JJF 2120-2024 轮速传感器校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范JJF2120—2024轮速传感器校准规范CalibrationSpecificationforWheelSpeedSensors2024-06-14发布2024-12-14实施国家市场监督管理总局发布JJF2120—2024轮速传感器校准规范CalibrationSpecificationforWheelSpeedSensors→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→归口单位:全国振动冲击转速计量技术委员会主要起草单位:航空工业北京长城计量测试技术研究所上海机动车检测中心参加起草单位:无锡市瑞丰计量科技有限公司徐州重型机械有限公司本规范委托全国振动冲击转速计量技术委员会负责解释JJF2120—2024本规范主要起草人:何群(航空工业北京长城计量测试技术研究所)彭军(航空工业北京长城计量测试技术研究所)沈莉(上海机动车检测中心)参加起草人:殷勇(无锡市瑞丰计量科技有限公司)王佩(徐州重型机械有限公司)JJF2120—2024Ⅰ引言 1范围 (1)2引用文件 (1)3概述 (1)4计量特性 (2)5校准条件 (2)5.1环境条件 (2)5.2测量标准及其他设备 (2)6校准项目和校准方法 (3)6.1校准项目 (3)6.2校准方法 (3)7校准结果 (6)8复校时间间隔 (6)附录A轮速传感器测量不确定度评定示例 (7)附录B轮速传感器校准原始记录参考格式 (12)附录C轮速传感器校准证书内页参考格式 (13)JJF2120—2024ⅡJJF1071《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001《通用计JJF1059.1《测量不确定度的评定与表示》共同构成支撑本规范制定工作的基础性系列规范。本规范的技术要求和方法参考了JJF1193—2008《非接触式汽车速度计校准规范》和JJF1375—2012《机动车发动机转速测量仪校准规范》。本规范为首次发布。JJF2120—20241轮速传感器校准规范1范围本规范适用于汽车检测用光电编码式轮速传感器的校准。2引用文件本规范引用了下列文件:JJF1193—2008非接触式汽车速度计校准规范JJF1375—2012机动车发动机转速测量仪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(包括修改单)适用于本规范。3概述轮速传感器是一种在汽车试验中精确测量轮速和轮胎转过距离的测量设备,主要由光电编码器和采集系统组成。有些轮速传感器没有配备采集系统,此时可以使用计数器替代采集系统完成测量,系统框图如图1所示。图1轮速传感器系统框图轮速传感器速度测量值计算见公式(1):(1)式中:v—轮速传感器速度测量值,km/h;D—轮胎直径,m;f—光电编码器输出频率,Hz;p—光电编码器每圈的脉冲数。轮速传感器距离测量值计算见公式(2):JJF2120—2024(2)式中:l—轮速传感器距离测量值,m;N—距离测量过程中光电编码器输出的脉冲数。4计量特性轮速传感器的计量特性见表1。表1轮速传感器的计量特性序号计量特性名称指标1速度速度范围5km/h~180km/h速度示值误差5km/h≤v≤40km/h,±0.2km/h40km/h<v≤180km/h,±0.5%速度示值重复性5km/h≤v≤40km/h,0.2km/h40km/h<v≤180km/h,0.5%2距离距离范围5m~1000m距离示值误差±0.05m距离示值重复性0.03m注:以上指标不作为合格性判定,仅提供参考。5校准条件5.1环境条件5.1.1温度:20℃±15℃。5.1.2相对湿度:不大于90%。5.1.3实验室及其周围环境应无强振动和冲击源,无强电磁场、强声场的干扰。5.2测量标准及其他设备5.2.1转速发生装置主要用于发生标准转速和标准角度,并有转速和角度输出显示。技术指标满足以下要求:b)转速范围:30r/min1700r/min;转速测量不确定度:0.1%b)转速范围:30r/min1700r/min;转速测量不确定度:0.1%(k=2)。5.2.2计数器当轮速传感器未配备采集系统时,可使用计数器测量输出脉冲。技术指标满足以下要求:2频率范围:不小于225MHz;频率测量不确定度:0.001%(k=2);2JJF2120—20243计数最大允许误差:±1个脉冲。6校准项目和校准方法进行。6.1校准项目校准项目见表2。表2校准项目表序号项目1速度示值误差及重复性2距离示值误差及重复性6.2校准方法6.2.1速度示值误差及重复性将轮速传感器安装在转速发生装置的旋转轴上,其外壳通过连接杆固定在静止的支架上,安装时注意尽量使连接杆部分与轮速传感器安装面保持平行,手动旋转转速发生装置时,连接杆无明显扭屈现象。安装示意图如图2所示。图2轮速传感器安装示意图在轮速传感器速度范围内,选取6个~10个速度校准点,应包括最大速度和最小速度(以轮胎直径等于0.572m为例,推荐转速发生装置输出转速为45r/min,100r/min,250r/min,370r/min,550r/min,700r/min,850r/min,1000r/min,1250r/min,1670r/min)。标准速度与转速发生装置输出转速的关系见公式(3):式中:V—标准速度,km/h;n式中:V—标准速度,km/h;n—转速发生装置输出转速,r/min。运行转速发生装置,设定输出转速,正确设置轮速传感器的轮胎直径和每圈的脉冲JJF2120—20244数,待转速平稳后开始测量。用轮速传感器自带的采集系统或计数器记录传感器的输出值,每0.1s记录一次,每个校准点记录10个测量结果,用10个测量结果的平均值作为该校准点的测量值。在5km/h≤v≤40km/h范围内速度示值误差和重复性用绝对量表示。轮速传感器速度示值误差由同一速度下多次测量结果的平均值与标准值之差表示,见公式(4):式中:δi=vi-Vi(4)δi—第i个校准点轮速传感器速度示值误差,km/h;vi—第i个速度校准点轮速传感器10次测量结果的平均值,km/h;Vi—第i个速度校准点转速发生装置的标准速度,km/h。轮速传感器速度示值重复性由同一速度下多次测量结果的实验标准偏差表示,按公式(5)计算各速度点重复性:(5)式中:s(vi)—第i个校准点轮速传感器速度示值重复性,km/h;vi,j—第i个速度校准点第j次轮速传感器测量结果,km/h。j—每个速度校准点测量次数,j=vi,j—第i个速度校准点第j次轮速传感器测量结果,km/h。在40km/h<v≤180km/h范围内速度示值误差和重复性用相对量表示。轮速传感器速度示值误差用按公式(6)计算:δi,=(6)式中:δi,rel—第i个校准点轮速传感器速度示值误差。轮速传感器速度示值重复性按公式(7)计算:s式中:srel(vi)—第i个校准点轮速传感器速度示值重复性。6.2.2距离示值误差及重复性按6.2.1中的方法安装轮速传感器,设定转速发生装置目标距离对应的角度及运动的最大速度,运动曲线示意图如图3所示。JJF2120—20245图3运动曲线示意图按运动曲线图控制转速发生装置运动,选取6个~10个距离校准点,应包括最大发生装置运动完毕,停止轮速传感器距离测量功能。转速发生装置角度值与距离的关系见公式(8):(8)式中:L—标准距离,m;α—转速发生装置转过的角度值,(°)。推荐的不同距离测量时(以轮胎直径等于0.572m为例)转速发生装置匀速段的转速和对应速度见表3。表3推荐的速度距离m510501005001000匀速段转速r/min451002505507001000对应速度km/h4.85210.78226.95559.30175.474107.819轮速传感器的距离示值误差由同一条运动曲线下j次测量误差的平均值表示,按公式(9)计算:(9)式中:Δi—第i条运动曲线轮速传感器距离示值误差,m;li,j—第i条运动曲线第j次测量轮速传感器输出距离,m;Li,j—第i条运动曲线第j次测量标准距离,m。轮速传感器距离示值重复性按极差法计算,见公式(10):JJF2120—20246(10)式中:s(li)—轮速传感器距离示值重复性,m;Δi,max—轮速传感器测量距离示值误差的最大值,m;Δi,min—轮速传感器测量距离示值误差的最小值,m;C—极差系数,j=3时,C=1.693。7校准结果校准结果应在校准证书上反映。校准证书应至少包括以下信息:a)标题:“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;h)如果与校准结果的有效性或应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;k)校准环境的描述;l)校准结果及其测量不确定度的说明;m)对校准规范的偏离的说明;n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;o)校准结果仅对被校对象有效的声明;p)未经实验室书面批准,不得部分复印证书的声明。8复校时间间隔轮速传感器的复校时间间隔一般为1年。送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。JJF2120—20247附录A轮速传感器测量不确定度评定示例A.1速度测量不确定度评定示例以1000脉冲/转、未配备采集系统的轮速传感器为例,设定直径为0.572m,对标准速度为39.89km/h和107.82km/h时轮速传感器速度示值误差的测量不确定度进行评定。测量方法参照6.2.1。A.1.1测量模型由于在5km/h≤v≤40km/h范围内速度示值误差用绝对误差表示,在40km/h<v≤180km/h范围内速度示值误差用相对误差表示,因此不同速度下其数学模型是不同的。A.1.1.1标准转速为370r/min时,对应速度为39.89km/h,速度示值误差按公式(A.1)计算:式中:δ=v-V(A.1)δ—速度示值误差,km/h;v—轮速传感器10次测量值的平均值,km/h;V—标准输出速度,km/h。合成标准不确定度:(A.2)式中:c1=1;c2=-1。uc(δ)—5km/h≤v≤40km/h范围内速度示值误差的合成式中:c1=1;c2=-1。u(v)—轮速传感器的速度测量不确定度,km/h;u(V)—测量标准的速度测量不确定度,km/h。A.1.1.2标准转速为1000r/min时,对应速度为107.82km/h,速度示值误差按公式(A.3)计算:×100%=(A.3)式中:δrel—速度示值误差。合成标准不确定度:(A.4)式中:c3=;c4=-JJF2120—20248uc(δrel)—40km/h<v≤180km/h速度示值误差的合成标准不确定度。A.1.2不确定度的主要来源a)测量重复性引入的不确定度分量;b)轮速传感器编码器分辨力引入的不确定度分量;c)转速发生装置引入的不确定度分量;d)计数器引入的不确定度分量(当需要使用计数器采样时引入此分量)。A.1.3各分量的不确定度评定A.1.3.1由测量重复性引入的不确定度分量uA(v)每个速度点重复测量10次。速度测量重复性引入的不确定度按照公式(A.5)计算,计算结果见表A.1。(A.5)式中:s(v)—轮速传感器速度示值重复性,km/h。表A.1速度测量重复性引入的不确定度分量标准值39.89km/h107.82km/h测得值/(km/h)140.08107.79239.64107.48339.73107.54439.74108.15539.98107.60639.91107.54740.08107.79839.91107.30939.88107.731039.76108.03平均值/(km/h)39.87107.70重复性0.15km/h0.24%uA(v)0.048km/h0.076%A.1.3.2由轮速传感器编码器分辨力引入的不确定度分量u(v)编码器的分辨力为±1个脉冲,轮速传感器每转输出1000个脉冲,轮胎直径为0.572m,则换算到距离的分辨力为±0.0018m,当采样时间为0.1s时,对应的速度分辨力为±0.065km/h,假设分辨力服从均匀分布,则其引入的不确定度分量为:JJF2120—20249A.1.3.3转速发生装置引入的不确定度分量u1(V)式(A.6)计算:转速发生装置的不确定度为0.1%,k=2,由此引入的不确定度分量式(A.6)计算:A.1.3.4计数器引入的不确定度分量u2(V)(//82(A.1.3.4计数器引入的不确定度分量u2(V)当轮速传感器没有配备采集系统,需要使用计数器采样时引入此分量。式()器:率测量不确定度为0.001%,k=2,引入的不确定度分量按照公u2(V)=V·0.0005%(A.7)82u2(V)=V·0.0005%(A.7)u(V)=0.05392km/h。标准速度为39.89km/h时u,(V)=)=9)um(;标准速度为107.82km/(.u(V)=0.05392km/h。A.1.4合成标准不确定度速度测量结果的不确定度分量独立不相关。标准速度为39.89km/h时,合成标准不确定度:uc(δ)=u(v)+c·u2(v)+c·u2(V)≈0.064km/h标准速度为107.82km/h时,合成标准不确定度:=0.048≈0.064km/h标准速度为107.82km/h时,合成标准不确定度:≈0.097%A.1.5扩展不确定度标准速度为107.82km/h时:U(δ)=k·uc(δ)=2×标准速度为107.82km/h时:A.2距离测量不确定·uc(δrel)=2×0.097%≈0.2%以1000脉冲/转、未配备采集系统的轮速传感器为例,设定直径为0.572m,对标准距离为1000m时轮速传感器距离示值误差的测量不确定度进行评定。JJF2120—202410测量方法参照6.2.2。A.2.1测量模型距离测量示值误差计算公式为(A.9):式中:Δ=l-L(A.9)Δ—距离测量示值误差,m;L—标准输出距离,m;l—轮速传感器测量距离,m。合成标准不确定度:(A.10)式中:c5=1;c6=-1。uc(Δ)—距离测量示值误差的合成标准不确定度式中:c5=1;c6=-1。u(L)—测量标准的距离测量不确定度,m。A.2.2不确定度的主要来源a)测量重复性引入的不确定度分量;b)轮速传感器编码器分辨力引入的不确定度分量;c)转速标准装置引入的不确定度分量;d)计数器引入的不确定度分量(当需要使用计数器采样时有效)。A.2.3各分量的不确定度评定A.2.3.1由测量重复性引入的不确定度分量uA(l)设定转速发生装置匀速段转速为1000r/min,以轮胎直径0.572m为例,测量距式(A.11)计算,计算结果见表A.2:(A.11)式中:s(l)—轮速传感器距离示值重复性,m。表A.2测量重复性引入的标准不确定度分量距离距离示值误差平均值s(l)uA(l)测量值1m测量值2m测量值3mmmmm1000-0.0060.0060.0080.00270.00830.0048A.2.3.2由轮速传感器编码器分辨力引入的标准不确定度分量u(l)编码器的分辨力为±1个脉冲,轮速传感器每转输出1000个脉冲,轮胎直径为0.572m,则