QJ 1275-1994 固体火箭发动机测量不确定度的评定.pdf

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1、Q.J 中国航天工业总公司航天工业行业标准QJ 1275 94 固体火箭发动机测量不确定度的评定1994-03-26发布1994-11-26实施中雷艇天工业总公司发布, d 2次1 主题内容与适用范围. . . . . H (1) 2 引用标准. . . . . .,. .(1) 3术语. . . . . . . .(1) 4 不确定度来源的确定. . . .(1) 5 测量数据异常值处理H. . . .在测量数据要求与检验. . . . (2) 7 A类不确定度的评定. . . (2) 7. 1 贝塞尔法. . . H . . . (2) 7. 2 最小二乘法. . . (3) 8 B类不确

2、定度的评定. . . . .份 合成不确定度的评定. .(10) 9. 1 直主妾测量不确定度的评定. .,. . .(10) 9. 2 间接测量合成不确定度灼评定H. .(11) m 展伸不确定度的评定. . . . .(1) 11 测量不确定度报告内容. . .(12) 附录A培根一一德雷琅(Behnken- Draper )异常数据处理方法(补充件) (1 3) 陇录B判断测量系统传感器各校准点!Il量误差方差招等的柯克郎臼chran)方法(补充伶. . . . . . . (1 6) 附录C检验残差系列相关注的社宾华待逊(Dur岳皿-Wa阔的方法(补充件(18)附录D正交多项式表补充件

3、. . (20) 附录E固体火箭发动机推力测量不确定度评定示例(参考件) . . (23) /孩中噩航天工业总公司院天工业行业标准QJ 1275-94 固体火箭发动机m量不确定度的评定代替QJ1275-87 l 主题内容与适用范围本标准规定了固体火箭发动机静止试验测量不确定度的评定方法，本标准适用于团体火箭发动机静止试验参数泌量系统静态校准及参数测量不确定度的评定。本标准不适用于振动参数测量系统校准及振动参数测量不确定度的评定。2 引用标准GB 3358 统计学名词及符号GB 4882数据的统计处理和解释正态性检验GB 4883数据的统计处理和解择正态样本异常值的判浙和处理GJB 2365 画

4、体火箭发动机静止试验测试方法3 术语除本章规定术语外.本标准使用的其余术语见GB3358。3.1 测量不确定度uncer时且在yof m咽皿re酣酣与测量结果相联部参数，表征合理地赋予被测量值的分散性。3.2 A主是不确定度Type A evalua柱。n(of standard uncertainty) 自双1l数列的统计分析评定的不确定度，也称统计不确定度。3.3 B类不确定度TypeB肝alua稽。n(of stan，曲rduncertainty) 出不属于观测数列的统计分析评定的不确定度，也称非统计不确定度。4 不确定度来源的确定4. 1 测量要按相应的测量方法和程序，如按GJB23岳

5、5进行，在评定不确定度时，首先要分析不确定度来源，抓住主要项.t乍到不遗漏，不重复e4.2 不确定度来源按以下顺序确定z中国航天工业总公司19吉(-03-26批准1994-11-26实施 Q11215-84 a.校准等级，溯源到国家缀，如.数据取得事C.数据处理-4.3 不确定度来源的确定可参黑附录E(参考伶进行.5 i.到量数据异常值处理5.1 测得值中的异常值的判断和处理一般按GB4883进行。5.2 在线性测量系统传感器校准中，各校准点的测得值个数小子4时，异常值的判断和处理方法见掰录A(补充伶6 JlJ量数据要求与检验6. 1 测得值除了个别异常值外，其余大部分来自同一正态总体或近似正

6、态总体。必要时应进行正态性检验，检验方法按GB彷82进行.6.2 测量系统传感器在各校准点测量误差约方差相等.检验方法以工程分析为主，必要时用统计方法作辅助判断，方法见附录B(补充伶。8.3 所有绝对值和符号已定的误差应该消除或对结果进行修正，最小二乘法路线拟合的残差没有明显的相关性。检验方法以工程分析为主，必要时应进行残差的梧关注检验，检验方法见附录C(补充件7 A类不确定度的评定A类不确定度用估计标准差和自由度表示，本标准推荐标准差的估计用贝塞尔法和最小二乘法。7. 1 只塞尔法对某一参数以例如发动貌装药重量在同一条件下作多次独立的测量，在戮涂异常值后获得在个测得值1乌，ln.翼测得值数列

7、的平均值以及标准差分别按公式12和公式3估计.自E主度按公式4计算z主主(1) s1二IEft-bz三ZZU一士Zf)23. . . . .H 2 Ql 1275-94 s盯7=一丰仨与s. .川.警U.叫.飞U2苟事箩=第1. .9. . . .叠(4)式中:l.一一第z个源得值3n一一在某因素作用下，测得值的个数，t一一个混得值的算术平均值3s一一苦苦得值委主列的估计标准差6s，一-却得值数列平均值的估计标准差，v一一与估计标准差相联系的自由度.7.2 最小二乘法测量系统(传感器校准时，用最小二乘法求出回归方程和技准方程，并计算估计标准差。7. 2. 1 线性测量系统(传感嚣吕归和校准方程

8、建立及估计标准差计算7.2.1.1 完成公式5-13及16-17计算，并按公式14和15分别建立国归方程和校准方程zz=士三句 1可飞抗=三-=-2.J Yij j = 1 !J=士主sL = :Z:; (y，一弘z. = 1 =主yl卡主y，)全L., = :Z:; (x, - x) (y，豆;=1 =主咱一士生主!J.). (5) (6) (7) (8) .(9) 3 QJ 1275一串4L= = 2:;Cx，-二)鑫-1 =Ed t只LF E里La AEE-SE r=一主主一LnL . l) lI=a十画zA 句=Yij- 1J i = j kT, 2捂32式中z岛一一第4点校准加载值，

9、z一一校准加载值的算术子均值3如对应第z点加载僵局的第2次测得值5g，一一对应第s点加载筐的事曾得筐的算术平均值sF一一所有5喝得值的算术平均zk一一校准点数，T，一一在每个校准点的测量次数多;一-睡得信g的最佳估计筐，i 应归方程斜率6;一一回归方程截距，T一一根关系数多io -一约定真值岛的最佳估计值41/，一一与约定真值副对应部混得傻，eu一一最小二乘法幽线拟台的残差，简称残差，电一一单个测得值茧的估计标准差，7.2. L 2 当等闵隔校准时，截距品按公式12计算，斜率1也可按公式18方便算出z4 (10) (11) (12) (13) (14) .(15) (16) (17) QJ 1

10、275-94 MS 句&-h hd eb-、pphAVqa一斗一-s一-kk-vra，则称z与s有显著的线性关系，公式14成立s如.若IT I r 0 , Jltl称z与g有十分显著的线性关系，公式14成立BC.若ITIF.心，kr.-M-l)时，则认为第i次正交多项式显著，否则不显著.经检验那些不显著前离次项可以慰除，将其锦回归平方和并入残差平方和，自由度也同时并入。如果检验结果都显著，并且对所配多项式的准确惶不够满意的话，可以继续增加离次项，商已算出的各次项的效应不必重算.7.2.2.8 根据显著部系数，按公式30-31计算X，(x)，并写出正交多项式回归方程24，x按公式5算出，再妇并相

11、应各次项系数求出回归方程和校准方程g;o(x) = 1 ;1, (x) =亏三x-x k2-1 !,(z) = (一一泸-一一. . . . . . . . (30) 12 科=(-二乌3一空1二Z二主20 h 7 QJ 1275一窜矗X,(x) = 韩(x)式中，tCx)一-x的第t次正交多项式，h一一正交多项式表中羁的系数。表2F.C1.f)数值表PCF，F.)=aJ飞。.01也05卜之0.01 O.在5之l 4052 161 18 8.29 4.41 40 z 98.5 18.5 19 8. 18 4.38 42 3 34. 1 10. 1 20 8. 10 4.35 44 4 21.2

12、 7.71 21 8.02 4.32 46 5 16.3 6.61 22 7.95 4.3白48 6 13.1 5.99 23 1.88 4.28 50 7 12.2 5.59 24 7.82 4.26 60 8 11. 3 5.32 25 1.77 4.24 80 9 10.6 5.12 26 7.12 4.23 100 10 10.0 4.96 21 1.68 4.21 125 11 9.65 4.84 28 1.64 4.20 150 12 9.33 4.1军29 1.60 4.18 200 13 9.07 4.67 30 1.56 4.17 30自14 8.86 4.60 32 1.5

13、0 4.15 500 15 8.68 4.54 34 1.44 4.13 1000 16 8丰534.49 36 1.40 4.11 17 8.40 4.45 38 7.35 4.10 注2表中f在本标准中为肚.-M-l).7.2.2.7 测得值g的估计标准差按公式32计算2.,= 云车1(31) 0.01 0.05 7.31 4.08 7.28 4.07 7.25 4.06 7.22 4.05 1.2白4.04 1. 11 4.03 7.08 4.00 6.96 3.96 在.903.94 6.84 3.92 6.81 3.90 6.16 3.89 在.123.87 6.69 3.86 6.

14、66 3.85 6.63 3.84 (32) 7. 2. 2. 8 当约定真值为0肘，对应的110与f.之差的估计标准差按公式33或34计算28 QJ 1275一辈48句。-I，l= 1 .!-、非f(x，)1十古十九一一一-.S , 叫t=i To2二桥(x.)当kr，很大，且x，接近击对z8(r.-f去巳8，7. 2. 2. 8 测量系统(传感器静态校准的估计标准差按公式35-36计算sc=ZiM I S坷-(I)每句，-式中:c一一校准系数，等于主在x=也处的一阶导数，8 B类不确定度约评定(33) (34) (35) (36) B类不确定度的评定可籍助于验前信息，如仪器制造说晓书、检定

15、或其它证书提供的数据、使用记录数据、使用经验、试验对比数据等.B类不确定度用近似标准差地及等效自由度VBj表示，地按公式37计算z.1; fls; = kj 式中z陆一一-第1个不确定度来源引起的自睡得值变化量分布的近似标准差，4一一第J个不确定度来源引起的洒得值变化量极限值，k，一一置信罢王子。(37) L，出验前信患估计，如果仪器检定或校准证书绘出极限误差或展饰不确定度，以及置信因子宅，则应反算出变化量分布的近似标准差.若证书同时绘出自由度的数值，虱tlv.j取绘出的自由度数值3若证书没绘出自由度的数值.)I!J-般时应取1，如果有理由认为UBj很可靠，剿，均可取大些.而马按以下方法确定.

16、8. 1 一般可按正态或近似正态分布考虑，每银据L，估计的置信水平，按表3取值29 QJ 127军-94正态或近l:J.正态分布kj取值表表3量信水平0.997 在.673 0.99 2.6 0.95 2 。，81.6 0.68 1 0.50 l;, 8.2 如果已知B类不确定度来源引起的满量值变化量的分布为其它分布，马根据分布类型按表4取值2二点分布三角分布表4反正弦分布国分布类型1f z k, 合成不确定度(Combineds相应dardun四rtaity)的评定合成不确定度用标准差也及有效自由度均表示。9. 1 亘接J!g量不确定度的评定9. 1. 1 若直接吉普量结果S包括A类与B类不

17、确定度分量，它们的表示值分别为8;(i=1，2， ，吟和忽以j=1，2，时，相应的自由度分别为以i=1，2，.u.川和VBj(j=1，2，时，则合成不磷定度按公式38计算29 .(38) 2:;8.十二二U:i十二句施，(主)=u.(y)-fi的合成不确定度E却一一任意两个不确定度分量间的协方差e当任意两个不确定度分量无关时，幸的合成不确定度按公式39计算:式中z9. 1. 2 .(39) 8;:2 + .2:; UBl u，(主)=,(40) 与合成不确定度相联系的有效自由度秽01按公式轮计算g(2:; 8/ + 2:;均2)2盹H=;14J-2A王若+亘古9.1.3 盹if一一与合成不确定

18、度相联系的有效自由度。式中310 。I1275-9( 轧2阁楼测量合成不确定度的评定9.2.1 设间接测量的参数Y和各独立直接测量的参数互;(i=I，2，.N)的测量模型用公式42表示zY = f(豆豆，X:t，X，v)Y的!量结果用公式必表示z= f(主主，.主贝IY的合成不确定度按公式44-45计算s也()= =主i川t.式中:Y一一间接测量的参数多豆，一一第s个独立直接测量也参数82一一被攒j参数Y的最佳估计值事生，一-x，的最佳估计值，U10 2航电1 -1 1 I 一31 1 2 1 G 2 -1 1 3 3 I 1 I 1 -3 4 3 1 1 5 s a陪2 2 在20 4 20

19、 到6s Io 号h7 嗣Z2E1 牺2轨2 12 仇1 -5 5 5 I I -3 2 3 -1 7 -3 5 -2 3 -1 -4 4 z 10 l 4 1 4 -4 2 10 E 5 3 一1一73 5 l 6 5 5 5 I 1 z 7 3 8 9 . 70 84 180 28 252 28 20 N5 唱组辑亏5轴3125 -2 2 1 l 一11 z 4 告2 。s 1 I -2 -4 2 2 l 1 1由14 10 70 N7 电1 h 7 12如27 。5 一l2 -1 。1 -7 4 3 1 1 -5 4 在6 。2 一11 5 咀一17 4 s 1 s 1 84 6 154

20、 84 QJ 1275-9( 续表DlN=8 N=9 2; 如 . 7 如12 17 0幅抢3 . 去h17 ZR 23 0币1 7 7 -7 7 7 4 28 14 14 4 2 5 l 5 13 23 3 7 7 21 11 3 3 3 7 -3 一11-2 -8 13 -11 一44 l -5 3 9 15 1 17 9 9 9 5 1 -5 -3 9 15 自一20自18 G E 3 -3 一73 17 1 11 9 9 9 7 5 l 一5-13 -23 2 -8 -13 11 4 8 7 7 7 7 7 2 7 7 21 11 9 4 28 14 14 4 8, 168 168 2

21、64 616 2,184 60 2,172 990 2,002 468 N=10 N=ll 事2喝，专耻5 5 1 辆h 如5 幅1 4 1 2饨h 12 10 在12 40 I -9 6 一位18 -6 5 15 30 s -3 2 一72 14 一2214 -4 5 串5 2 5 1 35 -11 -1 -3 一l22 6 1 4 一3-3 31 3 -11 -2 -6 23 1 4 5 1 4 12 18 一6-1 -9 14 垒4 6 1 4 12 18 s 。-10 。6 导7 3 -3 -31 3 11 1 一9-14 4 4 8 5 一l一3517 1 2 -6 一23-1 4

22、g 7 2 一14-22 -14 3 -1 -22 -6 l 10 窜5 42 18 6 4 6 -6 -6 -6 II 5 15 30 6 2 12 330 132 8.580 2.860 780 110 858 4.29自286 156 21 QJ 1275一窜4续表DlN12 N13 z Z唱，3, 2 7 3 耻主如和17 2响27 石、H 言沪20 1 一1155 33 33 33 -6 22 11 99 22 z -9 25 3 -27 57 5 11 自-66 33 2 7 1 21 -33 21 -4 2 -96 18 4 一517 25 13 2 3 5 8 54 一115

23、3 29 19 12 -(4 z 1在7 11 26 6 1 35 7 28 -20 1 13 4 64 20 7 1 -35 一728 20 B -14 告84 。8 3 -29 一1912 44 1 13 4 64 20 9 5 -17 25 13 29 z -10 7 11 26 10 7 1 一21-33 -21 E 5 8 54 11 11 9 25 -3 27 57 4 2 6 一销18 12 11 55 33 33 33 5 11 自-66 33 13 8 22 11 99 22 14 15 8, 572 12.012 5.H8 8.008 15.912 182 2.002 57

24、2 68.068 6.188 22 Ql 1275-94 黯录EE停火箭发动机推力测量不确定度评定示倒参考件xxx发动机推力源量系统工作原理E 1 数字电压衰示波德计算梳推力测量系统方榷图如图El所示z工作传感德数目剧电源接压却载系统数字电压衰激励电源xxx发动事l推力哥哥量系统方框囹图El力的传递过程如图E2所示=力的传递过程m因E2xxx噩体火箭发动机推力酒量系统不确定度来源xxx固体火箭发动机推力溅量系统采用原位校准法，直接给出整个测量系统校准不确定度，再考虑稽止点火试验时与校准条件不一致而产生的不确定度，最后进行合成。推力测量不确定度来源如图E3所示z23 E 2 Ql1275一u推力

25、测就不确定!l: 它计算机计算方法的影响测且撒记品机系统 它时标模数转换的影响冲岛对传感血柑性能的影响发动机质量变化影响发动机安装影响侧向力对工作传惑掘影响工作传感榕麟变工作传感樱系统混度变化测皿属gm统零漂街嚣贾灿川的出膨酣啊激励电源稳定庶的影响被压力对标准传感辘偏心你准力倪加载控制标准传感凰蠕变标准传感辘系统零溯标准传翩翩血Eam描呻定性标准传睛晴圆位置变动标准传煽棉系统温度变化A樊不确定皮缸m准传感剧系统B我不确定皮因家计最姑测刀机U3- 1 S,l _1 Sl-1 U，l U 2- 17 U 2- 1 ，年Ul I ，町2 3 U，冒图E3U，年u, 14 2_. Ul-7 6 2 2

26、-$ 4 3 Ul - 3 2 2 u 2- QJ 1275量4E 3 不确定度计算E 3.1 B类不确定度计算B类不确定度分量按第8章规定方法计算，计算结果见表EI.表EI相对不确定获得方法., (10-) 置信因子兰L(10-) 自应度度分量d 1比主., 1-1 标称筐2.7XI0- 2 0.01 30 u Z-t 经验估计0.15 2 0.08 1 d直-主栓定值0.10 z 0.05 30 栓定筐。.30,2-1 不可靠2 0.15 1 Z-4 经理盘估计0.17 2 0.09 1 :-6 栓定筐。252 0.13 30 罩，电使用记录0.11 2 串.093母tI 2-1 使用经蕴

27、。8 11 z-* 使愿记录0.17 2 0.09 30 富，豆-.检定计算0.01 2 0.01 30 rr 2-10 使湾记录0.22 2 0.11 3由u1-11 经重估计0.30 2 0.15 1 tr 2-lt 睡定筐告.142 0.07 30 uZ-l草试验估计告.14z 0.07 1 哩!i!-l皇试验估计告.22主0.11 1 匾2-1矗试撞估计告.282 告.141 rZ-1毒试验估计号222 0.11 1 tf 2-17 标称锺计算在.30z 0.15 30 d置-，草经验估计0.04 2 0.02 1 3-1 27 E 3.4有效自由度计算按公式39，QJ 1275一剖钮

28、，倍。)=2400 X自.73X 10 = 1.75(N) / = (.z:; S2 + a/)2 三号+22街上述各A、B不确定度分量及其自由度代入并得zVJJ = 56 E 3.5 展律不确定度计算查表3得z.震fl申不确定度为2to.91侈的=2u=缸以5在).，=2 X 1. 75 =3.5(N) 苦iXXX发动机推力溅量结果为2400士3.则，置信概率为95%.U 3.5 相对展佛不确定度为g扩=一=一:nvn=0.15%2400 附加说明g本标准由中国航天工业总公司七G八所提出.本标准由中国戴天工业总公司七0人所、三院三十一所负责起草.本标准主要起草人2安克宁、来i凤林.31 校准

29、方程为2按公式16-17算得sQJ 1%75-量4Zn =坐二上旦旦, _ 1.8762 tE主主卢=2.5289阴已知测得推力为，x，=2400N.旦kr，=42.x=1500N代入下式计算z1 (x, _ i) 1 + i了十一一一一_-_= 1.0213 町r，I; (Xj _豆)将以上计算结果代入公式19-2毡，得测量记录系统原位校准不确定度为z2.5828 1=-;-一一一=1.3766(N) 1.8762 相对不确定度为z按公式21算得自由度gE 3.3 合成不确定度计算S2_1 =主立1，;= 0.057% . 2垂00_T -_.,v 吨_1= 40 按公式39计算并得梧对合成

30、不确定度为2, . u =.1 I;s. + I;u/ =0.3538十队1839X 10 =0.73 X 10- 绝对合成不确定度为z30 QJ 1275一91 (z，-且21+:+-._-一一一-= 1.0091 叫T, Z:; (z，一豆)将以上计算结果代入公式19-怨，得标准传感器校准不确定度为z相对不确定度为2按公式21算得自由度为21.9418 -1 =-一:= 0.4056(N) 4.7873 s -1 =主江L=&017%2400 问1=53E 3.2.2测量记录系统液压原位校准记录觅表E3.表E3工作传感器型号:C，Pt记录仪表M6S计算机温度:26C 工作传感器桥压:5.

31、347V 准传感器桥压12.001V日期:X X0701 壁也庐三iLN。500 1000 1500 2号。2500 主自6 941 1878 2815 3752 4694 1 卸。941 1878 2815 3151 4684 1国。946 l窑782815 3157 4684 2 卸。941 1878 2815 3152 4694 细。941 1818 2815 3757 4694 3 卸。941 1878 2815 3751 4694 平均值。942 1818 2在153755 4691 回归蕴1.5714 940 1818 2816 3754 4692 3000 5631 5631 5

32、631 5631 5631 5631 吾6315630 按公式5-13计算，并按7.2.1.3条进行回归方程线性检喜盘后，得回归方程为2;=1.5714十1.8762，29 QJ 1275事4E 3.2 A类不确定度计算E 3.2.1 标准传感器校准记录见表E2，表E2负荷拉i句迸程读数单位V拉向固程渎数单位笋V民妇筐平均值(N) 1 2 3 1 2 3 (V) 。在-1.499 500 2393 2393 2391 2394 231 2392 2392 1000 4786 4786 4784 4788 4785 4786 478号150。7180 1181 717串1178 7178 111

33、9 1180 2000 9573 9514 9510 章5739570 9572 9573 2500 11967 11968 1164 11967 11963 11966 11967 30哥哥14357 14360 14357 14363 14360 14359 14361 3500 16755 16758 16754 16758 16753 16156 16754 4000 1阜14919150 19147 19151 19147 19149 19148 45告。21542 21544 21540 21544 21540 21542 21542 5000 23935 23936 23933 23935 23936 2335 23935 按公式5-13计算，并按7.2.1.3条进行回归方程线性检验后得回归方程为2;=-1.42SS+478732 校准方程为z2.=坠二上坐垫-0 4.7873 按公式16和17算得z古拉l.9243阴已知苦离得推力为:.，=2400N，并且b-，=55，主=1500N，代入下式计算z28 zl吉嗣同坷。中国航天工业总公写航天工业行业标准圄体火箭发动拉黯量不确定度的评定QJ 1275-94 中Z毒戴天工业总公司第七01.研究所出版发行七OJ飞所排姐印刷i势4年10另出版定价.也25元