公司 本规范委托全国惯性技术计量技术委员会负责解释J J F2 0 2 52 0 2 3本规范主要起草人:董雪明(中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所)冯仁剑(北京航空航天大学)黄腾超(浙江引领信息科技有限公司)吴银锋(北京航空航天大学)参加起草人:洪桂杰(浙江大学德
3、清先进技术与产业研究院)孟晓风(北京航空航天大学)刘克先(深圳中航技术检测所有限公司)J J F2 0 2 52 0 2 3目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语(1)4 概述(1)5 计量特性(1)6 校准条件(2)6.1 校准环境条件(2)6.2 仪器及设备(2)7 校准项目和校准方法(2)7.1 校准项目(2)7.2 稳态加速度示值误差校准(3)7.3 变加速度示值误差校准(3)7.4 加速度最大升降率校准(4)8 校准结果表达(5)9 复校时间间隔(6)附录A 校准证书内页格式(7)附录B 高动态精密离心机主要性能参数的测量不确定度评定(8)附录C 原始记录格式(1 1
4、)附录D 基于分段相位建模的瞬时频率测量方法(1 2)J J F2 0 2 52 0 2 3引 言 J J F1 0 0 12 0 1 1 通用计量术语及定义、J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则、J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示共同构成制定本规范的基础性系列规范。本规范规定了惯性技术用高动态精密离心机的校准技术规范。本规范的编写过程主要参考了J J F1 6 7 52 0 1 7 惯性技术计量术语及定义和J J G1 0 6 62 0 1 1 精密离心机。本规范为首次发布。J J F2 0 2 52 0 2 3高动态精密离心机校准
5、规范1 范围本规范规定了惯性产品用高动态精密离心机的校准项目和校准方法。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J G1 0 6 62 0 1 1 精密离心机J J F1 6 7 52 0 1 7 惯性技术计量术语及定义凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 术语J J F1 6 7 52 0 1 7和J J G1 0 6 62 0 1 1界定的以及下列术语和定义适用于本规范。3.1 稳态加速度示值误差 e r r o ro f s t a t i ca c c e l e r a t i o n离心机在匀速转动工
6、作状态下,加速度设定值与实际值的差。3.2 变加速度示值误差 e r r o ro fd y n a m i ca c c e l e r a t i o n离心机在非匀速转动工作状态下,加速度设定值与实际值的差。3.3 加速度最大升降率 m a x i m u mr i s e/f a l l r a t eo f a c c e l e r a t i o n在额定转速范围内,离心机所能达到的加速度最大升降速率。4 概述离心机主要由绕回转轴转动的旋转体、稳速系统、加速度计安装定位及质心找正系统和数据采集与处理系统等组成。在电机驱动下,工作平台(或悬臂)绕回转轴线旋转的角速率为时,离心机在工
7、作半径为R处产生的沿径向的加速度为:a=2R,该加速度就是离心机复现的标准加速度。高动态精密离心机可以通过改变旋转角速率实现加速度的变化,主要用于对加速度计的线性度(非线性)、高次项系数(二阶、三阶等)、滞后误差等性能指标的检定、校准或测试。对高动态精密离心机进行校准时,主要考虑稳态加速度示值误差、变加速度示值误差及加速度最大升降率等特性。5 计量特性高动态精密离心机的计量特性见表1。1J J F2 0 2 52 0 2 3表1 计量特性序号计量特性名称指标1稳态加速度示值误差0.1%2变加速度示值误差1%3加速度最大升降率5%注:以上指标不作为合格性判定条件,仅供参考。6 校准条件6.1 校
8、准环境条件环境温度:(2 05),2h内的温度波动度小于1。相对湿度:3 0%8 0%。周围无震动、强电磁干扰,没有突加、突卸负载和其他脉冲负载。6.2 仪器及设备校准用标准装置及配套设备见表2。表2 校准用标准装置及推荐技术指标序号校准用标准装置及配套设备技术指标校准参数1频率计测量范围:0H z 1 0 0MH z最大允许相对误差:51 0-7稳态加速度示值误差2标准光栅线数:不低于90 0 0变加速度示值误差加速度最大升降率3动态信号采集系统A/D位数不低于1 2位,采样率不低于被校准离心机最大转速所对应光栅信号频率的1 0倍变加速度示值误差加速度最大升降率7 校准项目和校准方法7.1
9、校准项目校准项目见表3。表3 校准项目一览表序号校准项目校准方法1稳态加速度示值误差7.22变加速度示值误差7.33加速度最大升降率7.42J J F2 0 2 52 0 2 37.2 稳态加速度示值误差校准7.2.1 校准过程在离心机工作的加速度范围内选择不少于7个加速度点(含最高及最低加速度点)a0j,j=1,2,n(n7)。采用定角测时法测量,角度间隔为3 6 0(离心机旋转一周),测量步骤如下:a)将定角信号接入频率计,并设置频率计的采样时间及间隔;b)启动和调整离心机加速度至待测加速度点达稳定运行状态;c)连续记录频率计输出周期1 0次,得到一组数,记为Ti(i=1,2,1 0)。d
10、)按选定的加速度点顺序,重复步骤a)、b)、c)。7.2.2 数据处理a)角速率计算平均周期按式(1)计算:T=1mni=1Ti(1)式中:T 测量周期的平均值,s;Ti 给定加速度点的第i次周期测量值,s;m 采样次数,m=1 0。角速率按式(2)计算:=2/T(2)式中:角速率,r a d/s。b)稳态加速度示值误差计算加速度的测量值按式(3)计算:aj=2jR(3)式中:aj 离心机加速度的测量值;wj j时刻的角速率,r a d/s;R 离心机工作半径,m。稳态加速度a0j(j=1,2,n)的示值误差按式(4)计算:(a0j)=a0j-ajaj1 0 0%(4)式中:(a0j)稳态加速
11、度a0j的示值误差;a0j 离心机加速度的设定值。7.3 变加速度示值误差校准7.3.1 校准过程a)启动离心机,使转动速率达到稳定状态,其产生的加速度为a1;3J J F2 0 2 52 0 2 3b)设定新的加速度a2和时间T,使离心机在时间T内加速度从a1加速变化到a2;c)通过数据采集装置记录光栅信号,进行数据分析获得离心机加速度随时间的变化关系,按图1所示做出加速度随时间的变化曲线。图1 变加速度校准过程推荐加速度a1为1g,加速度a2为额定值的9 0%。7.3.2 数据处理如图2所示,计算实际加速度随时间变化曲线与设定曲线的相对误差(t):(t)=a(t)-a(t)a(t)1 0
12、0%(5)式中:(t)实际加速度随时间变化曲线与设定曲线的相对误差;a(t)离心机加速度的设定值;a(t)离心机加速度的测量值。图2 变加速度示值误差曲线选取(t)绝对值对应的最大值m a x为变加速度示值误差d,d(a1,a2,T)=m a x=tm a x ,tm a x对应t 的最大值(6)7.4 加速度最大升降率校准7.4.1 校准过程a)启动离心机,使转动速率达到稳定状态,其产生的加速度为a1;b)设定新的加速度a2,使离心机以最大速率从a1变化到a2;4J J F2 0 2 52 0 2 3c)通过数据采集装置记录光栅信号,进行数据分析获得离心机加速度随时间的变化关系,并作出加速度
13、随时间的变化曲线,获取加速度从a1开始变化的时刻t1及加速度首次到达a2的时刻t2,如图3所示。图3 加速度最大升降率测试曲线7.4.2 计算方法加速度最大升降率由式(7)计算:k=a2-a1t2-t1(7)式中:k 离心机加速度最大升降率,m/s3;a1 离心机设定初始时刻加速度值,m/s2;a2 离心机设定测试过程结束加速度值,m/s2;t1 离心机加速度从a1开始变化的时刻,s;t2 离心机加速度首次到达a2的时刻,s。8 校准结果表达校准结果应在校准证书或校准报告上反映。校准证书或报告至少应包括以下信息:a)标题:“校准证书”或“校准报告”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如
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