JJF 1870-2020 傾斜搖擺試驗臺校準規(guī)范

中華人民共和國國家計量技術規(guī)范0傾斜搖擺試驗臺校準規(guī)范s1發(fā)布 1實施國家市場監(jiān)督管理總局 發(fā)布0傾斜搖擺試驗臺校準規(guī)范ss

0歸 口 單 位全國振動沖擊與轉速計量技術委員會主要起草單位北京航天計量測試技術研究所參加起草單位:中國計量科學研究院中航工業(yè)北京長城計量測試技術研究所蘇州東菱振動試驗儀器有限公司中國測試技術研究院本規(guī)范委托全國振動沖擊與轉速計量技術委員會負責解釋本規(guī)范主要起草人:朱剛北京航天計量測試技術研究所)楊曉偉北京航天計量測試技術研究所)劉鑫北京航天計量測試技術研究所)參加起草人:蔡晨光中國計量科學研究院)曾 吾中航工業(yè)北京長城計量測試技術研究所)徐 曼蘇州東菱振動試驗儀器有限公司)朱 沙中國測試技術研究院)目 錄引言………………………

Ⅱ)1范圍……………………2引用文件………………3術語和定義……………1傾斜…………………2搖擺…………………4概述……………………5計量特性………………1傾斜角度示值誤差…………………2搖擺角度示值誤差…………………3搖擺加速度示值誤差………………4搖擺周期示值誤差…………………5搖擺波形失真度……………………6校準條件………………1環(huán)境條件……………

1)1)1)1)1)1)2)2)2)2)2)2)2)2)2 測量標準及其他設備……………

2)7校準項目和校準方法…………………1校準項目……………2校準方法……………8校準結果表達…………9復校時間間隔…………

3)3)4)7)7)附錄A 搖擺角度測量不確定度評定實例……………

8)附錄B 校準原始記錄參考格式附錄C 校準證書內頁參考格

………………

))Ⅰ引 言。本規(guī)范依據0國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則》給出的規(guī)則和格式編制 測量不確定度依據2測量不確定度評定與表示》給出的規(guī)則進行。評定。本規(guī)范中傾斜和搖擺的術語參照T8電工電子產品環(huán)境試驗第2部分:試驗方法 試驗:傾斜和搖擺》中的術語給出。本規(guī)范提及的校準傾斜角度、搖擺角度、周期等參數參照T8及9軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法 第3部分:傾斜和搖擺試驗》規(guī)定的試驗技術條件給出。本規(guī)范為首次發(fā)布。Ⅱ傾斜搖擺試驗臺校準規(guī)范范圍本規(guī)范適用于傾斜搖擺試驗臺以下簡稱試驗臺的校準。引用文件本規(guī)范引用了下列文件:8電動振動試驗系統(tǒng)2測量不確定度評定與表示6振動沖擊轉速計量術語及定義8電工電子產品環(huán)境試驗 第2部分:試驗方法 試驗:斜和搖擺9 軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法 第3部分:傾斜和搖擺試驗凡是注日期的引用文件僅注日期的版本適用于本規(guī)范凡是不注日期的引用文件,其最新版本包括所有的修改單適用于本規(guī)范。術語和定義傾斜s包括縱傾、橫傾兩種形式?？v傾是船舶中縱剖面垂直于靜止水面,但是中橫剖面與鉛錘面成一縱傾角時的浮態(tài)。橫傾是船舶中橫剖面垂直于靜止水面,但是中縱剖面與鉛錘面成一橫傾角時的浮態(tài)。搖擺s有縱搖、橫搖、艏搖、縱蕩、橫蕩和垂蕩六種形式。橫搖、縱搖和艏搖是指船舶繞其縱向、橫向和垂向3個坐標軸所做的交變性角位移運動;縱蕩、橫蕩和垂蕩是指船舶沿其縱向、橫向和垂向3個坐標軸所做的往復性平移運動。概述傾斜搖擺試驗臺用于模擬船舶由于海損事故、操縱、裝載不平衡和風力造成的傾斜搖擺環(huán)境,以及由船舶受風力、海浪等外力作用所造成的正弦搖擺和正弦直線運動等環(huán)境。試驗臺可以模擬產生縱傾、橫傾、縱搖、橫搖、艏搖、縱蕩、橫蕩和垂蕩及其相互耦合的運動。試驗臺傾斜搖擺方向定義如圖1所示。1計量特性

圖1傾斜搖擺試驗臺傾斜和搖擺方向X縱蕩橫蕩垂蕩橫搖縱搖艏搖傾斜角度示值誤差試驗臺傾斜角度示值與實際測量傾斜角度的偏差,包括縱傾角度示值誤差和橫傾角度示值誤差。搖擺角度示值誤差試驗臺搖擺角度示值與實際測量搖擺角度的偏差度示值誤差和艏搖角度示值誤差。搖擺加速度示值誤差

,包括縱搖角度示值誤差,

、橫搖角、試驗臺搖擺加速度示值與實際測量搖擺加速度的偏差橫蕩加速度示值誤差和垂蕩加速度示值誤差。

包括縱蕩加速度示值誤差搖擺周期示值誤差試驗臺搖擺周期示值與實際測量搖擺周期的偏差橫蕩和垂蕩6種工況的周期示值誤差。

包括縱搖、

橫搖、

艏搖、

縱蕩、搖擺波形失真度試驗臺搖擺波形的諧波失真度,況的波形失真度。

包括縱搖

、橫搖

、艏搖

、縱蕩

、橫蕩和垂蕩6種工注:以上計量特性要求可以參照國家標準或國家軍用標準相應條款給出的技術指標要求。校準條件環(huán)境條件1溫度℃。相對濕度:不大于0。實驗室及其周圍環(huán)境應無強振動和沖擊源測量標準及其他設備動態(tài)信號分析儀

,無強電磁場

、強聲場的干擾。主要用于搖擺幅值、周期和波形失真度的測量。技術指標滿足以下要求:2頻率范圍1;電壓測量不確定度5 ;時間測量不確定度1 。數字電壓表主要用于傾斜測量

。技術指標滿足以下要求:)直流電壓范圍0~0;)電壓測量不確定度1 具有零頻響應的加速度計選用具有零頻響應的高靈敏度加速度計

以下簡稱加速度計

例如變電容式加速度計、應變加速度計和伺服加速度計等。技術指標滿足以下要求:頻率范圍0;頻率響應:在0z范圍內小于2;橫向靈敏度:不大于3;測量不確定度0 。傾角傳感器主要用于傾斜測量

。技術指標滿足以下要求:角度測量范圍:;測量不確定度°。轉角傳感器主要用于艏搖測量

。技術指標滿足以下要求:頻率范圍10;轉角測量范圍:;測量不確定度0 。校準項目和校準方法為滿足不同的傾斜和搖擺試驗標準的要求,試驗臺應在空載條件下進行其計量特性的校準,試驗臺的校準可以根據試驗臺的實際特性指標及用戶要求選擇本規(guī)范中適用的項目進行。校準項目校準項目如表1所示。

表1校準項目表序號項目校準設備1傾斜角度示值誤差數字電壓表,加速度計或傾角傳感器2搖擺角度示值誤差動態(tài)信號分析儀,加速度計,轉角傳感器3搖擺加速度示值誤差動態(tài)信號分析儀,加速度計4搖擺周期示值誤差動態(tài)信號分析儀,加速度計,轉角傳感器5搖擺波形失真度動態(tài)信號分析儀,加速度計,轉角傳感器3校準方法傾斜角度示值誤差將試驗臺臺面置于水平位置

,將加速度計或傾角傳感器安裝在試驗臺臺面中心,加速度計的敏感軸垂直于重力加速度的方向和傾斜的軸線;傾角傳感器的旋轉軸垂直于重力加速度且平行于傾斜的軸線。按圖2所示連接設備在試驗臺傾斜角度范圍內選取5個校準角度推薦縱傾角度為、、、;橫傾角度為、、操作試驗臺按照設定角度傾斜,使用數字電壓表的直流擋位讀取加速度計或傾角傳感器的輸出。分別記錄傾斜角度測量值和試驗臺的傾斜角度示值,按公式)計算傾斜角度示值誤差i:i=i|-i|0 )式中:

i|測量次數;i試驗臺傾斜角度示值i由加速度計或傾角傳感器測得的傾斜角度值i試驗臺傾斜角度示值誤差,。加速度計測量傾斜角度的方法:試驗臺臺面置于水平位置時,測量得到此時的加速度計的直流輸出為0通常為加速度計的偏置電壓試驗臺傾斜后,測量得到加速度計的直流輸出為V。加速度計測得的傾斜角度按公式)計算:V0

)式中:

π gS加速度計測量的傾斜角度值0加速度計的敏感軸方向垂直于重力加速度方向時的直流輸出,;V試驗臺傾斜后加速度計的直流輸出,;g當地重力加速度,2;S加速度計的靈敏度,。圖2傾斜校準系統(tǒng)示意圖4搖擺角度示值誤差將試驗臺臺面置于水平位置

,將加速度計或轉角傳感器安裝在試驗臺臺面中心,加速度計的敏感軸垂直于重力加速度和搖擺的軸線;轉角傳感器的旋轉軸平行于重力加速度。按圖3所示連接設備在試驗臺搖擺角度范圍內選取校準角度推薦縱搖角度為、、,周期為357;橫搖角度為±、±、±、,周期為;艏搖角度為,推薦的周期為。操作試驗臺按照設定角度搖擺,使用動態(tài)信號分析儀的交流耦合方式讀取加速度計或轉角傳感器的輸出值。分別記錄搖擺角度測量值和試驗臺的搖擺角度示值,按公式)計算搖擺角度示值誤差i:i式中i

iii0 )i—試驗臺搖擺角度示值誤差,;測量次數;i試驗臺搖擺角度示值i由加速度計或轉角傳感器測得的搖擺角度值。加速度計測量搖擺縱搖和橫搖角度的方法為:試驗臺搖擺后,使用動態(tài)信號分析儀的交流耦合方式測量加速度計的交流輸出峰值VP。加速度計測得的搖擺角度按公式)計算:nP

)式中:

π gS加速度計測量的搖擺角度值P加速度計輸出的峰值正峰值或負峰值;g當地重力加速度,2;S加速度計的靈敏度,。圖3搖擺校準系統(tǒng)示意圖5搖擺加速度示值誤差將試驗臺臺面置于水平位置

,將加速度計安裝在試驗臺臺面中心,

加速度計的敏感軸平行于搖擺的運動方向。按圖3所示連接設備,在試驗臺搖擺加速度范圍內選取校準加速度在搖擺周期范圍內,推薦使用縱蕩加速度為52;橫蕩加速度為62;垂蕩加速度為6202操作試驗臺按照設定加速度搖擺,使用動態(tài)信號分析儀讀取加速度計的輸出。分別記錄搖擺加速度測量值和試驗臺的搖擺加速度示值,按公式)計算縱搖擺度示值誤差i:iiii0 )i式中:i試驗臺搖擺加速度示值誤差,;測量次數;i試驗臺搖擺加速度示值,2;i由加速度計測得的搖擺加速度值,2。搖擺周期示值誤差將試驗臺臺面置于水平位置

,按圖3所示連接設備。

按照2和3的規(guī)定安裝加速度計和轉角傳感器,選擇搖擺的角度、加速度和周期。操作試驗臺按照設定值搖擺,通過動態(tài)信號分析儀讀取傳感器的輸出波形。分別記錄搖擺周期測量值和試驗臺的搖擺周期示值,按公式)計算搖擺的搖擺周期的示值誤差i:iiii0 )i式中:i試驗臺搖擺周期示值誤差,;測量次數;i試驗臺搖擺周期顯示值;i由加速度計或轉角傳感器測得的搖擺周期值。搖擺周期測量的數據讀取方法如圖4所示。圖4周期讀取方法6根據角度測量波形的峰值讀取nn)個周期的間隔為,那么單個搖擺周期i。搖擺波形失真度將試驗臺臺面置于水平位置

,按圖3所示連接設備。

按照2和3的規(guī)定安裝加速度計和轉角傳感器,選擇搖擺的角度、加速度和周期。操作試驗臺按照設定值搖擺,通過動態(tài)信號分析儀對傳感器的輸出波形的諧波失真度進行測量。波形失真度一般取5次諧波,按公式)計算:1=23450 )1式中:

搖擺的波形失真度,;2345被測信號的5次諧波的幅值)或2;1被測信號的基波幅值)或2。校準結果表達校準結束后出具校準證書。校準證書應準確、客觀地報告校準結果,校準結果以校準數據、校準曲線等形式給出。校準證書應包含委托方的要求、說明校準結果所必需的和所用方法要求的全部信息。校準證書至少應包含以下信息:標題:校準證書;實驗室名稱和地址;進行校準的地點如果與實驗室的地址不同證書的唯一性標識如編號每頁及總頁數的標識;客戶名稱和地址;被校設備的名稱、制造廠、型號規(guī)格、編號;進行校準的日期;校準所依據的技術規(guī)范的標識,包括名稱及代號;本次校準所使用的測量標準的溯源性及有效性說明;校準環(huán)境的描述,包括溫度和相對濕度;校準結果及其測量不確定度的說明;校準證書簽發(fā)人的簽名、職務或等效標識;校準結果僅對被校對象有效的聲明;未經實驗室書面批準,不得復制證書的聲明。復校時間間隔傾斜搖擺試驗臺的復校時間間隔一般為1年。由于復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質量等因素決定的,因此,送校單位可根據實際使用情況自主決定復校時間間隔。7附錄A測量模型

搖擺角度測量不確定度評定實例使用加速度計測量搖擺角度角度量值由加速度計的輸出確定它的計算由公式, ,使用加速度計測量搖擺角度角度量值由加速度計的輸出確定它的計算由公式)得到。在不確定度分析中只需要分析各分量對于加速度計輸出的影響。nP

)式中:

π gS加速度計測量的搖擺角度值P加速度計輸出的峰值正峰值或負峰值;g當地重力加速度,2;S加速度計的靈敏度,。在選擇的測量角度、周期和放大器擋位等分量產生的相對擴展不確定度按照公式+…l·標準不確定度的評定對傾斜搖擺試驗臺進行搖擺角度測量時如下。

),其測量不確定度評定的不確定度主要來源測量重復性引入的不確定度分量對傾斜搖擺試驗臺進行搖擺角度測量時

,A類方法評定的不確定度主要來源于測量的重復性。設定搖擺角度為和,搖擺周期為,對傾斜搖擺試驗臺的搖擺角度重復測量0次,使用貝塞爾函數法進行不確定度評定,測量結果與不確定度評定結果如表1所示。表1重復性測量數據及其引入的不確定度測量次數時測量結果/)時測量結果/)時測量結果/)114422493261442452426218739580528表1續(xù))測量次數時測量結果/)時測量結果/)時測量結果/)92210243平均值019不確定度分量422加速度計靈敏度校準引入的不確定度分量測量使用加速度計靈敏度校準的不確定度為0

,其引入的標準不確定度按正態(tài)分布,包含因子,由加速度計靈敏度校準引入的不確定度分量為,則2002加速度計頻率響應偏差引入的不確定度分量測量使用加速度計頻率響應偏差為0,其引入的標準不確定度按正態(tài)分布,包含因子,由加速度計靈敏度校準引入的不確定度分量為,則2002加速度計幅值線性度引入的不確定度分量測量使用加速度計幅值線性度為1,其引入的標準不確定度按正態(tài)分布,包含因子,由加速度計靈敏度校準引入的不確定度分量為,則2152加速度計輸出電壓測量引入的不確定度分量加速度計輸出電壓測量誤差約為2,其引入的標準不確定度按均勻分布,包含因子=,由加速度計輸出電壓測量不準引入的不確定度分量為,則3253傾斜搖擺試驗臺橫向運動引入的不確定度分量傾斜搖擺試驗臺橫向運動對加速度計電壓輸出造成的影響約為8

,其引入的標準不確定度按反正弦分布包含因子k由橫向運動引入的不確定度分量為,則2872加速度計安裝引入的不確定度分量,加速度計安裝對其輸出造成的影響約為0

其引入的標準不確定度按正態(tài)分布 包含因子,由加速度計安裝誤差引入的不確定度分量為,則20029溫度對加速度計靈敏度影響引入的不確定度分量溫度變化對加速度計靈敏度造成的影響約為1,其引入的標準不確定度按均勻分布,包含因子k由溫度對加速度計靈敏度影響引入的不確定度分量為,則3183交流聲和噪聲引入的不確定度分量加速度計電源引起的交流聲和噪聲對加速度計輸出電壓測量造成的影響約為1,其引入的標準不確定度按反正弦分布,包含因子=,由交流聲和噪聲引入的不確