JJF 1904-2021差分式加速度传感器放大器校准规范-(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 0 42 0 2 1差分式加速度传感器放大器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rD i f f e r e n t i a lA c c e l e r o m e t e rA m p l i f i e r s 2 0 2 1-0 2-2 3发布2 0 2 1-0 8-2 3实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布差分式加速度传感器放大器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rD i f f
2、 e r e n t i a lA c c e l e r o m e t e rA m p l i f i e r sJ J F1 9 0 42 0 2 1 归 口 单 位:全国振动冲击与转速计量技术委员会 主要起草单位:工业和信息化部电子第五研究所 参加起草单位:中国工程物理研究院吉林省计量科学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与转速计量技术委员会负责解释J J F1 9 0 42 0 2 1本规范主要起草人:郑术力(工业和信息化部电子第五研究所)阚 飞(工业和信息化部电子第五研究所)参加起草人:何 斌(中国工程物理研究院)闫有余(吉林省计量科学研究院)刘翼飞(北京凌信
3、致远科技有限公司)张 毅(工业和信息化部电子第五研究所)J J F1 9 0 42 0 2 1目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语(1)3.1 传输系数(1)4 概述(1)5 计量特性(2)5.1 归一化误差(2)5.2 增益误差(2)5.3 非线性(2)5.4 幅频特性(2)5.5 相频特性(2)5.6 低通滤波器特性(2)5.7 本底噪声(2)5.8 激励电压(2)6 校准条件(2)6.1 环境条件(2)6.2 校准用标准或其他设备(2)6.2.1 信号发生器(2)6.2.2 数字电压表(2)6.2.3 动态信号分析仪(2)7 校准项目和校准方法(2)7.1 校准项目(2
4、)7.2 校准方法(2)7.2.1 外观及工作正常性检查(2)7.2.2 归一化误差(3)7.2.3 增益误差(3)7.2.4 非线性(4)7.2.5 幅频特性(4)7.2.6 相频特性(5)7.2.7 低通滤波器特性(5)7.2.8 本底噪声(6)7.2.9 激励电压(6)8 校准结果表达(6)8.1 校准记录(6)J J F1 9 0 42 0 2 18.2 校准证书(6)9 复校时间间隔(6)附录A 一种差分式加速度传感器模拟器(7)附录B 校准原始记录推荐格式(8)附录C 校准证书的内容(1 1)附录D 不确定度评定示例(1 5)J J F1 9 0 42 0 2 1引 言 本规范以J
5、 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为基础性系列规范进行制定。本规范的制定参考了J J G2 3 32 0 0 8 压电加速度计、J J G3 3 82 0 1 3 电荷放大器、J J F1 1 5 6 振动 冲击 转速计量术语及定义以及J J F1 2 6 92 0 1 0 压电集成电路传感器(I E P E)放大器校准规范等技术法规。本规范为首次发布。J J F1 9 0 42 0 2 1差分式加速度传感器放大器校准规范1 范围本规范适用于直流激励差分式加速度传感器放大器(以下简
6、称放大器)的校准。2 引用文件J J G3 3 8 电荷放大器J J F1 1 5 6 振动 冲击 转速计量术语及定义J J F1 2 6 9 压电集成电路传感器(I E P E)放大器校准规范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3.1 传输系数 t r a n s m i s s i o nc o e f f i c i e n t放大器输出电压和输入电压的比值。4 概述放大器广泛应用于压阻式、应变式等差分式加速度传感器的信号适调。放大器对加速度传感器的输出信号进行放大和调理。它一般由恒压直流激励电源、
7、伺服反馈单元、差分转换级、低通滤波器、放大单元等组成。图1为典型的放大器对传感器信号调理框图。图1 放大器对传感器信号调理框图1J J F1 9 0 42 0 2 15 计量特性5.1 归一化误差5.2 增益误差5.3 非线性5.4 幅频特性5.5 相频特性5.6 低通滤波器特性5.7 本底噪声5.8 激励电压6 校准条件6.1 环境条件环境温度:1 82 8;相对湿度:8 0%;电源电压的变化不超过额定电压的1 0%;室内应无影响校准结果的强电磁场干扰和腐蚀性气体。6.2 校准用标准或其他设备6.2.1 信号发生器频率范围不小于D C2 0 0k H z,失真度不大于0.3%,频率稳定性优于
8、0.0 5%,频率准确度优于11 0-5,幅值稳定性优于1%。6.2.2 数字电压表在使用频率范围内,交流电压的测量最大允许误差为0.1%,直流电压测量最大允许误差为0.0 1%。6.2.3 动态信号分析仪频率分辨力优于0.0 1%,频谱幅值示值最大允许误差为0.5%,通道一致性相位差最大允许值为0.5,幅值一致性最大允许值为0.2%。7 校准项目和校准方法7.1 校准项目校准项目见第5章。7.2 校准方法7.2.1 外观及工作正常性检查放大器上的文字、标识应清晰可辨。放大器应无影响正常工作的机械损伤,各功能开关定位准确、灵活可靠。输入和输出插座应无松动。接通电源后,放大器能正常工作,显示清晰
9、完整。外观检查后,给放大器通电,充分预热。2J J F1 9 0 42 0 2 17.2.2 归一化误差按图2连接仪器,调节信号发生器输出交流差分信号,频率调至1 6 0H z。一般差分信号可由两路相位相差1 8 0 的信号获得,也可以参考附录A的方式获得。放大器归一化挡置于“1”,放大器滤波设置为全通状态。调节信号发生器的输出电压和放大器增益挡,平衡清零,使放大器的输出电压eo达到最大额定输出值Eo。保持信号发生器的输出电压和放大器增益挡不变,依次改变归一化挡位,用数字电压表或动态信号分析仪测量每个状态时放大器的输出电压eoj。每个状态的归一化误差由式(1)计算。j=eoj-eoGjeoGj
10、1 0 0%(j=2,3,)(1)式中:j 归一化挡为“Gj”时放大器的归一化误差,%;eo 归一化挡为“1”时放大器的输出电压,mV;eoj 归一化挡为“Gj”时放大器的输出电压,mV;Gj 某归一化挡。图2 放大器增益误差校准框图根据放大器的技术指标从低至高选取不同的归一化挡位,平衡清零,重复上述步骤进行测量,取其中绝对值最大的误差作为该放大器的归一化误差校准结果。7.2.3 增益误差放大器校准框图如图2所示。调节信号发生器 输出 交 流 差 分 信号,频 率 调 至1 6 0H z。放大器归一化挡置于“1”,平衡清零,放大器滤波设置为全通状态。调节信号发生器的输出电压,使放大器的输出电压
11、eo达到最大额定输出值Eo,用数字电压表或动态信号分析仪分别读取放大器输入电压ei和放大器输出电压eo。被校放大器的增益误差按式(2)计算。n=eok ei-1 1 0 0%(2)式中:n 放大器某增益挡位的增益误差;eo 放大器的输出电压,mV;ei 放大器的输入电压,mV;3J J F1 9 0 42 0 2 1k 放大器的增益挡。根据放大器的技术指标从低至高选取不同的增益挡位,平衡清零,重复上述步骤进行测量,取其中绝对值最大的误差作为该放大器的增益误差校准结果。7.2.4 非线性按图2连接仪器,调节信号发生器输出交流差分信号,频率调至1 6 0H z。放大器归一化挡置于“1”,放大器滤波
12、设置为全通状态。调节放大器增益挡,平衡清零,使放大器的输出电压eo与输出电压ei近似相等。调节信号发生器的输出电压,使放大器输出电压eo达到额定输出电压Eo。在放大器输出范围内均匀选取71 0个幅值,调节信号发生器使放大器的输出电压分别为所选的电压幅值,用数字电压表或动态信号分析仪测量放大器的输出电压eoj(j=1,2,n)和输入电压eij(j=1,2,n)。按式(3)计算非线性,取绝对值最大者为放大器非线性校准结果。j=eoj-a0+a1eij()Eo1 0 0%(3)a0=1nnj=1eojnj=1e2ij-1nnj=1eijnj=1eijeojnj=1e2ij-n1nnj=1eij2a1
13、=nj=1eijeoj-1nnj=1eijnj=1eojnj=1e2ij-n1nnj=1eij2式中:a0 拟合直线的截距,mV;a1 拟合直线的斜率;eij 放大器的输入电压,mV;eoj 放大器的输出电压,mV;Eo 放大器的额定输出电压,mV。7.2.5 幅频特性按图2连接仪器,调节信号发生器输出交流差分信号,频率调至1 6 0H z。放大器归一化挡置于“1”,放大器滤波设置为全通状态,平衡清零。测量1 6 0H z处放大器的传输系数作为参考点。调节信号发生器的输出电压和放大器的增益挡,使放大器的输出电压略低于其额定输出电压Eo。用数字电压表或动态信号分析仪分别读取放大器的输入电压ei和
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