JJF 1904-2021 差分式加速度傳感器放大器校準規(guī)范

中華人民共和國國家計量技術規(guī)范1差分式加速度傳感器放大器校準規(guī)范s3發(fā)布 3實施國家市場監(jiān)督管理總局 發(fā)布1差分式加速度傳感器放大器校準規(guī)范rs

1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:工業(yè)和信息化部電子第五研究所參加起草單位:中國工程物理研究院吉林省計量科學研究院北京凌信致遠科技有限公司本規(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:鄭術力工業(yè)和信息化部電子第五研究所)闞 飛工業(yè)和信息化部電子第五研究所)參加起草人:何 斌中國工程物理研究院)閆有余吉林省計量科學研究院)劉翼飛北京凌信致遠科技有限公司)張 毅工業(yè)和信息化部電子第五研究所)目 錄引言………………………

Ⅲ)1范圍……………………2引用文件………………3術語……………………1傳輸系數(shù)……………4概述……………………5計量特性………………1歸一化誤差…………2增益誤差……………3非線性………………4幅頻特性……………5相頻特性……………6低通濾波器特性……………………7本底噪聲……………8激勵電壓……………6校準條件………………1環(huán)境條件……………2校準用標準或其他設備……………1信號發(fā)生器………………………2數(shù)字電壓表………………………3動態(tài)信號分析儀…………………7校準項目和校準方法…………………1校準項目……………2校準方法……………1外觀及工作正常性檢查…………2歸一化誤差………………………3增益誤差…………4非線性……………5幅頻特性…………6相頻特性…………7低通濾波器特性…………………8本底噪聲…………9激勵電壓…………8校準結果表達…………1校準記錄……………

1)1)1)1)1)2)2)2)2)2)2)2)2)2)2)2)2)2)2)2)2)2)2)2)3)3)4)4)5)5)6)6)6)6)Ⅰ2校準證書……………9復校時間間隔…………

6)6)附錄A 一種差分式加速度傳感器模擬器……………

7)附錄B 校準原始記錄推薦格式………

8)附錄C 校準證書的內容………………

)附錄D 不確定度評定示例……………

)Ⅱ引 言》本規(guī)范以1國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則1通用計量術語及定義 和1測量不確定度評定與表示》為基礎性系列規(guī)范進行制定?！繁疽?guī)范的制定參考了G8壓電加速度計G3電荷放大器6振動 沖擊 轉速計量術語及定義》以及0壓電集成電路傳感器)放大器校準規(guī)范》等技術法規(guī)。本規(guī)范為首次發(fā)布。Ⅲ差分式加速度傳感器放大器校準規(guī)范范圍本規(guī)范適用于直流激勵差分式加速度傳感器放大器以下簡稱放大器的校準。引用文件8電荷放大器6振動 沖擊 轉速計量術語及定義9壓電集成電路傳感器)放大器校準規(guī)范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。術語傳輸系數(shù)t放大器輸出電壓和輸入電壓的比值。概述放大器廣泛應用于壓阻式、應變式等差分式加速度傳感器的信號適調。放大器對加速度傳感器的輸出信號進行放大和調理。它一般由恒壓直流激勵電源、伺服反饋單元、差分轉換級、低通濾波器、放大單元等組成。圖1為典型的放大器對傳感器信號調理框圖。圖1放大器對傳感器信號調理框圖1計量特性歸一化誤差增益誤差非線性幅頻特性相頻特性低通濾波器特性本底噪聲激勵電壓校準條件環(huán)境條件環(huán)境溫度8℃8℃;相對濕度:0;電源電壓的變化不超過額定電壓的0; 。室內應無影響校準結果的強電磁場干擾和腐蝕性氣體校準用標準或其他設備信號發(fā)生器 , , ,頻率范圍不小于

失真度不大于3

頻率穩(wěn)定性優(yōu)于5 頻率準確度優(yōu)于5,幅值穩(wěn)定性優(yōu)于1。數(shù)字電壓表在使用頻率范圍內允許誤差為1

,交流電壓的測量最大允許誤差為1

,直流電壓測量最大動態(tài)信號分析儀頻率分辨力優(yōu)于1

,頻譜幅值示值最大允許誤差為5

,通道一致性相位差最大允許值為,幅值一致性最大允許值為2。校準項目和校準方法校準項目校準項目見第5章。校準方法外觀及工作正常性檢查放大器上的文字、標識應清晰可辨。放大器應無影響正常工作的機械損傷,各功能開關定位準確、靈活可靠。輸入和輸出插座應無松動。接通電源后,放大器能正常工作,顯示清晰完整。外觀檢查后,給放大器通電,充分預熱。2歸一化誤差按圖2連接儀器,

調節(jié)信號發(fā)生器輸出交流差分信號,

頻率調至0

一般差分信號可由兩路相位相差的信號獲得,也可以參考附錄A的方式獲得。放大器歸一化擋置于,放大器濾波設置為全通狀態(tài)。調節(jié)信號發(fā)生器的輸出電壓和放大器增益擋,平衡清零,使放大器的輸出電壓o達到最大額定輸出值。保持信號發(fā)生器的輸出電壓和放大器增益擋不變,依次改變歸一化擋位,用數(shù)字電壓表或動態(tài)信號分析儀測量每個狀態(tài)時放大器的輸出電壓j。每個狀態(tài)的歸一化誤差由式)計算。jo式中:

δj=

ej0 ,…) )ojoj歸一化擋為j”時放大器的歸一化誤差,;歸一化擋為”時放大器的輸出電壓,;j歸一化擋為j”時放大器的輸出電壓,;j某歸一化擋。圖2放大器增益誤差校準框圖根據(jù)放大器的技術指標從低至高選取不同的歸一化擋位,平衡清零,重復上述步驟進行測量,取其中絕對值最大的誤差作為該放大器的歸一化誤差校準結果。增益誤差放大器校準框圖如圖2所示

調節(jié)信號發(fā)生器輸出交流差分信號,

頻率調至0。放大器歸一化擋置于,平衡清零,放大器濾波設置為全通狀態(tài)。調節(jié)信號發(fā)生器的輸出電壓,使放大器的輸出電壓o達到最大額定輸出值,用數(shù)字電壓表或動態(tài)信號分析儀分別讀取放大器輸入電壓i和放大器輸出電壓o。被校放大器的增益誤差按式)計算。o ()n=e0 2式中:

i n放大器某增益擋位的增益誤差;放大器的輸出電壓,;放大器的輸入電壓,;3放大器的增益擋。根據(jù)放大器的技術指標從低至高選取不同的增益擋位,平衡清零,重復上述步驟進行測量,取其中絕對值最大的誤差作為該放大器的增益誤差校準結果。非線性按圖2連接儀器,

調節(jié)信號發(fā)生器輸出交流差分信號,

頻率調至0

放大器歸一化擋置于,放大器濾波設置為全通狀態(tài)。調節(jié)放大器增益擋,平衡清零,使放大器的輸出電壓o與輸出電壓i近似相等。調節(jié)信號發(fā)生器的輸出電壓,使放大器輸出電壓o達到額定輸出電壓。在放大器輸出范圍內均勻選取0個幅值,調節(jié)信號發(fā)生器使放大器的輸出電壓分別為所選的電壓幅值,用數(shù)字電壓表或動態(tài)信號分析儀測量放大器的輸出電壓j,…)和輸入電壓j,…。按式)計算非線性,取絕對值最大者為放大器非線性ε校準結果。εj-0j0 )jjj1

Eojj1n2jj1

nnjj=

n 2 n 2jnnnnjj1jnnjj1jjnnj式中:

= n2j=1

n 2 0擬合直線的截距,;1擬合直線的斜率;j放大器的輸入電壓,;j放大器的輸出電壓,;放大器的額定輸出電壓,。幅頻特性按圖2連接儀器,

調節(jié)信號發(fā)生器輸出交流差分信號,

頻率調至0

放大器歸一化擋置于,放大器濾波設置為全通狀態(tài),平衡清零。測量0z處放大器的傳輸系數(shù)作為參考點。調節(jié)信號發(fā)生器的輸出電壓和放大器的增益擋,使放大器的輸出電壓略低于其額定輸出電壓。用數(shù)字電壓表或動態(tài)信號分析儀分別讀取放大器的輸入電壓i和輸出電壓。按公式)計算放大器于測量頻率點處的傳輸系數(shù)。oi式中:T放大器的傳輸系數(shù);放大器的輸出電壓,4

)放大器的輸入電壓,。測量頻率選取應根據(jù)放大器的技術指標從低頻至高頻選取不少于0個頻率點或按倍頻程選取。調節(jié)信號發(fā)生器頻率至選取的測量頻率,得到放大器在該頻率下的傳輸系數(shù)。以頻率為橫坐標,各測量頻率與參考頻率的傳輸系數(shù)比為縱坐標,傳輸系數(shù)比變化曲線即為放大器的幅頻特性。相頻特性按圖3連接儀器,

放大器歸一化擋置于

,

放大器濾波設置為全通狀態(tài)

。調節(jié)信號發(fā)生器輸出交流差分信號,設置信號發(fā)生器頻率至選取定的測量頻率,調節(jié)信號發(fā)生器輸出電壓和放大器的增益擋,平衡清零,使放大器的輸出電壓o略低于其額定輸出電壓。用動態(tài)信號分析儀測量得到相位相位的相位之差,按式)計算放大器在此頻率下的相移。31或32

)圖3相頻特性校準框圖測量頻率選取應根據(jù)放大器的技術指標從低頻至高頻選取不少于0個頻率點或按倍頻程選取,得到各頻率點相移的變化曲線即為放大器的相頻特性。低通濾波器特性按圖2連接儀器,放大器歸一化擋置于,低通濾波器置于所要校的擋位。信號發(fā)生器頻率調至0,作為參考頻率。調整信號發(fā)生器輸出電壓和放大器增益擋,平衡清零,使放大器的輸出電壓o達到說明書規(guī)定的最大額定輸出電壓。用數(shù)字電壓表或動態(tài)信號分析儀分別讀取放大器的輸入電壓0和輸出電壓0。調整信號發(fā)生器頻率分別為低通濾波器截止頻率和2倍截止頻率,并得到在此頻率下放大器的輸入電壓1和輸出電壓1,用式)計算放大器低通濾波器截止頻率和2倍截止頻率處的衰減。式中:S衰減量

S0

)0100放大器在參考頻率點0z處的傳輸系數(shù);11015低通濾波器在2倍截止頻率處和截止頻率處的衰減量之差即為其高頻衰減斜率。對放大器的所有低通濾波器進行測量,得到各個濾波器的特性。本底噪聲按圖4連接儀器,

放大器輸入端對地短接

,放大器濾波設置為全通狀態(tài)

,歸一化擋k置于,平衡清零,調節(jié)放大器的增益擋置于最高擋。用數(shù)字電壓表或動態(tài)信號分析儀測量放大器輸出端的電噪聲交流電壓有效值,按式)計算輸入端等效噪聲電壓。k式中:

no

)n輸出端折算到輸入端等效噪聲電壓,;輸出端噪聲電壓,;放大器的增益擋。激勵電壓壓。按圖5連接儀器,壓校準結果表達校準記錄

圖4本底噪聲校準框圖激勵電壓有多擋功能的放大器,應逐擋進行測量激勵電壓有多擋功能的放大器,應逐擋進行測量。圖5激勵電壓校準框圖。

即為放大器的激勵電推薦的校準記錄的格式見附錄B校準證書經(jīng)校準的儀器出具校準證書見附錄C。復校時間間隔

。校準證書應包括的信息及推薦的校準證書的內頁格式放大器復校時間間隔建議為1年。復校時間間隔受儀器使用情況、使用者和儀器本身屬性等諸多因素的制約。送校單位可根據(jù)實際情況確定復校時間間隔。6附錄A一種差分式加速度傳感器模擬器差分式加速度傳感器模擬器以下簡稱模擬器是與放大器適配,把單端正弦信號轉化為差分信號的電路裝置。如圖1所示,模擬器主要由乘法單元、分壓單元功能模塊構成。模擬器的輸出與其激勵電壓成正比,且具有與傳感器相同的輸出阻抗。圖1模擬器原理框圖7附錄B校準原始記錄推薦格式差分式加速度傳感器放大器校準記錄 第 頁共 頁年 月 送校單位 制造廠 型號 出廠編號 校準證書號 標準器名稱 標準器型號 標準器編號 標準器證書號 標準器證書有效期年月日環(huán)境溫度 ℃,相對濕度 ,依據(jù)的技術文件 1外觀 歸一化誤差歸一化擋輸出V輸入V誤差/不確定度)歸一化擋輸出V輸入V誤差/不確定度)8增益誤差

差分式加速度傳感器放大器校準記錄 第 頁共 頁增益擋輸出V輸入V誤差/不確定度)增益擋輸出V輸入V誤差/不確定度)非線性增益擋輸入V輸出V輸入V輸出Va0a1ε/不確定度)9幅頻特性

差分式加速度傳感器放大器校準記錄 第 頁共 頁頻率/Hz輸出V輸入Voi頻響/不確定度)相頻特性頻率/Hz/)不確定度)頻率/Hz/)不確定度)低通濾波器濾波器擋位z輸入V輸出VB不確定度)參考頻率截止頻率2倍截止頻率本底噪聲 , ,

( ,增益擋置

歸一化擋置

輸入端等效噪聲交流電壓為

RMS不確定度為 9激勵電壓激勵電壓/mV輸出電壓/mV不確定度)0附錄C校準證書的內容校準證書至少包含以下信息:標題,如校準證書;證書的編號、頁碼和總頁數(shù);校準實驗室的名稱和地址;進行校準的日期;進行校準的地點如果不在實驗室內進行校準客戶的名稱和地址;被校放大器的型號、規(guī)格和出廠編號;本技術規(guī)范的名稱及代號;本次校準所用測量標準溯源性和有效性的說明;校準環(huán)境的描述;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,以及簽發(fā)日期;校準結果僅對被校對象有效的聲明;未經(jīng)實驗室書面批準,不得部分復制證書的聲明。 。推薦的差分式加速度傳感器放大器校準證書內頁格式見表11表1校準證書內頁推薦格式校準結果 第 頁共 頁外觀 歸一化誤差歸一化擋輸出V輸入V誤差/不確定度)歸一化擋輸出V輸入V誤差/不確定度)該儀器歸一化誤差絕對值最大者為 3增益誤差增益擋輸出V輸入V誤差/不確定度)增益擋輸出V輸入V誤差/不確定度)所有各擋增益誤差絕對值最大者為 。24非線性

表1續(xù))校準結果 第 頁共 頁增益擋輸入V輸出V輸入V輸出Va0a1ε/不確定度)當輸出電壓為 V峰值)時,儀器傳輸系數(shù)為滿輸出的偏差最大,為 5幅頻特性頻率/Hz幅頻/不確定度)頻率/Hz幅頻