JJF 1870-2020 倾斜摇摆试验台校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范0倾斜摇摆试验台校准规范s1发布 1实施国家市场监督管理总局 发布0倾斜摇摆试验台校准规范ss

0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北京航天计量测试技术研究所参加起草单位:中国计量科学研究院中航工业北京长城计量测试技术研究所苏州东菱振动试验仪器有限公司中国测试技术研究院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本规范主要起草人:朱刚北京航天计量测试技术研究所)杨晓伟北京航天计量测试技术研究所)刘鑫北京航天计量测试技术研究所)参加起草人:蔡晨光中国计量科学研究院)曾 吾中航工业北京长城计量测试技术研究所)徐 曼苏州东菱振动试验仪器有限公司)朱 沙中国测试技术研究院)目 录引言………………………

Ⅱ)1范围……………………2引用文件………………3术语和定义……………1倾斜…………………2摇摆…………………4概述……………………5计量特性………………1倾斜角度示值误差…………………2摇摆角度示值误差…………………3摇摆加速度示值误差………………4摇摆周期示值误差…………………5摇摆波形失真度……………………6校准条件………………1环境条件……………

1)1)1)1)1)1)2)2)2)2)2)2)2)2)2 测量标准及其他设备……………

2)7校准项目和校准方法…………………1校准项目……………2校准方法……………8校准结果表达…………9复校时间间隔…………

3)3)4)7)7)附录A 摇摆角度测量不确定度评定实例……………

8)附录B 校准原始记录参考格式附录C 校准证书内页参考格

………………

))Ⅰ引 言。本规范依据0国家计量校准规范编写规则》给出的规则和格式编制 测量不确定度依据2测量不确定度评定与表示》给出的规则进行。评定。本规范中倾斜和摇摆的术语参照T8电工电子产品环境试验第2部分:试验方法 试验:倾斜和摇摆》中的术语给出。本规范提及的校准倾斜角度、摇摆角度、周期等参数参照T8及9军用装备实验室环境试验方法 第3部分:倾斜和摇摆试验》规定的试验技术条件给出。本规范为首次发布。Ⅱ倾斜摇摆试验台校准规范范围本规范适用于倾斜摇摆试验台以下简称试验台的校准。引用文件本规范引用了下列文件:8电动振动试验系统2测量不确定度评定与表示6振动冲击转速计量术语及定义8电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验:斜和摇摆9 军用装备实验室环境试验方法 第3部分:倾斜和摇摆试验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。术语和定义倾斜s包括纵倾、横倾两种形式。纵倾是船舶中纵剖面垂直于静止水面,但是中横剖面与铅锤面成一纵倾角时的浮态。横倾是船舶中横剖面垂直于静止水面,但是中纵剖面与铅锤面成一横倾角时的浮态。摇摆s有纵摇、横摇、艏摇、纵荡、横荡和垂荡六种形式。横摇、纵摇和艏摇是指船舶绕其纵向、横向和垂向3个坐标轴所做的交变性角位移运动;纵荡、横荡和垂荡是指船舶沿其纵向、横向和垂向3个坐标轴所做的往复性平移运动。概述倾斜摇摆试验台用于模拟船舶由于海损事故、操纵、装载不平衡和风力造成的倾斜摇摆环境,以及由船舶受风力、海浪等外力作用所造成的正弦摇摆和正弦直线运动等环境。试验台可以模拟产生纵倾、横倾、纵摇、横摇、艏摇、纵荡、横荡和垂荡及其相互耦合的运动。试验台倾斜摇摆方向定义如图1所示。1计量特性

图1倾斜摇摆试验台倾斜和摇摆方向X纵荡横荡垂荡横摇纵摇艏摇倾斜角度示值误差试验台倾斜角度示值与实际测量倾斜角度的偏差,包括纵倾角度示值误差和横倾角度示值误差。摇摆角度示值误差试验台摇摆角度示值与实际测量摇摆角度的偏差度示值误差和艏摇角度示值误差。摇摆加速度示值误差

,包括纵摇角度示值误差,

、横摇角、试验台摇摆加速度示值与实际测量摇摆加速度的偏差横荡加速度示值误差和垂荡加速度示值误差。

包括纵荡加速度示值误差摇摆周期示值误差试验台摇摆周期示值与实际测量摇摆周期的偏差横荡和垂荡6种工况的周期示值误差。

包括纵摇、

横摇、

艏摇、

纵荡、摇摆波形失真度试验台摇摆波形的谐波失真度,况的波形失真度。

包括纵摇

、横摇

、艏摇

、纵荡

、横荡和垂荡6种工注:以上计量特性要求可以参照国家标准或国家军用标准相应条款给出的技术指标要求。校准条件环境条件1温度℃。相对湿度:不大于0。实验室及其周围环境应无强振动和冲击源测量标准及其他设备动态信号分析仪

,无强电磁场

、强声场的干扰。主要用于摇摆幅值、周期和波形失真度的测量。技术指标满足以下要求:2频率范围1;电压测量不确定度5 ;时间测量不确定度1 。数字电压表主要用于倾斜测量

。技术指标满足以下要求:)直流电压范围0~0;)电压测量不确定度1 具有零频响应的加速度计选用具有零频响应的高灵敏度加速度计

以下简称加速度计

例如变电容式加速度计、应变加速度计和伺服加速度计等。技术指标满足以下要求:频率范围0;频率响应:在0z范围内小于2;横向灵敏度:不大于3;测量不确定度0 。倾角传感器主要用于倾斜测量

。技术指标满足以下要求:角度测量范围:;测量不确定度°。转角传感器主要用于艏摇测量

。技术指标满足以下要求:频率范围10;转角测量范围:;测量不确定度0 。校准项目和校准方法为满足不同的倾斜和摇摆试验标准的要求,试验台应在空载条件下进行其计量特性的校准,试验台的校准可以根据试验台的实际特性指标及用户要求选择本规范中适用的项目进行。校准项目校准项目如表1所示。

表1校准项目表序号项目校准设备1倾斜角度示值误差数字电压表,加速度计或倾角传感器2摇摆角度示值误差动态信号分析仪,加速度计,转角传感器3摇摆加速度示值误差动态信号分析仪,加速度计4摇摆周期示值误差动态信号分析仪,加速度计,转角传感器5摇摆波形失真度动态信号分析仪,加速度计,转角传感器3校准方法倾斜角度示值误差将试验台台面置于水平位置

,将加速度计或倾角传感器安装在试验台台面中心,加速度计的敏感轴垂直于重力加速度的方向和倾斜的轴线;倾角传感器的旋转轴垂直于重力加速度且平行于倾斜的轴线。按图2所示连接设备在试验台倾斜角度范围内选取5个校准角度推荐纵倾角度为、、、;横倾角度为、、操作试验台按照设定角度倾斜,使用数字电压表的直流挡位读取加速度计或倾角传感器的输出。分别记录倾斜角度测量值和试验台的倾斜角度示值,按公式)计算倾斜角度示值误差i:i=i|-i|0 )式中:

i|测量次数;i试验台倾斜角度示值i由加速度计或倾角传感器测得的倾斜角度值i试验台倾斜角度示值误差,。加速度计测量倾斜角度的方法:试验台台面置于水平位置时,测量得到此时的加速度计的直流输出为0通常为加速度计的偏置电压试验台倾斜后,测量得到加速度计的直流输出为V。加速度计测得的倾斜角度按公式)计算:V0

)式中:

π gS加速度计测量的倾斜角度值0加速度计的敏感轴方向垂直于重力加速度方向时的直流输出,;V试验台倾斜后加速度计的直流输出,;g当地重力加速度,2;S加速度计的灵敏度,。图2倾斜校准系统示意图4摇摆角度示值误差将试验台台面置于水平位置

,将加速度计或转角传感器安装在试验台台面中心,加速度计的敏感轴垂直于重力加速度和摇摆的轴线;转角传感器的旋转轴平行于重力加速度。按图3所示连接设备在试验台摇摆角度范围内选取校准角度推荐纵摇角度为、、,周期为357;横摇角度为±、±、±、,周期为;艏摇角度为,推荐的周期为。操作试验台按照设定角度摇摆,使用动态信号分析仪的交流耦合方式读取加速度计或转角传感器的输出值。分别记录摇摆角度测量值和试验台的摇摆角度示值,按公式)计算摇摆角度示值误差i:i式中i

iii0 )i—试验台摇摆角度示值误差,;测量次数;i试验台摇摆角度示值i由加速度计或转角传感器测得的摇摆角度值。加速度计测量摇摆纵摇和横摇角度的方法为:试验台摇摆后,使用动态信号分析仪的交流耦合方式测量加速度计的交流输出峰值VP。加速度计测得的摇摆角度按公式)计算:nP

)式中:

π gS加速度计测量的摇摆角度值P加速度计输出的峰值正峰值或负峰值;g当地重力加速度,2;S加速度计的灵敏度,。图3摇摆校准系统示意图5摇摆加速度示值误差将试验台台面置于水平位置

,将加速度计安装在试验台台面中心,

加速度计的敏感轴平行于摇摆的运动方向。按图3所示连接设备,在试验台摇摆加速度范围内选取校准加速度在摇摆周期范围内,推荐使用纵荡加速度为52;横荡加速度为62;垂荡加速度为6202操作试验台按照设定加速度摇摆,使用动态信号分析仪读取加速度计的输出。分别记录摇摆加速度测量值和试验台的摇摆加速度示值,按公式)计算纵摇摆度示值误差i:iiii0 )i式中:i试验台摇摆加速度示值误差,;测量次数;i试验台摇摆加速度示值,2;i由加速度计测得的摇摆加速度值,2。摇摆周期示值误差将试验台台面置于水平位置

,按图3所示连接设备。

按照2和3的规定安装加速度计和转角传感器,选择摇摆的角度、加速度和周期。操作试验台按照设定值摇摆,通过动态信号分析仪读取传感器的输出波形。分别记录摇摆周期测量值和试验台的摇摆周期示值,按公式)计算摇摆的摇摆周期的示值误差i:iiii0 )i式中:i试验台摇摆周期示值误差,;测量次数;i试验台摇摆周期显示值;i由加速度计或转角传感器测得的摇摆周期值。摇摆周期测量的数据读取方法如图4所示。图4周期读取方法6根据角度测量波形的峰值读取nn)个周期的间隔为,那么单个摇摆周期i。摇摆波形失真度将试验台台面置于水平位置

,按图3所示连接设备。

按照2和3的规定安装加速度计和转角传感器,选择摇摆的角度、加速度和周期。操作试验台按照设定值摇摆,通过动态信号分析仪对传感器的输出波形的谐波失真度进行测量。波形失真度一般取5次谐波,按公式)计算:1=23450 )1式中:

摇摆的波形失真度,;2345被测信号的5次谐波的幅值)或2;1被测信号的基波幅值)或2。校准结果表达校准结束后出具校准证书。校准证书应准确、客观地报告校准结果,校准结果以校准数据、校准曲线等形式给出。校准证书应包含委托方的要求、说明校准结果所必需的和所用方法要求的全部信息。校准证书至少应包含以下信息:标题:校准证书;实验室名称和地址;进行校准的地点如果与实验室的地址不同证书的唯一性标识如编号每页及总页数的标识;客户名称和地址;被校设备的名称、制造厂、型号规格、编号;进行校准的日期;校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;本次校准所使用的测量标准的溯源性及有效性说明;校准环境的描述,包括温度和相对湿度;校准结果及其测量不确定度的说明;校准证书签发人的签名、职务或等效标识;校准结果仅对被校对象有效的声明;未经实验室书面批准,不得复制证书的声明。复校时间间隔倾斜摇摆试验台的复校时间间隔一般为1年。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等因素决定的,因此,送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。7附录A测量模型

摇摆角度测量不确定度评定实例使用加速度计测量摇摆角度角度量值由加速度计的输出确定它的计算由公式, ,使用加速度计测量摇摆角度角度量值由加速度计的输出确定它的计算由公式)得到。在不确定度分析中只需要分析各分量对于加速度计输出的影响。nP

)式中:

π gS加速度计测量的摇摆角度值P加速度计输出的峰值正峰值或负峰值;g当地重力加速度,2;S加速度计的灵敏度,。在选择的测量角度、周期和放大器挡位等分量产生的相对扩展不确定度按照公式+…l·标准不确定度的评定对倾斜摇摆试验台进行摇摆角度测量时如下。

),其测量不确定度评定的不确定度主要来源测量重复性引入的不确定度分量对倾斜摇摆试验台进行摇摆角度测量时

,A类方法评定的不确定度主要来源于测量的重复性。设定摇摆角度为和,摇摆周期为,对倾斜摇摆试验台的摇摆角度重复测量0次,使用贝塞尔函数法进行不确定度评定,测量结果与不确定度评定结果如表1所示。表1重复性测量数据及其引入的不确定度测量次数时测量结果/)时测量结果/)时测量结果/)114422493261442452426218739580528表1续)测量次数时测量结果/)时测量结果/)时测量结果/)92210243平均值019不确定度分量422加速度计灵敏度校准引入的不确定度分量测量使用加速度计灵敏度校准的不确定度为0

,其引入的标准不确定度按正态分布,包含因子,由加速度计灵敏度校准引入的不确定度分量为,则2002加速度计频率响应偏差引入的不确定度分量测量使用加速度计频率响应偏差为0,其引入的标准不确定度按正态分布,包含因子,由加速度计灵敏度校准引入的不确定度分量为,则2002加速度计幅值线性度引入的不确定度分量测量使用加速度计幅值线性度为1,其引入的标准不确定度按正态分布,包含因子,由加速度计灵敏度校准引入的不确定度分量为,则2152加速度计输出电压测量引入的不确定度分量加速度计输出电压测量误差约为2,其引入的标准不确定度按均匀分布,包含因子=,由加速度计输出电压测量不准引入的不确定度分量为,则3253倾斜摇摆试验台横向运动引入的不确定度分量倾斜摇摆试验台横向运动对加速度计电压输出造成的影响约为8

,其引入的标准不确定度按反正弦分布包含因子k由横向运动引入的不确定度分量为,则2872加速度计安装引入的不确定度分量,加速度计安装对其输出造成的影响约为0

其引入的标准不确定度按正态分布 包含因子,由加速度计安装误差引入的不确定度分量为,则20029温度对加速度计灵敏度影响引入的不确定度分量温度变化对加速度计灵敏度造成的影响约为1,其引入的标准不确定度按均匀分布,包含因子k由温度对加速度计灵敏度影响引入的不确定度分量为,则3183交流声和噪声引入的不确定度分量加速度计电源引起的交流声和噪声对加速度计输出电压测量造成的影响约为1,其引入的标准不确定度按反正弦分布,包含因子=,由交流声和噪声引入的不确