JJG 233-1996 压电加速度计检定规程.pdf
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1、压电加速度计检定规程JJG 233 1996目 录一 概述二 技术要求三 检定条件四 检定项目和检定方法五 检定结果处理和检定周期附录 1 检定证书(背面)格式附录 2 检定结果通知书(背面)格式压电加速度计检定规程JJG 233 1996代替 JJG 233 1991JJG 297 1991Verification Regulation ofPiezoelectric Accelerometer本检定规程经国家技术监督局于 1996年 12月 23日批准,并自 1997年 06月 01日起施行。归口单位: 全国振动冲击计量技术委员会起草单位: 航天工业总公司第一计量测试研究所中国计量科学研究
2、院本规程技术条文由起草单位负责解释本规程主要起草人:高金芳(航天工业总公司第一计量测试研究所)徐 殷(中国计量科学研究院)杨晓伟(航天工业总公司第一计量测试研究所)压电加速度计检定规程本规程适用于新生产、修理后和使用中的工作压电加速度计和标准压电加速度计(以下简称工作加速度计和标准加速度计)的检定,其他直线加速度计的检定可参照本规程执行。一 概 述工作加速度计和标准加速度计是振动冲击测量系统的主要组成部分,它是以压电材料做敏感元件,将加速度转变为电荷或电压,用于机械振动和冲击的测试。标准加速度计还用作传递标准,以比较法校准振动传感器。页码,1/17压电加速度计检定规程2005-7-7file:
3、/C:dlhb2002WJ130.htm二 技 术 要 求1 检定环境1.1 温度:( 20 5),相对湿度 80%。1.2 电源电压: 198 242V, 49.5 50.5Hz。1.3 实验室及其周围应无强震和强冲击源,无腐蚀性气液体,无强电场与磁场干扰,无工业电和噪声干扰。所有设备应接地良好。2 物理性能2.1 工作加速度计和标准加速度计壳体 上应标出型号、编号、振动敏感 方向()以及横向灵敏度最小的方位(红点)。壳体应无明显的机械损伤等。2.2 工作加速度计的安装基面粗糙度 Ra应优于 1.6m,标准加速度计的安装基面和传递面的粗糙度 Ra应优于 0.8m。2.3 工作加速度计和标准加
4、速度计制造厂应给出其绝缘电阻、电容、配接电缆电容、推荐安装力矩、极性、质量、壳体材料、安装螺纹尺寸、外形尺寸(用示意图给出)和结构形式(用文字给出)。3 工作性能3.1 参考与灵敏度工作加速度计参考灵敏度校准不确定度为 2%,标准加速度计校准不确定度为 0.5%。3.2 动态范围工作加速度计或标准加速度计的动态范围是指其加载或不加载时幅频响应和幅值响应的线性工作区域。3.2.1 工作加速度计动态范围制造厂应给出工作加速度计灵敏度变化 5%, 10%的工作频率范围和幅值线性变化 5%, 10%的工作加速度范围,并应给出安装谐振频率和阻尼比的典型值。3.2.2 标准加速度计动态范围a.在规定的振动
5、和冲击加速度范围内,标准加速度计幅值线性度应 3%;b.制造厂应给出在不同负载质量时灵敏度变化 2%的工作频率范围;c.制造厂应给出在不同负载质量时幅频响应高频段(频率大于 2000Hz) 的修正曲线;d.制造厂应逐只给出安装谐振频率和阻尼比,并应给出在某一典型负载时的谐振幅频曲线。3.3 年稳定性工作加速度计参考灵敏度年稳定性应优于 1%;标准加速度计参考灵敏度年稳定性应优于 0.5%。3.4 振动最大横向灵敏度比制造厂应给出振动最大横向灵敏度比的具体数值。工作加速度计的振动最大横向灵敏度比应不大于5%;标准加速度计振动最大横向灵敏度比应不大于 2%。3.5 冲击最大横向灵敏度比制造厂应给出
6、冲击最大横向灵敏度比的具体数值。在最大工作冲击加速度范围内,工作加速度计应不大于 15%,标准加速度计应不大于 5%。3.6 相频特性制造厂应给出相频特性典型曲线。4 环境及安装性能页码,2/17压电加速度计检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ130.htm 4.1 温度和瞬变温度响应制造厂应给出使用极限温度及极限温度时的温度附加误差典型值;标准加速度计应逐只给出电容温度或灵敏度温度校正曲线。还应给出工作加速度计和标准加速度计的瞬变温度响应的典型值。4.2 湿度范围制造厂应给出湿度使用极限值。4.3 声与磁灵敏度制造厂应给出声、磁灵敏度的有关数据。4.4 安装力矩与基座
7、应变灵敏度制造厂应给出安装力矩和基座应变灵敏度的典型值。三 检 定 条 件5 检定用仪器设备检定用装置、仪器设备的技术要求见表 1。表 1序号检定项目装置、仪器设备名称技 术 要 求检定装置不确定度 (p 99%)1外观及文件检查2绝缘电阻高阻表测量电压: 100V;测量范围: 109 101210%3电容电容电桥(电容测试仪 )频率: 1000Hz测量范围: 100 106pF1%4参考灵敏度和参考度年稳定度1中频振动基准装置(绝对法 )频率在 160Hz或 80Hz加速度在 100m s2或10m s2,标准加速度计的放大器增益挡在参考位置,加速度失真度 2%,交流声与噪声低于满输出时 6
8、0dB0.5%2互易法基准装置(绝对法 )3中频振动标准装置(比较法 )校准振动台;横向振动比 10%;加速度失真度 5%;信噪比优于满输出时 40dB标准加速度计;灵敏度不确定度在频率 160Hz或 80Hz时,为 0.5%;在 20 1000Hz时,为 1%;在 1000Hz以上时,为 2%;在 2000Hz以上时,为 3%;(含标准放大器误差 )横向灵敏度比 2%2%电压表:页码,3/17压电加速度计检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ130.htm续表测量不确定度: 0.1%5安装谐振频率和阻尼比1频率响应自动测绘装置频率范围: 200Hz 50kHz优于 0.
9、5dB2金属钻高弹性模量的立方体或细长比为 1的圆柱体,其质量约为被校工作加速度计 (或标准加速度计 )的 10倍波形记录装置采样频率不小于 100kHz, A D转换器 8bit5%6幅频响应1中频振动基准装置(绝对法 )20 2000Hz0.5% 2%2高频振动基准装置(绝对法 )2000 50000Hz2% 5%3低频振动基准和标准装置(绝对和比较法 )1 100Hz0.5% 5%4中频振动标准装置(比较法 )10 5000Hz2% 5%5频率响应自动测绘装置(比较法 )200 50kHz0.5dB序号检定项目装置、仪器设备名称技 术 要 求检定装置不确定度 (p 99%)7加速度范围、
10、幅值线性度和极性1共振梁标准振动装置加速度 1 103m s23%2冲击检定装置加速度范围:1 103 1 105m s22% 5%8振动最大横向灵敏度比横向检定装置最大横向振动比 1.0%;信噪比 10dB20%9冲击最大横向灵敏度比带对加速度计产生横向冲击夹具的冲击检定装置冲击脉冲持续时间: 0.01 10ms冲击脉冲加速度: 100 105m s220%10温度灵敏度温箱温度范围 (通常 ): 70 400温度均匀度: 0.2温度稳定度: 0.2 15min3% 10%振动台加速度失真度 5%横向运动比 10%安装块金属块,其质量为被检传感器的 10倍页码,4/17压电加速度计检定规程2
11、005-7-7file:/C:dlhb2002WJ130.htm11瞬变温度灵敏度液体和容器液体温度比室温高或低 (20 1),容器足够大,在测试过程中,液体温度变化1记录仪频率范围: DC 10Hz;精度 3%12声灵敏度声场、声测量设备声压级: (130 5)dB;声谱: 125Hz时为 (115 6)dB,250 2000Hz时为 (120 5)dB,4000Hz时为 (115 6)dB,8000Hz时为 (105 10)dB;声压测量设备:测量范围: 80 180dB;最大测量不确定度为 3dB;消声室或空间为 75m3的房间:可产生近似自由场13磁灵敏度1旋转磁场测试装置交流电压表测
12、量不确定度为 0.1%;放大器综合不确定度为 2%特斯拉计测量不确定度为 5%。磁场可旋转,在以被校工作加速度计 (或标准加速度计 )中心为球心的半径20mm球面内,磁感应强度不均匀度10%,其可调范围: 5 10 3 5 102T。旋转磁场最小分度 32旋转传感器测试装置被校工作加速度计 (或标准加速度计 )最小旋转分度 10,角度误差 10%;被校工作加速度计 (或标准加速度计 )旋转引起的机械输出 10%;测试用仪器技术要求同 14-114基座应变灵敏度悬臂梁装置微应变范围: 100 500m m传感器安装处:垂直度: 10m,表面粗糙度: Ra 1m, 表面平面度: 5m,交流电压表测
13、量不确定度为 1%;测力仪测量范围: 0 100N,测量不确定度为 2%15安装力矩灵敏度1中频振动标准装置同序号 4-32力矩测量仪力矩最大测量不确定度为 1.5%16相频特性1中频振动标准装置同序号 4-3要求,参考标准加速度计相位不确定度为 1相位测量仪频率: 20Hz 5kHz,相位: 0 90,测量不确定度为 12随机频响相位校准装置随机谱控制精度 0.3dB(置信度 90%),参考标准加速度计相位已知,极限误差 117密封性密封性检测设备试验介质: 90页码,5/17压电加速度计检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ130.htm 四 检定项目和检定方法6 环
14、境检查按照本规程第 1条要求,用温度计、湿度计及万用表检查检定环境,应符合本规程第 1条规定。7 外观及文件检查按照本规程第 2.1款和第 2.2款进行外观和安装面、传送面检查,检查结果应符合 2.1款和 2.2款规定。按照第 2.3款检查有关参数图形文字,检查结果应与实物相符,并符合有关规定。8 绝缘电阻的检定用高阻表在室温和指定电压下,测量工作加速度计(或标准加速度计)插口芯线与壳体间绝缘电阻,应符合第 2.3款有关规定。9 电容的检查用电容测试仪,在 f 1000Hz时测量室温下工作加速度计(或标准加速度计)与电缆的组合电容及电缆电容,从组合电容中减去电缆电容,即得加速度计电容,应符合第
15、 2.3款的有关规定。10 参考灵敏度检定10.1 工作加速度计参考灵敏度的检定用表 1序号 4-3给出的中频振动标准装置,采用比较法进行检定。将工作加速度计与参考标准加速度计背靠背刚性地连接在一起,安装在校准振动台的台面中心。在参考频率( 160Hz或 80Hz)和参考加速度( 100m s2或 10m s2)下进行校准,工作加速度计的电输出与所承受的加速度值之比即为参考灵敏度。10.2 标准加速度计参考灵敏度的检定用表 1序号 4-1和 4-2给出的中频振动基准装置或互易法基准装置,采用激光干涉绝对法或互易法进行检定。激光干涉绝对法检定在参考频率、参考加速度和配套电荷放大器参考增益情况下进
16、行。检定结果应符合第 3.1款规定。电荷灵敏度的单位用 pC m s 2表示(或必要时用 pC g表示);电压灵敏度的单位用 mV m s 2表示(或必要时用 mV g表示);pC皮库仑;s秒;m米;g 9.806 65m s2;mV毫伏。真空泵:可抽真空 0.02MPa18极限加速度及极限值时灵敏度稳定性温箱高温:通常为 400,低温:通常为 40冲击检定装置同序号 8-2要求中频振动标准装置同序号 4-3要求19质量天平感量小于 0.1g页码,6/17压电加速度计检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ130.htm 11 年稳定性检定灵敏度的稳定度通常以年稳定性来衡量
17、,即正常使用的工作加速度计(或标准加速度计)在相同检定情况下,其灵敏度的逐年变化情况,即:( 1)式中 a年稳定度;S2当年测试的灵敏度; S1上一年测试的灵敏度。 检定方法同参考灵敏度。检定结果应符合第 3.3款的规定。12 安装共振频率和阻尼比检定12.1 连续扫描法用表 1序号 5-1给出的闭环自动扫描系统,使被校工作加速度计(或标准加速度计)在自动扫描过程中承受一恒定加速度,并用记录仪记录下输出随频率的变化曲线,即可确定出安装谐振频率。12.2 冲击法用表 1序号 5-2给出的装置,将工作加速度计(或标准加速度计)安装在金属砧上,对悬吊的金属砧进行敲击,图 1表示为衰减波形:衰减系数:
18、( 2)对数缩减: ln ( 3)阻尼比:( 4)安装谐振频率:( 5)页码,7/17压电加速度计检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ130.htm 图 1用 、 f可以估算工作加速度计(或标准加速度计)的工作频带,检定结果应符合出厂指标。13 幅频响应检定13.1 连续扫描法方法同本章第 12.1款。13.2 逐点比较法方法同参考灵敏度检定。先在表 1序号 6-4给出的装置上确定参考灵敏度,然后在选定的频率范围内,按对数刻度均匀地选取至少 10个点,用比较法测出不同频率下的灵敏度,其结果以参考灵敏度的百分偏差给出。优先选用的频率:20, 40, 80, 160, 31
19、5, 630, 1250, 2500, 8000, 10000Hz;参考频率: 160Hz(第二选择 80Hz)。优先选用的加速度:( 10, 20, 50, 100) m s2及 10的倍数;参考加速度: 100m s2(第二选择 10m s2)。13.3 逐点绝对法方法同参考灵敏度检定。用表 1序号 6-1 6-3给出的装置,在选定的频率范围内,按对数刻度均匀地选取 10个频率点,采用激光干涉法或贝塞尔函数法逐点进行检定。如需进行低频检定,其优选频率为:( 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 20) Hz。其优选加速度值为: 1Hz以上, 1 10m s2; 1Hz以下
20、,应保证有足够的信噪比。13.4 负载影响检定负载影响量主要对标准加速度计进行测试。13.4.1 对负载的要求检定负载影响量配用的负载质量块组,应备有与被检标准加速度计质量比为 1 4, 1 2, 1, 2, 5等数件,两个传递面应经研磨。13.4.2 连续扫描法用表 1序号 5-1给出的闭环自动扫描系统,使标准加速度计传递面上的负载在自动扫频过程中承受一个恒定的加速度,用记录仪器记录标准加速度计在工作频率范围内灵敏度随频率变化的曲线。至少应给出质量比为 1 2、 1和 2的频响曲线。13.4.3 逐点绝对法方法同第 13.3条。以参考频率 160Hz(第二选择 80Hz)下的灵敏度为参考点,
21、给出百分偏差。检定结果应符合第 3.2.1或第 3.2.2项的要求。14 幅值线性度检定14.1 检定方法在规定的加速度范围内,选择 7 14点(包括最大和最小加速度),检定工作加速度计(或标准加速度计)的灵敏度。根据工作加速度计(或标准加速度计)的动态范围,选用表 1序号 7-1或 7-2给出的装置,以共振梁法或冲击法进行检定,并应给出共振梁的共振频率和检定冲击波形、脉冲持续时间。在小动态范围内,可根据用户要求进行幅值线性度振动检定,检定方法同参考灵敏度的检定。页码,8/17压电加速度计检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ130.htm14.2 数据处理14.2.1
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