线速度测量仪校准规范

JJF1801—20201线速度测量仪校准规范1范围本规范适用于(0.1~4)m/s接触式线速度测量仪和(0.3~30)m/s双点线速度测量仪的校准,其他线速度测量仪可以参照本规范进行校准。2引用文件本规范引用了下列文件:JJG105转速表JJG326转速标准装置JJF1156振动冲击转速计量术语及定义JJF1193非接触式汽车速度计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(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语3.1线速度linearvelocity旋转刚体上任一点在单位时间内的位移量。可用来描述转动刚体上任一点的运动特性。3.2双点线速度测量仪twopointslinearvelocitymeasuringinstrument以固定位置的两个测量点来测量旋转刚体的线速度或者沿直线运动的物体的线速度的测量仪器。4概述线速度测量仪分为接触式线速度测量仪和非接触式线速度测量仪两种。接触式线速度测量仪一般由前端转轴连接的测速盘和采集部分组成,当测速盘的工作面与运动的被测物体接触时,根据测速盘的周长和转速测量出被测物体的线速度。常用的非接触式线速度测量仪为双点线速度测量仪,由成对使用的开关传感器和配套采集器等组成,工作时两个传感器以一定的间距稳固安装到被测物体通过的路径上,通过测量被测物体在两个传感器之间移动的路径长度与被测物体先后触发两个传感器的时间计算得到物体的线速度。图1为接触式线速度测量仪的工作原理框图,图2为双点线速度测量仪的工作原理框图,附录A为校准方法示意图。JJF1801—20202图1接触式线速度测量仪工作原理框图图2双点线速度测量仪工作原理框图5计量特性5.1测量范围:接触式线速度测量仪:(0.1~4)m/s;双点线速度测量仪:(0.3~30)m/s。5.2示值误差:不超过±2.0%。5.3示值重复性:不超过2.0%。注:以上指标不用于合格性判定。6校准条件6.1环境条件6.1.1环境温度:(23±5)℃。6.1.2相对湿度:≤85%。6.1.3供电电压:(220±22)V。6.1.4周围环境无影响校准的污染、振动、电磁干扰等。6.2测量标准及其他设备测量标准及其他设备见表1。表1测量标准及其他设备测量标准及其他设备技术要求转速标准装置测量范围:(60~6000)r/min;扩展不确定度优于0.01%(k=3)标准转盘周长:0.1m,0.2m,0.3m,扩展不确定度优于0.05%(k=2)游标卡尺最大允许误差:±0.03mmJJF1801—202037校准项目和校准方法7.1校准项目校准项目见表2。表2校准项目一览表序号校准项目1示值误差2示值重复性7.2校准方法7.2.1接触式线速度测量仪的校准7.2.1.1预热和安装线速度测量盘按照被校仪器说明书要求,预热和正确安装线速度测量盘。7.2.1.2试运行把接触式线速度测量仪正确安装到接触式线速度测量仪安装支架上,使测速盘与标准转盘紧贴,并且使二者的旋转轴线互相平行,手动转动标准转盘,确认测速盘与标准转盘接触良好。低速启动转速标准装置,应能正常运行,没有明显的打滑现象。7.2.1.3校准点的选择在测量标准的测量范围内按被校接触式线速度测量仪使用情况均匀选定5个校准点,或根据用户的需要选定校准点。7.2.1.4示值误差校准根据选定的线速度校准点,按照公式(1)计算转速标准装置的各校准点标准转速。n0i=(1)式中:n0i———各校准点标准转速,r/min;v0i———各校准点标准线速度,m/s;将转速标准装置分别调到校准点的转速,待转速输出稳定后,在同一校准点连续读取并记录被校线速度测量仪的10个显示值。每一个校准点的示值相对误差按照公式(2)计算:δvi=×100%(2)式中:δvi———线速度示值相对误差,%;vi———被校线速度测量仪的示值测量平均值,m/s;v0i———各校准点标准线速度,m/s。JJF1801—202047.2.1.5示值重复性校准将转速标准装置分别调到校准点的转速,待转速输出稳定后,在同一校准点连续读取并记录被校线速度测量仪的10个显示值。每一个校准点的示值重复性按照公式(3)计算:×100%(3)vi式中:Ri———测量重复性,%;vimax———校准点10次测量值中的最大值,m/s;vimin—校准点10次测量值中的最小值,m/s; vi———被校线速度测量仪的示值测量平均值,m/s。7.2.2双点线速度测量仪的校准7.2.2.1传感器安装按双点线速度测量仪使用说明书,在转速标准装置遮光板旋转平面上,把两个传感器以转轴轴心点为中心对称安装。7.2.2.2传感器间距测量使用游标卡尺测量传感器间距a,通过公式(4)计算运动物体通过两个传感器间的半圆周的路径长度,并将其输入线速度测量仪。(4)式中:L———运动物体通过传感器的路径长度,m;π—圆周率,取3.142;7.2.2.3校准点的选择在测量标准的测量范围内按被校双点线速度测量仪使用情况均匀选定5个校准点,或根据用户的需要选定校准点。7.2.2.4示值误差校准根据选定的线速度校准点,按照公式(5)计算转速标准装置的各校准点转速。n0j=(5)式中:n0j———各校准点标准转速,r/min;v0j———各校准点标准线速度,m/s。将转速标准装置分别调到校准点的转速,待转速输出稳定后,在同一校准点连续读取并记录被校线速度测量仪的10个显示值。每一个校准点的示值相对误差按照式(6)计算: δvj=×100%(6)JJF1801—20205式中:δvj———线速度示值相对误差,%;vj———被校线速度测量仪的示值测量平均值,m/s;v0j———各校准点标准线速度,m/s。7.2.2.5示值重复性校准将转速标准装置分别调到校准点的转速,待转速输出稳定后,在同一校准点连续读取并记录被校线速度测量仪的10个显示值。每一个校准点的示值重复性按照式(7)计算:×100%(7)式中:Rj———测量重复性,%;vjmax———校准点10次测量值中的最大值,m/s;vjmin———校准点10次测量值中的最小值,m/s。8校准结果表达校准后,出具校准证书,校准证书至少应包括以下信息: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)证书或报告的唯一性标识(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,应对被校对象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,不得部分复制证书或报告的声明。9复校时间间隔由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸多因素决定的,因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。建议复校时间间隔为1年。JJF1801—20206附录A线速度测量仪校准方法示意图A.1接触式线速度测量仪校准方法示意图见图A.1。图A.1接触式线速度测量仪校准方法示意图A.2双点线速度测量仪校准方法示意图见图A.2。图A.2双点线速度测量仪校准方法示意图JJF1801—20207附录B线速度测量仪校准记录送校单位型号/规格出厂编号 制造厂校准依据 测量标准名称测量标准型号测量标准编号 标准测量范围测量设备准确度等级或不确定度或最大允许误差 测量标准证书号及有效期 校准地点温度℃相对湿度%测量方式□接触式□双点式标准转速r/min标准线速度m/s示值m/s示值平均值m/s示值相对误差%示值重复性%扩展不确定度Uk=212345678910注:所用标准转盘周长m校准证书号校准员核验员校准日期年月日JJF1801—20208附录C接触式线速度测量仪线速度示值误差的不确定度评定示例C.1测量方法接触式线速度测量仪是利用转速标准装置产生的标准转速,将其测速盘与标准转盘紧密接触,由标准转盘带动测速盘旋转,将测得的线速度与标准线速度进行比较,二者之差即为线速度示值误差。C.2测量模型δvi=×100%=×100%(C.1)式中:δvi———线速度示值相对误差,%;vi———被校线速度测量仪的示值测量平均值,m/s;v0i———各校准点标准线速度,m/s;C.3灵敏系数和方差以1.50m/s校准点为例分析不确定度。取v0和v为1.50m/s,C=0.1m,n=900r/min。u(δv)=c12u2(v)+c22u2(C)+c32u2(n) C.4输入量的标准不确定度的评定 C.4.1输入量vi的标准不确定度的评定输入量vi估计值的不确定度主要来源于线速度测量仪的测量重复性及数显仪器的示值量化误差。C.4.1.1被校线速度测量仪线速度测量重复性的标准不确定度评定测量重复性可以通过连续测量得到的测量列,采用A类方法进行评定。在转速标准装置正常工作条件下,当转速标准装置输出标准转速值为900r/min时,线速度测量仪等精度重复测量10次,得如下数据(m/s):1.49、1.49、1.50、1.50、1.49、1.50、1.49、1.50、1.50、1.49,则单次实验标准差为JJF1801—20209实际测量时,在重复性条件下连续测量10次,以10次测量的算术平均值作为测量结果,则标准不确定度为C.4.1.2被校线速度测量仪线速度估计值(数显量化误差)的标准不确定度评定被校线速度测量仪的分辨力为0.01m/s,其量化误差属均匀分布,采用B类方法进行评定,k=3,其引入的标准不确定度分量为由于重复性分量包含被校线速度vi估计值(数显量化误差)的标准不确定度分量, 为避免重复计算,只取最大影响量。因在本次测量中,重复性引入的不确定度小于分辨 力引入的不确定度,故只考虑分辨力引入的不确定度,舍弃u1(vi)。C.4.2输入量C的标准不确定度评定根据被校周长给定的不确定度:U=0.05%,k=2,则C.4.3输入量n的标准不确定度的评定1×10-4(k=3),故转速标准不确定度由转速标准装置引入,转速标准装置的相对扩展不确定度为1×10-4(k=3),故C.5输出量的标准不确定度分量输出量的标准不确定度分量见表C.1表C.1输出量的标准不确定度分量一览表序号输入量估计值的标准不确定度评定输出量估计值的标准不确定度分量来源灵敏系数ci|ci|u(x)1分辨力s/m0.00192周长测量误差u(C)0.000025m-10m-10.000253转速测量误差u(n)0.03r/min-min/r0.000033C.6合成标准不确定度的计算由于各标准不确定度分量独立不相关,故合成标准不确定度为uc(δv)=0.00192+0.000252+0.0000332=0.00194C.7扩展不确定度的计算取k=2,则U=k×u(δv)=2×0.00194JJF1801—202010取一位有效数字,则U=0.4%,k=2C.8测量不确定度的报告由上述分析得线速度为1.50m/s时,示值相对误差的扩展不确定度:U=0.4%(k=2)JJF1801—202011附录D双点线速度测量仪线速度示值误差的不确定度评定示例D.1测量方法双点线速度测量仪是利用转速标准装置产生的标准转速,带动遮光板匀速旋转,分别测出先后通过两个固定距离的测量点的时间,从而测得旋转遮光板的线速度,该线速度与标准线速度进行比较,二者之差即为线速度示值误差。D.2测量模型δvj=×100%=×100%(D.1)式中:δvj———线速度示值相对误差,%;vj———被校线速度测量仪的示值测量平均值,m/s;v0j———各校准点标准线速度,m/s;n—标准转速,r/min。D.3灵敏系数和方差以5.240m/s校准点为例分析不确定度。取v0和v为5.240m/s,a=0.2m,n=500r/min。=-5.0m-1uc2(δv)=c12u2(v)+c22u2(a)+c32u2(n)D.4输入量的标准不确定度的评定 D.4.1输入量vi的标准不确定度的评定输入量vi估计值的不确定度主要来源于线速度测量仪的测量重复性及数显仪器的示值量化误差。D.4.1.1被校线速度测量仪线速度测量重复性的标准不确定度评定测量重复性可以通过连续测量得到的测量列,采用A类方法进行评定。在转速标准装置正常工作条件下,转速为500r/min时,线速度测量仪等精度重复测量10次,得如下数据(m/s):5.230、5.223、5.221、5.230、5.228、5.227、5.222、5.225、5.221、5.224,则单次实验标准差为JJF1801—202012实际测量时,在重复性条件下连续测量10次,以10次测量的算术平均值作为测量结果,则标准不确定度为D.4.1.2被校线速度测量仪线速度估计值(数显量化误差)的标准不确定度评定被校线速度测量仪的分辨力为0.001m/s,其量化误差属均匀分布,采用B类方法进行评定,k=3,其引入的标准不确定度分量为 由于重复性分量包含被校线速度vi估计值(数显量化误差)的标准不确定度分量,为避免重复计算,只取最大影响量。因在本次测量中,重复性引入的不确定度大于分辨