中華人民共和國國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范

JJF2038—2023

加速度過載傳感器校準(zhǔn)規(guī)范

CalibrationSpecificationforAccelerationOverloadSensors

2023-06-30發(fā)布2023-12-30實(shí)施

國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布

JJF2038—2023

加速度過載傳感器校準(zhǔn)規(guī)范??

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?—?

CalibrationSpecificationforAccelerationJJF20382023

?????????????

??

??

OverloadSensors

歸口單位全國慣性技術(shù)計(jì)量技術(shù)委員會

:

主要起草單位中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長城計(jì)量測試技術(shù)研究所

:

浙江大學(xué)德清先進(jìn)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)研究院

浙江引領(lǐng)信息科技有限公司

北京晨晶電子有限公司

參加起草單位中國空空導(dǎo)彈研究院

:

北京三馳慣性科技股份有限公司

本規(guī)范委托全國慣性技術(shù)計(jì)量技術(shù)委員會負(fù)責(zé)解釋

JJF2038—2023

本規(guī)范主要起草人

:

董雪明中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長城計(jì)量測試技術(shù)研

(

究所

)

車雙良浙江大學(xué)德清先進(jìn)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)研究院

()

黃騰超浙江引領(lǐng)信息科技有限公司

()

湯一北京晨晶電子有限公司

()

參加起草人

:

張彩妮浙江引領(lǐng)信息科技有限公司

()

何海洋中國空空導(dǎo)彈研究院

()

潘銳鋒北京三馳慣性科技股份有限公司

()

JJF2038—2023

目錄

引言

………………………(Ⅱ)

范圍

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

術(shù)語

3……………………(1)

概述

4……………………(1)

分類

4.1…………………(1)

用途

4.2…………………(2)

計(jì)量特性

5………………(2)

校準(zhǔn)條件

6………………(2)

校準(zhǔn)環(huán)境條件

6.1………………………(2)

校準(zhǔn)用設(shè)備

6.2…………(2)

校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法

7…………………(3)

校準(zhǔn)項(xiàng)目

7.1……………(3)

校準(zhǔn)方法

7.2……………(3)

校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)

8…………(8)

復(fù)校時(shí)間間隔

…………()

99

附錄校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式

A……………(10)

附錄加速度過載傳感器測量不確定度評定示例

B…………………(11)

Ⅰ

JJF2038—2023

引言

通用計(jì)量術(shù)語及定義國家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫

JJF1001—2011《》、JJF1071—2010《

規(guī)則測量不確定度評定與表示共同構(gòu)成制定本規(guī)范的基礎(chǔ)性

》、JJF1059.1—2012《》

系列規(guī)范

。

加速度過載傳感器廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域國內(nèi)尚沒有相應(yīng)的技術(shù)法規(guī)結(jié)合

,,

加速度過載傳感器特性校準(zhǔn)的實(shí)際情況參照線加速度計(jì)的精密離心

,JJF1116—2004《

機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范編寫本規(guī)范

》。

本規(guī)范為首次發(fā)布

。

Ⅱ

JJF2038—2023

加速度過載傳感器校準(zhǔn)規(guī)范

1范圍

本規(guī)范規(guī)定了加速度過載傳感器頻率范圍為校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方

[(0~100)Hz]

法適用于在給定加速度變化率小于3情況下的加速度過載傳感器校準(zhǔn)

,100m/s。

2引用文件

本規(guī)范引用了下列文件

:

線加速度計(jì)的精密離心機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范

JJF1116—2004

慣性技術(shù)計(jì)量術(shù)語及定義

JJF1675—2017

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

確立的以及下列術(shù)語定義和符號適用于本規(guī)范

JJF1675—2017、。

加速度過載傳感器

3.1accelerationoverloadsensor

一種能夠測量或承受一定范圍內(nèi)加速度的儀表

。

通斷類加速度過載傳感器

3.2accelerationoverloadswitch

在一定的加速度作用下會閉合或者斷開的一種加速度過載傳感器又稱加速度過載

。

開關(guān)

。

橫向靈敏度比

3.3transversesensitivityratio

加速度過載傳感器橫向靈敏度與靈敏軸方向的靈敏度的百分比它表征加速度過載

。

傳感器的質(zhì)量優(yōu)劣

。

工作閾值

3.4workingthreshold

通斷類加速度過載傳感器從一種狀態(tài)變成另一種狀態(tài)即從閉合變成斷開或者從斷

(

開變成閉合所需的最小加速度又稱工作值

)。。

注:當(dāng)給定的加速度大于等于該最小加速度時(shí),通斷類加速度過載傳感器都會發(fā)生狀態(tài)改變。

4概述

分類

4.1

加速度過載傳感器按照其原理不同可以分為兩類一類是通斷類加速度過載傳感

:

器當(dāng)給其施加一定的加速度時(shí)該加速度過載傳感器會閉合原狀態(tài)是斷開或者斷

,,()

開原狀態(tài)是閉合另一類是在全測量范圍范圍內(nèi)有連續(xù)的電流或者電壓等信號輸出

();,

通過數(shù)據(jù)采集器對該過載傳感器的輸出信號進(jìn)行采集和處理可以擬合得到其標(biāo)度因數(shù)

,

也稱靈敏度非線性度二階非線性系數(shù)等參數(shù)為方便描述這里稱為非通斷類加

()、、,,

速度過載傳感器

。

非通斷類加速度過載傳感器又可以分為應(yīng)變式壓阻式變電容式和伺服加速度計(jì)

、、

1

JJF2038—2023

等類型

。

用途

4.2

加速度過載傳感器主要用于記錄運(yùn)動載體可承受的過載加速度也用于一些觸發(fā)類

,

控制和低精度慣性控制

。

5計(jì)量特性

按照通斷類和非通斷類兩種類型加速度過載傳感器的主要計(jì)量特性有所不同如

,,

表所示

1。

表1加速度過載傳感器的主要計(jì)量特性

序號計(jì)量特性備注

測量范圍

1

標(biāo)度因數(shù)

2

零偏適用于非通斷類加速度過

3

非線性度載傳感器

4

二階非線性系數(shù)

5

橫向靈敏度比

6

工作閾值

7

工作閾值分辨力

8適用于通斷類加速度過

工作閾值重復(fù)性

9載傳感器

導(dǎo)通電阻

10

絕緣電阻

11

6校準(zhǔn)條件

校準(zhǔn)環(huán)境條件

6.1

環(huán)境溫度

1):(23±5)℃;

相對濕度

2):20%~85%;

周圍無強(qiáng)電磁場無強(qiáng)震源無腐蝕性氣體

3),,。

校準(zhǔn)用設(shè)備

6.2

校準(zhǔn)用設(shè)備及其技術(shù)指標(biāo)如表所示

2。

表2校準(zhǔn)用設(shè)備及推薦技術(shù)指標(biāo)

序號校準(zhǔn)用設(shè)備技術(shù)指標(biāo)用途

測量范圍

非線性度

精密離心機(jī)級

10.1二階非線性系數(shù)

橫向靈敏度比

2

JJF2038—2023

表2續(xù)

()

序號校準(zhǔn)用設(shè)備技術(shù)指標(biāo)用途

工作閾值

精密離心機(jī)級工作閾值分辨力

10.1

工作閾值重復(fù)性

加速度計(jì)重力場法校零偏

等

2準(zhǔn)裝置5標(biāo)度因數(shù)

頻率

振動臺:20Hz~2kHz橫向靈敏度比

3峰值加速度-2

:500m·s

測量范圍

導(dǎo)通電阻測試儀:0.1mΩ~600mΩ導(dǎo)通電阻

4級

0.2

測量范圍

絕緣電阻測試儀:0.010MΩ~500.000MΩ絕緣電阻

5測量誤差

:±5%

7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法

校準(zhǔn)項(xiàng)目

7.1

校準(zhǔn)項(xiàng)目見表

3。

表3校準(zhǔn)項(xiàng)目一覽表

序號項(xiàng)目名稱校準(zhǔn)方法

測量范圍

1

非線性度

2

非通斷類加速度二階非線性系數(shù)

3

過載傳感器零偏

4

標(biāo)度因數(shù)

5

橫向靈敏度比

6

工作閾值

7

工作閾值分辨力

8通斷類加速度

工作閾值重復(fù)性

9過載傳感器

導(dǎo)通電阻

10

絕緣電阻

11

校準(zhǔn)方法

7.2

非通斷類加速度過載傳感器

7.2.1

測量范圍

3

JJF2038—2023

在加速度過載傳感器名義測量范圍內(nèi)選擇不少于個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)必須包括名義測量范

5(

圍上下限點(diǎn)控制精密離心機(jī)到設(shè)定的校準(zhǔn)點(diǎn)采集加速度過載傳感器的輸出并取

),,,

其平均值然后控制精密離心機(jī)到下一個(gè)設(shè)定的校準(zhǔn)點(diǎn)并采集加速度過載傳感器的輸

,,

出取其平均值直到完成全部校準(zhǔn)點(diǎn)的控制和采集

,,。

滿足產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)要求的a和a為該加速度過載傳感器測量范圍的上限

maxmin、

下限

。

非線性度

將精密離心機(jī)上的分度裝置回轉(zhuǎn)軸調(diào)整到垂直位置加速度過載傳感器通過安

1),

裝夾具固定在工作臺上使加速度過載傳感器的輸入基準(zhǔn)軸與分度裝置的回轉(zhuǎn)軸垂直

,,

并在回轉(zhuǎn)過程中處于水平位置

;

將精密離心機(jī)的分度裝置置于加速度過載傳感器的輸入基準(zhǔn)軸處于精密離

2)0°,

心機(jī)工作半徑方向使加速度過載傳感器和測試儀器設(shè)備處于工作狀態(tài)

,、;

獲得工作半徑常用反算半徑法也可以通過測量計(jì)算得到

3)(,);

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)加速度點(diǎn)計(jì)算精密離心機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置轉(zhuǎn)速點(diǎn)推薦轉(zhuǎn)速點(diǎn)數(shù)nm

4),[>4(

其中m是模型方程系數(shù)的個(gè)數(shù)按轉(zhuǎn)速點(diǎn)調(diào)整精密離心機(jī)轉(zhuǎn)速使精密離心機(jī)

+2),],,

轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后在每個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)上連續(xù)測量加速度過載傳感器的輸出值

,,;

精密離心機(jī)達(dá)到加速度過載傳感器的測量范圍上限后逐點(diǎn)降低精密離心機(jī)轉(zhuǎn)

5),

速調(diào)整精密離心機(jī)分度裝置上的加速度過載傳感器安裝夾具繞精密離心機(jī)半徑方向

,,

旋轉(zhuǎn)重復(fù)和

180°,3)4)。

校準(zhǔn)結(jié)果處理計(jì)算在精密離心機(jī)升速和減速過程中加速度過載傳感器在每個(gè)

6):

測試點(diǎn)的輸出值Ei把測量所得的加速度輸出值數(shù)據(jù)序列Ei相對于實(shí)際給定的加速度

。

∧

序列用最小二乘法做線性擬合直線上對應(yīng)擬合點(diǎn)值為Ei按式式計(jì)算其

,,(1)、(2)

非線性度

。

∧

δEiEi

E=max-(1)

δ

NLE

=aa×100%(2)

max-min

式中

:

δ殘差絕對值的最大值

E———;

NL非線性度

———;

a加速度過載傳感器的測量范圍上限值

max———;

a加速度過載傳感器的測量范圍下限值

min———。

二階非線性系數(shù)

校準(zhǔn)過程

1)

同

。

數(shù)據(jù)處理

2)

計(jì)算精密離心機(jī)升速和減速過程中加速度過載傳感器在每個(gè)測試點(diǎn)的輸出值Ei

,

把加速度過載傳感器輸出值數(shù)據(jù)序列相對于給定的加速度作三階多項(xiàng)式擬合可分離出

,

二階非線性系數(shù)K等詳細(xì)過程參考線加速度計(jì)的精密離心機(jī)校準(zhǔn)

2(JJF1116—2004《

4

JJF2038—2023

規(guī)范

》)。

標(biāo)度因數(shù)

在重力場內(nèi)進(jìn)行多點(diǎn)翻滾法測試以分離加速度過載傳感器模型方程的各項(xiàng)系數(shù)

,,

包括零偏標(biāo)度因數(shù)等對于多點(diǎn)翻滾法中校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)的選取通常為四點(diǎn)法或八點(diǎn)法

、。,。

加速度計(jì)重力場法校準(zhǔn)裝置轉(zhuǎn)軸處于水平位置并將加速度計(jì)重力場法校準(zhǔn)裝

1),

置轉(zhuǎn)到位置加速度過載傳感器安裝到加速度計(jì)重力場法校準(zhǔn)裝置上輸入基準(zhǔn)軸

0°,,

位于水平方向擺基準(zhǔn)軸的正向垂直向上輸出基準(zhǔn)軸與加速度計(jì)重力場法校準(zhǔn)裝置轉(zhuǎn)

,,

軸平行

。

加速度過載傳感器上電預(yù)熱輸出穩(wěn)定后記錄加速度過載傳感器的輸出穩(wěn)定

2),(

時(shí)間參照加速度過載傳感器的具體技術(shù)條件要求每次采集數(shù)據(jù)量不少于個(gè)取平

,5,

均下同

,);

按角度增量θnn轉(zhuǎn)動加速度計(jì)重力場法校準(zhǔn)裝置各轉(zhuǎn)角依次為θn

3)=360/,、

θnmθnmn在每一角位置上記錄加速度過載傳感器的

2、…、(=0,1,2,…,-1),

輸出值

;

將加速度計(jì)重力場法校準(zhǔn)裝置旋轉(zhuǎn)到然后再反向旋轉(zhuǎn)加速度計(jì)重力場法

4)360°,

校準(zhǔn)裝置按角度θn依次遞減到依次記錄每一角位置上加速度過載傳感器的輸

,0°,

出值

;

分別計(jì)算加速度計(jì)重力場法校準(zhǔn)裝置正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)各位置輸出值的平均值Em

5)。

數(shù)據(jù)處理

6)

按照式計(jì)算標(biāo)度因數(shù)

():

3n-n-

11

K2Emmθn6Emmθn

1=+

nm=sinnm=sin3(3)

∑0∑0

式中

:

K標(biāo)度因數(shù)

1———;

Em加速度過載傳感器在各位置時(shí)輸出值的平均值

———;

θn角度增量θnnn或者等

———,=360/,=48。

零偏

校準(zhǔn)過程

1)

同

。

校準(zhǔn)結(jié)果處理

2)

按照式計(jì)算零偏

():

4n-n-

11

1Em+2Emmθn

nm=nm=cos2

K=∑0∑0

0K(4)

1

式中

:

K零偏

0———。

橫向靈敏度比

方法一精密離心機(jī)法

:

5

JJF2038—2023

將被校準(zhǔn)加速度過載傳感器剛性安裝在精密離心機(jī)專用工裝上如圖所示

1)。1,

測量加速度過載傳感器輸出記為V

,1。

控制精密離心機(jī)到被校準(zhǔn)加速度過載傳感器的最大加速度a測量加速度過載

2),

傳感器輸出記為V

,2。

加速度過載傳感器橫向靈敏度按式計(jì)算

3)(5):

VV

21

Sa-

=a×100%(5)

式中

:

Sa橫向靈敏度-2

———,mV/(m·s);

V被校準(zhǔn)加速度過載傳感器在精密離心機(jī)最大加速度時(shí)輸出

2———,mV;

V被校準(zhǔn)加速度過載傳感器在精密離心機(jī)靜止時(shí)輸出

1———,mV;

a被校準(zhǔn)加速度過載傳感器的軸向加速度-2

———,m·s。

停止精密離心機(jī)繞被校準(zhǔn)加速度過載傳感器的靈敏度軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動一個(gè)角度

4),

在范圍內(nèi)以或?yàn)樵隽恐鸫涡D(zhuǎn)

(360°30°45°)。

重復(fù)直到轉(zhuǎn)動

5)1)~4),360°。

找出橫向振動靈敏度最大值的方向并做標(biāo)記得到其最大橫向靈敏度S

,,Tmax。

按式計(jì)算加速度過載傳感器的橫向靈敏度比

(6)。

S

Tmax

TSR=S×100%(6)

Z

式中

:

橫向靈敏度比

TSR———,%;

S被校準(zhǔn)加速度過載傳感器的最大橫向靈敏度-2

Tmax———,mV/(m·s);

S被校準(zhǔn)加速度過載傳感器的軸向靈敏度-2

Z———,mV/(m·s)。

圖精密離心機(jī)法安裝示意圖

1

離心機(jī)轉(zhuǎn)軸離心機(jī)轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)盤離心機(jī)臺面測試用工裝加速度過載傳感器

1—;2—();3—;4—

方法二振動法

:

將被校準(zhǔn)加速度過載傳感器剛性安裝在橫向靈敏度校準(zhǔn)裝置如振動臺臺面

1)()

6

JJF2038—2023

中心如圖所示

,2。

在參考幅值和頻率推薦選下激振并測試加速度過載傳感器靈敏軸方

2)(8Hz),

向的橫向靈敏度S

Z。

在相同的幅值和頻率下沿垂直于靈敏軸方向起振并使被校準(zhǔn)加速度過載傳感

3),

器繞其自身靈敏度軸轉(zhuǎn)動或使橫向振動方向繞被校準(zhǔn)加速度過載傳感器的靈敏度軸轉(zhuǎn)

,

動在范圍內(nèi)以或?yàn)樵隽恐鸫涡D(zhuǎn)找出橫向振動靈敏度最大值的方向

(360°30°45°),,

并作標(biāo)記得到其最大橫向靈敏度S

,Tmax。

按式計(jì)算加速度過載傳感器的橫向靈敏度比

(6)。

圖振動法安裝示意圖

2

通斷類加速度過載傳感器

7.2.2

工作閾值

按照被校準(zhǔn)加速度過載傳感器的名義工作閾值根據(jù)加速度過載傳感器的使用不同

,

分兩種情況選擇校準(zhǔn)點(diǎn)

。

適用于加速度上升段

1)

推薦從低于其名義工作閾值開始選擇校準(zhǔn)點(diǎn)依次增大加速度逐漸逼近名

10%,,

義工作閾值越接近名義工作閾值給定的加速度點(diǎn)間隔可以越小

,,。

適用于加速度下降段

2)

推薦從高于其名義工作閾值開始選擇校準(zhǔn)點(diǎn)依次降低加速度逐漸逼近名

10%,,

義工作閾值越接近名義工作閾值給定的加速度點(diǎn)間隔可以越小

,,。

根據(jù)上面選定的校準(zhǔn)點(diǎn)控制精密離心機(jī)到設(shè)定的校準(zhǔn)點(diǎn)如果被校準(zhǔn)加速度過載

,,

傳感器閉合加速度過載傳感器初始狀態(tài)是斷開下同或者斷開加速度過載傳感器

(,)(

初始狀態(tài)是閉合下同則記錄該校準(zhǔn)點(diǎn)對應(yīng)的加速度值并停止精密離心機(jī)否則

,),,;,

繼續(xù)控制精密離心機(jī)到下一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)直到被校準(zhǔn)加速度過載傳感器閉合或者斷開記

,,

錄此時(shí)精密離心機(jī)給定的加速度值停止精密離心機(jī)運(yùn)行

,。

被校準(zhǔn)加速度過載傳感器閉合或者斷開時(shí)精密離心機(jī)給定的加速度值就是該被校準(zhǔn)

加速度過載傳感器的工作閾值

。

工作閾值分辨力

用方法對加速度過載傳感器進(jìn)行測試記錄所測得的工作閾值為G根據(jù)

,,

加速度過載傳感器名義分辨力選取合適的加速度增量G

Δ。

控制精密離心機(jī)加速度到GG檢查加速度過載傳感器是否閉合或者斷開

1)-Δ,。

7

JJF2038—2023

若加速度過載傳感器沒有出現(xiàn)閉合或者斷開則增加G重復(fù)

2),Δ,1)。

若加速度過載傳感器出現(xiàn)閉合或者斷開控制精密離心機(jī)加速度到G檢查加

3),,

速度過載傳感器是否閉合或者斷開

。

若加速度過載傳感器沒有出現(xiàn)閉合或者斷開則重復(fù)

4),2)。

若加速度過載傳感器出現(xiàn)閉合或者斷開則重復(fù)共次

5),1)、3),3。

取滿足要求的G為加速度過載傳感器工作閾值分辨力

Δ。

工作閾值重復(fù)性

用方法對加速度過載傳感器進(jìn)行測試記錄所測得的工作閾值重復(fù)測量

,,

nn次對每個(gè)工作閾值計(jì)算該次測試結(jié)果的平均值G及殘差ui見式

(≥6)。,(7)。

uigiG

=-(7)

式中

:

ui殘差

———;

G測量的工作閾值平均值

———;

每次測量的實(shí)際顯示值

gi———。

按公式求出加速度過載傳感器工作閾值重復(fù)性σ

(8)。

n

ui2

i=

σ=∑1

n-(8)

1

式中

:

n測量的次數(shù)

———;

σ重復(fù)性

———。

導(dǎo)通電阻

連接加速度過載傳感器每測試接點(diǎn)兩端到導(dǎo)通電阻測試儀控制精密離心機(jī)加速度

,

到加速度過載傳感器工作閾值測量并記錄導(dǎo)通電阻值

,。

絕緣電阻

連接加速度過載傳感器每測試接點(diǎn)兩端到絕緣電阻測試儀測量并記錄每測試接點(diǎn)

,

兩端的絕緣電阻值

。

8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)

校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告上反映校準(zhǔn)證書或報(bào)告至少應(yīng)包括以下信息

。:

標(biāo)題校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告

a):“”“”;

實(shí)驗(yàn)室名稱和地址

b);

進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同

c)();

證書或報(bào)告的唯一標(biāo)識如編號每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識

d)(),;

客戶的名稱和地址

e);

被校對象的描述和明確標(biāo)識

f);

進(jìn)行校準(zhǔn)的日期如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí)應(yīng)說明被校對象的

g),,

8

JJF2038—2023

接收日期

;

校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識包括名稱及代號

h),;

校準(zhǔn)裝置的溯源性及有效性標(biāo)識

i);

校準(zhǔn)環(huán)境的描述

j);

校準(zhǔn)結(jié)果說明

k);

校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告簽發(fā)人的簽名職務(wù)或等效標(biāo)識

l)、;

校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校對象有效的聲明

m)