JJF 1918-2021 电容式加速度传感器校准规范-(高清版).pdf
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1、中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 9 1 82 0 2 1电容式加速度传感器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rC a p a c i t a n c eA c c e l e r o m e t e r s 2 0 2 1-0 7-2 8发布2 0 2 2-0 1-2 8实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布电容式加速度传感器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rC a p a c i t a n c eA c c e l e
2、 r o m e t e r sJ J F1 9 1 82 0 2 1 归 口 单 位:全国振动冲击转速计量技术委员会 主要起草单位:吉林省计量科学研究院中国计量科学研究院工业和信息化部电子第五研究所 参加起草单位:湖南省计量检测研究院北京凌信致远科技有限公司 本规范委托全国振动冲击转速计量技术委员会负责解释J J F1 9 1 82 0 2 1本规范主要起草人:闫有余(吉林省计量科学研究院)房法成(吉林省计量科学研究院)左爱斌(中国计量科学研究院)郑术力(工业和信息化部电子第五研究所)参加起草人:刘 云(吉林省计量科学研究院)陈红江(湖南省计量检测研究院)刘冀飞(北京凌信致远科技有限公司)J
3、 J F1 9 1 82 0 2 1目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 概述(1)4 计量特性(1)4.1 静态特性(1)4.2 动态特性(1)5 校准条件(2)5.1 环境条件(2)5.2 测量标准及其他设备(2)6 校准项目和校准方法(2)6.1 校准项目(2)6.2 校准方法(2)7 校准结果表达(7)7.1 校准记录(7)7.2 校准证书(7)8 复校时间间隔(7)附录A 当地重力加速度的确定(8)附录B 校准原始记录推荐格式(9)附录C 校准证书内容及内页格式(1 1)附录D 电容式加速度计静态灵敏度测量不确定度评定示例(1 3)J J F1 9 1 82 0 2 1引
4、 言本规范按照J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则编制。J J F1 0 7 1 国家计量校准规范编写规则、J J F1 0 0 1 通用计量术语及定义和J J F1 0 5 9.1 测量不确定度评定与表示共同构成支撑本规范制定工作的基础性系列规范。本规范为首次发布。J J F1 9 1 82 0 2 1电容式加速度传感器校准规范1 范围本规范适用于电容式加速度传感器(以下简称加速度计)的校准。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J G2 0 5 42 0 1 5 振动计量器具检定系统表J J F1 1 5 62 0 0 6 振动 冲击 转速计量术语及定义G B/
5、T2 0 4 8 5.1 12 0 0 6 振动与冲击传感器校准方法 第1 1部分:激光干涉法振动绝对校准G B/T2 0 4 8 5.1 62 0 1 8 振动与冲击传感器校准方法 第1 6部分:地球重力法校准G B/T2 0 4 8 5.2 12 0 0 7 振动与冲击传感器校准方法 第2 1部分:振动比较法校准I E C6 0 7 4 7-1 4-4:2 0 1 1 半导体器件 分立器件 第1 4-4部分:半导体感应器(S e m i-c o n d u c t o rd e v i c e sD i s c r e t ed e v i c e sP a r t 1 4-4:S e m
6、 i c o n d u c t o ra c c e l e r o m e t e r s)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 概述电容式加速度传感器广泛用于振动冲击测量。电容式加速度传感器的结构一般采用弹簧质量系统,由固定质量块和敏感质量块组成,形成平板电容。质量块受惯性力作用运动改变平板电容值。通过检测电容变化的大小,测量出敏感轴加速度的大小和方向。4 计量特性4.1 静态特性静态灵敏度。4.2 动态特性a)参考灵敏度;b)灵敏度频率响应;c)灵敏度幅值线性度。1J J F1 9 1 82 0 2 1
7、5 校准条件5.1 环境条件环境温度:采用绝对法校准时为(2 33);采用比较法校准时为(2 35)。相对湿度:不大于7 5%。电源电压波动量不应超过额定值的1 0%。实验室及周围环境应无强振源,无强电磁场的干扰。5.2 测量标准及其他设备5.2.1 分度头角度测量范围:0 3 6 0;角度最大允许误差:0.1;水平零位误差:0.0 5。5.2.2 振动标准装置绝对法振动标准装置或比较法振动标准装置。振动标准装置的测量不确定度见表1。表1 振动标准装置的测量不确定度名称频率范围测量不确定度(k=2)Ur e lU绝对法振动标准装置0.0 0 5H z f0.1H z3%2 0.1H z f5k
8、 H z1%1 比较法振动标准装置0.1H z f2 0H z5%3 2 0H z f2k H z2%2 2k H z f5k H z3%3 5.2.3 直流电压表直流电压的最大允许误差:0.0 5%读数。5.2.4 适调放大器放大器的激励电压最大允许误差:0.5%;频率响应不超过0.5%;非线性误差不超过0.1%。6 校准项目和校准方法6.1 校准项目校准项目见第5章。6.2 校准方法6.2.1 外观要求及其他技术指标加速度计上应标有清晰的型号、出厂编号和商标,以及振动灵敏轴方向。加速度计2J J F1 9 1 82 0 2 1壳体应无明显的机械损伤,安装表面应无毛刺及其他瑕疵,加速度计安装
9、表面应平整光滑。加速度计制造厂应给出其量程范围、工作温度范围、冲击极限和供电电压等技术指标。6.2.2 静态特性6.2.2.1 校准前的准备将加速度计安装于台面中心,使加速度计安装面和安装平台台面保持平行并完全贴合固定,连接适调放大器和直流电压表。校准原理框图如图1所示。图1 静态特性校准原理框图6.2.2.2 用重力加速度(1g)校准加速度计敏感轴轴线与重力加速度方向重合时的静态灵敏度的校准。安装台面置于水平零位,将加速度计刚性安装于台面中心,使加速度计的敏感轴轴线与重力加速度矢量方向的夹角为0(如图2所示),用直流电压表测量加速度计的输出直流电压V0;调整安装台面至1 8 0(如图3所示)
10、,用直流电压表测量加速度计的输出直流电压V1 8 0。按公式(1)计算加速度计的静态灵敏度Sg:Sg=V0-V1 8 02g(1)式中:Sg 加速度计的静态灵敏度,mV/(ms-2)V0 安装平台置于水平零位时测量的加速度计的输出直流电压值,V;V1 8 0 安装平台置于1 8 0 时测量的加速度计的输出直流电压值,V;g 实验室选用的重力加速度值(gn或g1),m/s2,见附录A。图2 0 测量位置的加速度计安装示意图1加速度计;2安装平台台面;3重力加速度矢量和加速度计灵敏度敏感轴轴线之间的夹角3J J F1 9 1 82 0 2 1图3 1 8 0 测量位置的加速度计安装示意图1加速度计
11、;2安装平台;3重力加速度矢量和加速度计灵敏度敏感轴轴线之间的夹角 注:大于1g的加速度计的静态特性校准,可参照J J F1 1 1 6 线加速度计的精密离心机校准规范。6.2.2.3 用重力加速度分量(0g1g)校准加速度计敏感轴轴线与重力加速度方向不重合时,在不同角度的重力分量上的静态灵敏度的校准。把安装平台置于水平零位,加速度计刚性安装于台面中心,调整安装平台至夹角+和-(如图4所示),重力加速度矢量和加速度计灵敏度敏感轴轴线之间的夹角首选角度见表2。测量加速度计的输出直流电压V+和V-,调整安装平台至1 8 0 +和1 8 0 -,测量加速度计的输出电压V1 8 0+和V1 8 0-。
12、图4-3 0 测量位置的加速度计安装结构示意图1加速度计;2安装平台;3重力加速度矢量和加速度计灵敏度敏感轴轴线之间的夹角表2 首选夹角对应的加速度幅值夹角重力产生的加速度幅值-3 0 和+3 0+1 5 0 和+2 1 0 0.8 6 6 0g1-4 5 和+4 5+1 3 5 和+2 2 5 0.7 0 7 1g16 0+1 2 0 和+2 4 0 0.5 0 0 0g1 4J J F1 9 1 82 0 2 1按公式(2)计算加速度计的静态灵敏度Sg:Sg=V+V-V1 8 0+-V1 8 0-4gc o s(2)式中:Sg 加速度计的静态灵敏度,mV/(ms-2);V+安装平台置于+处
13、的加速度计输出直流电压值,V;V-安装平台置于-处的加速度计输出直流电压值,V;V1 8 0+安装平台置于1 8 0 +处的加速度计输出直流电压值,V;V1 8 0-安装平台置于1 8 0 -处的加速度计输出直流电压值,V;g 校准时使用的重力加速度值,m/s2,见附录A;安装平台倾斜角度,()。注:本方法仅限于横向灵敏度小于5%的电容式加速度传感器的校准。6.2.3 动态校准6.2.3.1 参考灵敏度6.2.3.1.1 比较法将被检加速度计与参考加速度计背靠背刚性安装在振动台中心位置,或将与振动台内装加速度计同轴安装,或与装在振动台台面上附加固定装置内的参考加速度计同轴安装。在参考条件下确定
14、被校加速度计的参考灵敏度幅值和相移。被校加速度计的输出电压与所承受的加速度之比即为参考灵敏度幅值。相移按公式(3)计算:2=2,1+1(3)式中:2 被测加速度计输出值的相移,();1 参考加速度计输出值的相移,();2,1 参考加速度计与被测加速度计输出值之间的相移,()。注:参考条件指:频率(H z):,1 6 0,8 0,4 0,1 6,8,加速度(m/s2):,1 0 0,5 0,2 0,1 0,5,2,1,6.2.3.1.2 绝对法采用条纹计数法(仅限幅值校准)或正弦逼近法对加速度计参考灵敏度进行校准。6.2.3.2 灵敏度频率响应在工作频率范围内,以1/3倍频程序列选取81 1个频
15、率点,按6.2.3.1的方法测出不同频率下的灵敏度幅值和相移。灵敏度的幅频响应按公式(4)计算如下:=Sf-S0S01 0 0%(4)5J J F1 9 1 82 0 2 1式中:被测加速度计的幅频响应,%;Sf 被测加速度计在不同频率点的灵敏度幅值,mV/(ms-2);S0 被测加速度计在参考点的灵敏度幅值,mV/(ms-2)。灵敏度的相频响应按公式(5)计算如下:=f-0(5)式中:被测加速度计的相频响应,();f 被测加速度计在不同频率点的相移,();0 被测加速度计在参考点的相移,()。6.2.3.3 灵敏度幅值线性度采用振动或冲击方法,在加速度幅值范围内选取51 0个点(包括最大加速
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