中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法

光切割法沖擊校準(zhǔn)(一次校準(zhǔn))

GB/'r13823.13一1995

Methodsforcalibrationofvibrationandshockpick-ups

Primaryshockcalibrationbylightcutting

術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等效采用ISO53472:1993《振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法光切割法沖擊次校冶

1主題內(nèi)容與適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定r采用光切割法進(jìn)行沖擊一次校準(zhǔn)的技術(shù)要求和測(cè)試方法

本標(biāo)準(zhǔn)適用于壓電式、壓阻式、應(yīng)變式和電容式振動(dòng)與沖擊傳峨器

2引用標(biāo)準(zhǔn)

GB丁2298機(jī)械振動(dòng)與沖擊術(shù)語(yǔ)

GB/T13823.1振動(dòng)與沖擊傳感器的校準(zhǔn)方法基本概念

3技術(shù)要求

3門(mén)環(huán)境條件

室溫:20C士5C。

3.2校準(zhǔn)范圍

3.2.1沖擊脈沖持續(xù)時(shí)間:?！?一10inso

3.2.2沖擊加速度幅值:102_1()Im/sl

323不確定度:優(yōu)于讀數(shù)的3%

3.3儀器與設(shè)備

3.3門(mén)沖擊裝性

如「圖所示，鋼球和砧子碰撞時(shí)應(yīng)保E同心，對(duì)心準(zhǔn)直的最大允許偏心距離為102m",砧j叮卜腳

i1:時(shí)由支撐物撐起，在鋼球碰撞后立即脫開(kāi)，由轉(zhuǎn)動(dòng)而引起的速度損失應(yīng)小于a2%.,

國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局1995一04一02批準(zhǔn)1996一02-01實(shí)施

CB/T13823.13-1995

落球捕捉器

一觸發(fā)光1}I專(zhuān)hh't4

誰(shuí)山內(nèi)邊緣~~

一飛

觀(guān)速光電傳感器

樞碰4后

s1;選動(dòng)方向

尤切34邊紛

一...~h0}度汁喻出

沖擊機(jī)圖

3-3.2測(cè)速裝銳

二平行光束要聚焦良好，或用激光光束。光束間推薦距離為25mm,距離誤差應(yīng)小沂0.05/,.掙止

時(shí)砧子的切割光線(xiàn)與第一個(gè)光電檢測(cè)器的距離(d)測(cè)量精度優(yōu)f土1Y，光電脈沖I'.升時(shí)間約為

0.01n,,.時(shí)間的測(cè)量精度優(yōu)于讀數(shù)的士。.Ol%o

3.3.3信號(hào)適調(diào)儀

頻率范,$j:0.3Hz-100kHz;

幅值線(xiàn)性度:小于。.5環(huán).

13.4低通濾波器

盡策避免使用低通濾波器，如果必須使用，上限頻率(一3dB)應(yīng)高于10/7-(T延沖.桿脈沖持續(xù)時(shí)

I'ol);下限頻率(一3dB)應(yīng)低于。，008/T

3.3.5加速度一時(shí)間記錄儀

時(shí)間范圍;1r}s-20ms;

電壓范圍:。一50V;

時(shí)間測(cè)量精度:優(yōu)于讀數(shù)的士10/a;

電壓測(cè)址精度:優(yōu)于讀數(shù)的士1

3.3-6其他要求

。，加速度傳感器和信號(hào)適調(diào)儀應(yīng)配套一起校準(zhǔn)，其靈敏度年穩(wěn)定度優(yōu)于0.2寫(xiě);

b.加速度傳感器應(yīng)是結(jié)構(gòu)牢固，基座應(yīng)變靈敏度小于0.002m·“2/1}6;

C.橫向靈敏度比小于200;

d安裝諧振頻率應(yīng)高「20/T.(其中T是脈沖持續(xù)時(shí)間)

4校準(zhǔn)方法

4.1方法原理

校準(zhǔn)系統(tǒng)是由沖擊裝置、測(cè)速裝置、信號(hào)適調(diào)儀、低通濾波器、加速度一時(shí)間記錄儀等組成。

被校加速度傳感器裝在砧子卜，砧子由支承器支撐校準(zhǔn)時(shí)鋼球由一定高度自由落下撞擊在裝有

傳感器的砧了上.使之獲得一波形近似半正弦波的沖擊加速度，其沖擊持續(xù)時(shí)間決定于緩沖墊的材料和

Cs/T13823.13-1995

撞擊后砧子和傳感器獲得速度增童，并按式(1)計(jì)算:

姚ag祥

2gd,

??‘·小·.·.··??(i

/‘心、

一

△

:△二一一速度增杖,m/s;

d一一兩個(gè)光電檢測(cè)器之問(wèn)的趴離m;

t一通過(guò)兩個(gè)光電檢波器的時(shí)間。、;

h-一當(dāng)?shù)貛帕铀俣?取4位有效數(shù)字).r,,/sz;

d，一掙比時(shí)砧子的切割光線(xiàn)與第一個(gè)光電檢測(cè)器之}.j的距離,n,

沖擊靈敏度凡上、由式(2)計(jì)31:

S卜一.a,,v“‘”’‘’‘

.?！?。。二。，二‘。。，.口。。??‘·?(了

:S,,.一一被校傳感器的沖擊靈敏度:

八—被校傳感器輸出波形包絡(luò)而積

度寸斗2

厚式式車(chē)

4.2.1

Ac,-一測(cè)速裝置測(cè)出的加速度增值

推薦的脈沖持續(xù)時(shí)間和加速度值

使用下列加速度值;

1X10',2X102，5X10'm/s0;

1X10',2X10'',5X10ym/s';

1X10',2X10',5X10'm/s`,1X101M/sl

4.2.2使用h列脈沖持續(xù)時(shí)間:

〔).1.0.2,0.5,1,2,5,10ms

4.3校準(zhǔn)程序

4.3,1檢查測(cè)速系統(tǒng)，理論計(jì)算鋼球末速度、按式(3)計(jì)算:

v一}1-2-gh

式}“。一鋼球末速度,m/s;

h—降落高度,m;

x—當(dāng)?shù)刂亓铀俣?取4位有效數(shù)字),m/s".

....................................(3

由iA(速裝置測(cè)得的速度與理論計(jì)算速度之間的差異應(yīng)小干士。10a

4.32通過(guò)正確選擇砧子、鋼球、降落高度、緩沖墊材料及厚度進(jìn)行沖擊校準(zhǔn)，獲得所需要的沖擊加速

度幅值和持續(xù)時(shí)間

4.3.3由加速度一時(shí)間記錄儀記錄被校傳感器的輸出波形，用數(shù)字式或模擬式積分求得波形包絡(luò)誦積

由測(cè)速裝置測(cè)出砧子的速度增量.則可計(jì)算出被校傳感器的沖擊靈敏度

5結(jié)果處理

測(cè)試結(jié)果應(yīng)給出某個(gè)加速度值下的沖擊靈敏度，若進(jìn)行了某一范圍(10a_I01T/sz)內(nèi)多個(gè)(5.、;、;;7

個(gè)，含最大和最小加速度)不同加速度值「的沖擊校準(zhǔn)，則應(yīng)給出該范圍靈敏度的幅值線(xiàn)性度或幅tip.線(xiàn)

Pt曲線(xiàn)

5.1某一個(gè)加速度值「的沖擊靈敏度，按公式cz)計(jì)算。

當(dāng)給出校準(zhǔn)結(jié)果報(bào)告時(shí)，校準(zhǔn)的總不確定度和對(duì)應(yīng)的找信水平應(yīng)按附錄八(補(bǔ)f6件)給出的為法計(jì)

勸

應(yīng)該采用95%的置信水乎

5.2零漂的處理

如何處理零漂，應(yīng)該把沖擊前的零點(diǎn)與沖擊后的零點(diǎn)連成，條直線(xiàn)來(lái)作為加速度參考的基線(xiàn)

GBPP13823.13--1995

}村錄A

不確定度的計(jì)算

(補(bǔ)充件、

A1關(guān)于不確定度的計(jì)算

J總的不確定度的計(jì)勢(shì)

規(guī)定片信度((.7=95%)應(yīng)由式(Al)1卜灼

X

式中:X,—隨機(jī)不確定度;

X、一系統(tǒng)不確定度

按規(guī)定價(jià)信度F的隨機(jī)不確定度X"

士在二又

由式(AZ)ir勸:

X、一士t

價(jià)“+價(jià)“十?價(jià)戶(hù)

n(rt一7)

(A2

式卜.，。r.?價(jià)-一各單次測(cè)量值與算術(shù)平均值的偏差;

，，—測(cè)量次數(shù)，

t一規(guī)定置信度和測(cè)量次數(shù)的學(xué)生分布

系統(tǒng)誤旅首先應(yīng)該被消除或修正。剩余的不確定度X.css,應(yīng)由式(A3)決定:

X-

司f育r.}小

式中K一2.

V/(ltl

0(取55%的W信度)

一給定校準(zhǔn)脈沖時(shí)間、加速度和放大器增益下的沖擊靈敏度的絕對(duì)誤差

A2沖擊靈敏度相對(duì)誤差的計(jì)算

對(duì)應(yīng)于某一校準(zhǔn)脈沖時(shí)問(wèn)、加速度和放大器增益下.沖擊靈敏度相對(duì)誤差由式(A4)合成

淤

一士}(e:}}}+I月,+(r.'十{

v、a,;、c,、口2、

4·、··。。二(Al)

式中:從卜-一與幅值有關(guān)的沖擊靈敏度;

d-一測(cè)速光電檢波器之間的距離,m;

‘:一測(cè)速光電檢波器之間距離的絕對(duì)誤差，m;

f一一砧子通過(guò)兩個(gè)光電檢波器的時(shí)間，、;

價(jià)一測(cè)速光電檢波器的時(shí)間測(cè)量誤差，。;

.S-一正弦校準(zhǔn)系數(shù)，V/(m、“);

e-一正弦校準(zhǔn)靈敏度絕對(duì)誤差(應(yīng)注明參考頻率、幅值和放大器增益),V/(m"e

了’-一由加速度一時(shí)間記錄儀測(cè)量得到的脈沖持續(xù)時(shí)問(wèn)，S;

1i—測(cè)絨脈沖持續(xù)時(shí)間的絕對(duì)誤差.S;

幾

一由加速度時(shí)間記錄儀測(cè)得的最大加速度值，m/=`

一一測(cè)位最大加速度的誤差，m/Se;

加速度時(shí)間記錄儀的線(xiàn)性誤差，表達(dá)為與最佳擬合線(xiàn)的_a分偏差

、3整個(gè)校準(zhǔn)范圍的沖擊校準(zhǔn)系數(shù)es-的總絕對(duì)誤差的計(jì)算

根據(jù)A2日一勸的沖擊校準(zhǔn)系數(shù)的絕劉誤啥，對(duì)某一參考的沖擊及其設(shè)備有效對(duì)I}*tt個(gè)校準(zhǔn)范圍‘

cB/T13823.13-1995

校準(zhǔn)系數(shù)的總絕對(duì)誤差。.是以V/(m·、2)為單位，整個(gè)范圍的不確定度由式〔八幾)}一書(shū)

S

一十

〔(}}s.,h1s.}:+}L,"}loo)+{L,toO)斗

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Sh一沖擊校準(zhǔn)系數(shù);

一沖擊校準(zhǔn)系數(shù)的絕對(duì)誤差V/(m

出式

。s'):

L,*一一參考放大器的頻率線(xiàn)性偏差，以參考校準(zhǔn)系數(shù)的百分?jǐn)?shù)表小;

L—參考加速度計(jì)的頻率線(xiàn)性偏差，以參考校準(zhǔn)系數(shù)的百分?jǐn)?shù)表示;

Lan-一參考放大器的幅值線(xiàn)性偏差.以參考校準(zhǔn)系數(shù)的百分?jǐn)?shù)表示;

Lr—參考加速度計(jì)的幅值線(xiàn)性偏差，以參考校準(zhǔn)系數(shù)的百分?jǐn)?shù)表不:

了*-一參考放大器增益不穩(wěn)定性誤差和源阻杭的誤差以參考校準(zhǔn)系數(shù)的白分?jǐn)?shù)表示

I,,-一參考加速度計(jì)的不穩(wěn)定性誤差，以參考校準(zhǔn)系數(shù)的百分?jǐn)?shù)表示;

lZ一對(duì)應(yīng)于不同的放大器量程時(shí)，參考放大器量程的跟蹤誤差，以參考校準(zhǔn)系數(shù)的1`、分?jǐn)?shù)r't

刁;;

E、一由于環(huán)境影響引起的參考放大器的誤差，以參考校準(zhǔn)系數(shù)的百分?jǐn)?shù)表示:

E.。一一由于環(huán)境影響引起的參考加速度計(jì)的誤差，以參考校準(zhǔn)系數(shù)的百分?jǐn)?shù)農(nóng)示.該誤差包拓

橫向靈敏度、應(yīng)變效應(yīng)、溫度、失真度