數(shù)字式扭矩倍增器校準(zhǔn)規(guī)范

數(shù)字式扭矩倍增器校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于數(shù)字式扭矩倍增器（以下簡稱倍增器）的校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件：JJG557-2011標(biāo)準(zhǔn)扭矩儀JJG1146-2017工作扭矩儀JJF1115-2004光電軸角編碼器校準(zhǔn)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。3術(shù)語額定扭矩值ratedtorquevalue倍增器輸出端可以測量的最大扭矩值。4概述倍增器主要由加載機構(gòu)、輸入端、棘爪、輸出端、反作用力臂、通信線纜和顯示器組成，結(jié)構(gòu)示意見圖1。圖1倍增器結(jié)構(gòu)示意圖1.驅(qū)動器；2.輸入端；3.棘爪；4.輸出端；5.驅(qū)動扳手；6.通信線纜；7.顯示控制器；8.反作用力臂倍增器是利用齒輪組合實現(xiàn)扭矩值的倍增輸出，輸出端通常配有扭矩傳感器，其輸出的電信號由信號處理單元處理后在顯示器上直接顯示扭矩值。同時，倍增器內(nèi)部裝有角度編碼器，實現(xiàn)輸出端的角度測量。倍增器主要用于緊固主軸承螺母、連接螺母和其他扭矩渦輪機等。5計量特性5.1扭矩示值誤差5.2扭矩回零差5.3扭矩重復(fù)性5.4角度示值誤差注：以上計量特性可參考倍增器生產(chǎn)廠家技術(shù)要求進(jìn)行校準(zhǔn)。6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件6.1.1環(huán)境溫度：（20±10）℃。6.1.2相對濕度：≤85%。6.1.3其他：周圍無影響測量的機械振動、沖擊、電磁場或其他干擾源。6.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備見表1。表1測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備序號名稱技術(shù)要求1扭矩儀最大允許誤差絕對值應(yīng)不大于被校倍增器扭矩最大允許誤差絕對值的1/32角度編碼器最大允許誤差絕對值應(yīng)不大于被校倍增器角度最大允許誤差絕對值的1/33其他設(shè)備加載裝置和校準(zhǔn)支架7校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)項目校準(zhǔn)項目見表2。表2校準(zhǔn)項目序號校準(zhǔn)項目1扭矩示值誤差2扭矩回零差3扭矩重復(fù)性4角度示值誤差7.2校準(zhǔn)方法7.2.1校準(zhǔn)前準(zhǔn)備用目測的方法檢查倍增器的外觀和標(biāo)志等。倍增器應(yīng)有銘牌，上面標(biāo)明產(chǎn)品名稱、型號、額定扭矩值、制造廠名稱或商標(biāo)、出廠編號等信息。觀察倍增器及其附件表面不應(yīng)有影響使用的裂紋、損傷、銹蝕及其他缺陷。校準(zhǔn)前，倍增器需要在校準(zhǔn)條件下放置足夠長的時間，保證其溫度與和測量標(biāo)準(zhǔn)的溫度相同并穩(wěn)定，達(dá)到熱平衡，放置的時間一般不少于4h。棘爪在不施加扭矩時能自由活動，反作用力臂以及其他附件牢固可靠。倍增器需開機預(yù)熱，一般不少于30min。7.2.2扭矩示值將倍增器與扭矩儀連接，減小彎矩和側(cè)向力等寄生分量的影響。倍增器顯示器具有“峰值”和“跟蹤”模式，校準(zhǔn)時在“跟蹤”模式下進(jìn)行。緩慢平穩(wěn)施加扭矩，避免產(chǎn)生過沖。扭矩示值校準(zhǔn)范圍一般在額定扭矩值的5%～95%，校準(zhǔn)點不少于5點，各點均勻分布，或可根據(jù)用戶的需要選定校準(zhǔn)點。選擇順時針方向進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)前加載到校準(zhǔn)范圍上限后卸載至零負(fù)荷完成順時針方向的預(yù)載，預(yù)載的保持時間不少于30s。將扭矩儀和倍增器進(jìn)行清零操作，記錄下倍增器零點示值，按照選定的校準(zhǔn)點以遞增順序逐級平穩(wěn)施加扭矩。當(dāng)扭矩儀的示值達(dá)到第i個校準(zhǔn)點時，記錄倍增器的示值。在完成所有校準(zhǔn)點后，緩慢平穩(wěn)地卸除系統(tǒng)扭矩，在完全卸除后約30s記錄下此時倍增器零點示值。按上述步驟再進(jìn)行兩次加載，完成順時針方向的校準(zhǔn)。扭矩示值誤差、回零差和重復(fù)性分別按式（1）、（2）、（3）計算。（1）式中：——第i個扭矩校準(zhǔn)點的扭矩示值誤差，Nm；——第i個扭矩校準(zhǔn)點三次測量示值平均值，Nm；（2）式中：——扭矩回零差，%；——第y次測量卸除扭矩后倍增器示值，Nm；——第y次測量施加扭矩前倍增器示值，Nm；——倍增器的額定扭矩值，Nm。（3）式中：——第i個扭矩校準(zhǔn)點的扭矩重復(fù)性，%；——第i個扭矩校準(zhǔn)點三次測量值中的最大值，Nm；——第i個扭矩校準(zhǔn)點三次測量值中的最小值，Nm。對需要進(jìn)行兩個方向校準(zhǔn)的倍增器，在完成順時針方向校準(zhǔn)后，按上述方法進(jìn)行逆時針校準(zhǔn)。7.2.3角度示值將倍增器與角度編碼器同軸連接。選取90°、180°、270°、360°為校準(zhǔn)點，或可根據(jù)用戶的需要選定。將倍增器與角度編碼器同時置零后，驅(qū)動倍增器在順時針方向無載荷狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)，當(dāng)角度編碼器的示值達(dá)到第j個校準(zhǔn)點時，記錄倍增器的示值。按上述步驟再進(jìn)行兩次旋轉(zhuǎn)，完成順時針方向的校準(zhǔn)。角度示值誤差按式（4）計算。（4）式中：——第j個角度校準(zhǔn)點的角度示值誤差，°；——第j個角度校準(zhǔn)點三次測量示值平均值，°；——第j個角度校準(zhǔn)點角度編碼器示值，°。對需要進(jìn)行兩個方向校準(zhǔn)的倍增器，在完成順時針方向校準(zhǔn)后，按上述方法進(jìn)行逆時針校準(zhǔn)。8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)經(jīng)校準(zhǔn)的倍增器出具校準(zhǔn)證書，給出校準(zhǔn)結(jié)果以及校準(zhǔn)不確定度。校準(zhǔn)原始記錄格式見附錄A（推薦性），校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式見附錄B（推薦性）。9復(fù)校時間間隔由于復(fù)校時間間隔的長短是由倍增器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定，因此使用單位可根據(jù)實際使用情況決定復(fù)校時間間隔，建議復(fù)校時間間隔一般不超過6個月。。附錄A數(shù)字式扭矩倍增器校準(zhǔn)記錄格式（推薦性）委托單位證書編號制造廠器具名稱型號規(guī)格校準(zhǔn)地點出廠編號溫度技術(shù)依據(jù)相對濕度校準(zhǔn)人員核驗人員校準(zhǔn)日期備注校準(zhǔn)使用的計量標(biāo)準(zhǔn)器標(biāo)準(zhǔn)器名稱測量范圍不確定度/準(zhǔn)確度等級/最大允許誤差證書編號及有效期1扭矩示值加載方向：順時針標(biāo)準(zhǔn)扭矩值/Nm測量值/Nm示值誤差/NmU（k=2）/Nm重復(fù)性/%123平均值回零差：%FS加載方向：逆時針標(biāo)準(zhǔn)扭矩值/Nm測量值/Nm示值誤差/NmU（k=2）/Nm重復(fù)性/%123平均值回零差：%FS2角度示值加載方向：順時針標(biāo)準(zhǔn)角度值測量值示值誤差U（k=2）123平均值90°180°270°360°加載方向：逆時針標(biāo)準(zhǔn)角度值測量值示值誤差U（k=2）123平均值90°180°270°360°

附錄B校準(zhǔn)結(jié)果一、扭矩示值加載方向：順時針標(biāo)準(zhǔn)扭矩值/Nm測量值/Nm示值誤差/NmU（k=2）/Nm重復(fù)性/%回零差：%FS加載方向：逆時針標(biāo)準(zhǔn)扭矩值/Nm測量值/Nm示值誤差/校準(zhǔn)結(jié)果一、扭矩示值加載方向：順時針標(biāo)準(zhǔn)扭矩值/Nm測量值/Nm示值誤差/NmU（k=2）/Nm重復(fù)性/%回零差：%FS加載方向：逆時針標(biāo)準(zhǔn)扭矩值/Nm測量值/Nm示值誤差/NmU（k=2）/Nm重復(fù)性/%回零差：%FS校準(zhǔn)結(jié)果二、角度示值校準(zhǔn)結(jié)果二、角度示值加載方向：順時針標(biāo)準(zhǔn)角度值測量值示值誤差U（k=2）90°180°270°360°加載方向：逆時針標(biāo)準(zhǔn)角度值測量值示值誤差U（k=2）90°180°270°360°附錄C數(shù)字式扭矩倍增器扭矩示值誤差測量結(jié)果不確定度評定示例C.1概述C.1.1被校儀器：數(shù)字式扭矩倍增器，校準(zhǔn)點：2000Nm，允許誤差：±50Nm。C.1.2測量標(biāo)準(zhǔn)：扭矩儀，準(zhǔn)確度等級：0.3級。C.1.3環(huán)境條件：環(huán)境溫度：19.0℃；相對濕度：42%。C.1.4測量方法：將扭矩儀與被校準(zhǔn)倍增器輸出端連接，通過對輸入端加載，比較輸出端的扭矩值與扭矩儀的數(shù)值，完成校準(zhǔn)。C.2測量模型式中：——扭矩示值誤差，Nm；——倍增器示值，Nm；——扭矩儀示值，Nm。C.3不確定度傳播律和靈敏系數(shù)各輸入量彼此獨立不相關(guān)，因此：式中：——倍增器扭矩示值誤差測量結(jié)果不確定度，Nm；——倍增器扭矩示值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，Nm；——扭矩儀示值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，Nm；靈敏系數(shù)：=1，=-1C.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評定C.4.1由倍增器扭矩示值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度C.4.1.1由扭矩重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度在2000Nm校準(zhǔn)點三次的測量數(shù)據(jù)分別為2002Nm、2004Nm、2004Nm，平均值為2004Nm。采用極差法，最大值與最小值之差為2Nm，則：=0.7NmC.4.1.2由倍增器的分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度倍增器的分辨力為2Nm,服從均勻分布，，則：=0.6Nm為了避免重復(fù)計算，重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度和分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度取較大值作為倍增器扭矩示值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,則：=0.7NmC.4.2由扭矩儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度扭矩儀的最大允許誤差為±0.3%，服從均勻分布，，則：=3.5NmC.5不確定度分量匯總表表C.1不確定度分量匯總表不確定度分量不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度靈敏系數(shù)ci倍增器示值0.7Nm0.7Nm扭矩儀3.5Nm3.5NmC.6合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度=3.6NmC.7擴展不確定度取包含因子k=2，則擴展不確定度為：8Nm

附錄D數(shù)字式扭矩倍增器角度示值誤差測量結(jié)果不確定度評定示例D.1概述D.1.1被校儀器：數(shù)字式扭矩倍增器，允許誤差：±1°。D.1.2測量標(biāo)準(zhǔn)：角度編碼器，最大允許誤差：±5"。D.1.3環(huán)境條件：環(huán)境溫度：19.0℃；相對濕度：42%。D.1.4測量方法：將角度編碼器與被校準(zhǔn)倍增器輸出端連接，通過對輸入端加載，比較輸出端的角度值與角度編碼器的數(shù)值，完成校準(zhǔn)。D.2測量模型式中：——角度示值誤差，'；——倍增器示值，'；——角度編碼器示值，'。D.3不確定度傳播律和靈敏系數(shù)各輸入量彼此獨立不相關(guān)，因此：式中：——倍增器角度示值誤差測量結(jié)果不確定度，'；——倍增器角度示值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，'；——角度編碼器示值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，'；靈敏系數(shù)：=1，=-1D.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評定D.4.1由倍增器角度示值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度D.4.1.1由角度重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度以180°校準(zhǔn)點為例，三次的測量數(shù)據(jù)為179°54',179°51',179°55'，采用極差法，最大值與最小值之差為4'，則：=1.4'D.4.1.2由倍增器的分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度倍增器的分辨力為1',服從均勻分布，，則：=0.3'為了避免重復(fù)計算，重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度和分辨