多通道压力扫描测试系统校准规范-编写说明

陕西省地方计量技术规范

JJF（陕）XXX－XXXX《多通道压力扫描测试系统校准规范》

编写说明

规范起草组

2022年9月

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JJF(陕)XXX-XXXX《多通道压力扫描测试系统校准规范》

编写说明

一、任务来源

2022年5月，陕西省市场监督管理局下达了“陕西省市场监督管理局关于

印发2022年度陕西省计量技术规范制修订项目计划的通知”（陕市监发[2022]184

号）文件，批准陕西省地方计量技术规范《多通道压力扫描测试系统校准规范》

立项。该地方计量技术规范由中国飞行试验研究院、陕西省计量科学研究院单位

负责起草，西安航天动力研究所参与起草。

二、规范制定的必要性

多通道压力扫描测试系统（以下简称测试系统）是为了实现压力分布测量而

搭建的专用系统，多用于航空、航天领域的飞行载荷实测验证、飞行器在线测试、

风洞试验、发动机进气道测压、发动机试车台分布测压以及风沙环境测试、汽车

模拟测试等压力、风速相关测试。测试系统在航空发动机相关的各类试验、飞机

飞行载荷验证试验中得到了大量应用。测试系统在对关键压力参数进行实时测试

和采集中，其测试结果准确程度直接影响到试验质量和效率，具有不可替代的作

用。

测试系统是计算机技术、传感器技术和通信技术一体化综合应用的结果。我

国近年来开始加大此类测试系统自主研制的力度，但研制过程中，系统的高准确

度、稳定性和强抗干扰性等指标的实现需要大量的校准与测试试验，因此建立标

准化、规范化的校准方法和不确定度评估方法对此类测试系统自主研制研究很有

必要。

测试系统组成主要包括压力扫描模块﹑压力采集控制单元﹑存储显示单元

和工作气源等。在目前国内尚无完全对应的检定规程与校准方法，对测试系统一

般单独针对其压力扫描模块参考JJG860-2015《压力传感器（静态）》或

JJG875-2019《数字压力计》中部分内容进行校准。但是，测试系统作为一个独

立的完整系统，压力传感器仅为系统内部的感压元件，仅校准压力传感器，无法

完全代表整个系统计量性能；而数字压力计从结构、原理上与测试系统存在差异；

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目前参考上述两个检定规程进行校准的方法都不能完全满足测试系统的校准需

求，因此需要针对该类系统编制校准规范。

国外在压力分布测量方面也多采用测试系统，如多款民用飞机机翼面压力分

布测量项目（波音737、747、空客A340等），其中以ZOC系列压力扫描阀、SPC4000

和DSM4000等设备组合构成的测试系统，在国际和国内都有多台套装机使用的

前例；在对这类系统的校准上，通常采用对压力扫描模块测量和修正输出值的形

式对其测量准确性进行控制。

因此，研究一套适用于测试系统的校准方法，规范校准工作的内容、方法和

步骤，保证压力分布测量的准确性，形成统一、通用的校准技术规范是非常必要

的。

三、调研情况

编制组成员先后到中国飞行试验研究院飞机所、发动机所，陕西省计量科学

研究院，西安航天动力研究所等单位进行了调研、交流，查阅了大量相关资料。

经调研，测试系统应用的压力扫描阀测压技术被视为压力测试领域的前沿技

术。在航空发动机相关的各类试验中，多通道压力扫描测试系统得到了大量应用，

如ARJ21-700、C919、MA-700等民机及军机的飞行载荷实测、机翼气动特性研

究飞行试验、发动机试车台压力测量方面。在对关键压力参数进行实时测试和采

集中，其测试结果准确程度直接影响到试验质量和效率。在应用方面，中国飞行

试验研究院、航空工业空气动力研究所、中国空气动力研究与发展中心校准检测

实验室、沈阳发动机设计研究所、中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术

研究所中都有较为广泛的应用。目前，航空与航天领域各单位对此也有认识，已

有单位对本单位使用的测试系统或其系统组成部分进行了校准方法的研究，但未

形成统一、通用的方法。

编制组对项目的必要性、可行性进行了分析与论证，认为该项目编制可以规

范测试系统校准工作的内容、方法和步骤，保证测试系统的准确性，形成统一、

通用的校准技术规范很有必要。

四、规范起草过程

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2022年06月

制定规范的技术指标及拟使用的方法，完成校准方法草案。

2022年07月

完成试验验证，形成《多通道压力扫描测试系统校准规范》初稿、编制

说明及试验报告。

2022年8月

完成《多通道压力扫描测试系统校准规范》征求意见稿。

2022年09月

向相关技术专家及生产、使用单位广泛征求意见并组织讨论，形成送审

稿。

2022年10月

完成校准规范专家审定、修改；

2022年11月

完成报批稿及报批材料。

五、规范制订的主要技术依据

制定本规范方法和技术指标的主要依据有：JJG860-2015《压力传感器（静

态）》、JJG875-2019《数字压力计》、JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》、

JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》、JJF1001-2011《通用计量术语及定

义》、JJF1139-2005《计量器具检定周期确定原则和方法》等。

六、规范的术语

规定了JJF1001适用于本校准规，并依据规范制定需要，对规范中使用的名

词术语进行了定义，包括压力扫描模块与多通道压力扫描测试系统。

6.1压力扫描模块pressurescanningmodule

压力扫描模块是一种将压力信号转换为电信号的器件，一般由多个压力传感

器、扫描阀、多通道模拟开关和放大器等组成，具有多个独立压力测量通道。

6.2多通道压力扫描测试系统multichannelpressurescanningmeasurement

system

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由若干组压力扫描模块、压力采集控制单元、存储显示单元等组成的，具有

多通道压力参数测量功能的测试系统。

七、规范的计量特性

7.1示值误差：

测试系统的感压元器件是压力传感器，使用时测量压力信号，并通过采集、

转换后以实际压力值形式显示，所以参考JJG860-2015《压力传感器（静态）》、

JJG875-2019《数字压力计》，对于测试系统，计量特性应包含示值误差，各通道

的示值误差应不大于其最大允许误差。

测试系统内部压力传感器的准确度等级符合JJG860-2015《压力传感器（静

态）》的分级要求，结合系统其他部分对测量结果引入的影响，综合考虑，制定

出测试系统的最大允许误差为±（0.05～0.5）%FS。

7.2零位漂移：

根据使用情况调研，多通道压力扫描测试系统测量值的短期稳定性会影响测

量结果，所以多通道压力扫描测试系统的计量特性应包含零位漂移，参考JJG

875-2019《数字压力计检定规程》，制定各通道的零位漂移量在1h内不超过最大

允许误差绝对值的1/2。

7.3回程误差：

根据使用情况调研，对于多通道压力扫描测试系统，回程误差影响测量结果，

多通道压力扫描测试系统的计量特性应包含回程误差，参考JJG875-2019《数字

压力计》，制定各通道的回程误差应不超过最大允许误差的绝对值。

7.4通道间不连通性：

多通道压力扫描测试系统各通道间应彼此独立不连通，通道间连通会影响多

通道压力扫描测试系统的测量准确程度，通道间彼此连通时无法独立使用，会造

成多通道压力扫描测试系统通道损失的问题，因此应用通道间不连通性来表征各

通道间相互影响程度。根据多通道压力扫描测试系统的特点，通道间相互影响程

度应不超过各通道零位漂移值，即各通道的通道间不连通性不超过最大允许误差

绝对值的1/2。

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八、规范制定的原则

本规范的制定以国内外资料及相关标准、大量实验数据为技术依据，本着科

学合理、易于操作的原则，并结合国内专家的意见和建议，严格依照JJF1071《国

家计量校准规范编写规则》编写。

九、规范的适用范围

目前国内应用于风洞试验的测试系统，压力扫描模块主要型号为DSM3400、

DSM3200、PSI8400、PSI9116、PSI7152等，测量范围在（5～500）kPa内；应

用于航空试验使用的测试系统，压力扫描模块主要型号为DSA3217、DSA3218、

DSA3207、DSA3016、DSA3017、DSA3200、DSM3400、DSM4000等，测量范

围在（1～750）psi内，PSI9116的升级款PSI9216的测量上限为850psi

（5860.54kPa），航空试验使用的测试系统测量上限均不超过6MPa（含测表压和

测绝压两种），工作介质为空气/氮气；国内中国航发四川燃气涡轮研究院自主研

发的数字压力扫描阀测量上限最大为500psi（3447.38kPa）。根据调研情况，目

前测试系统的工作介质为无腐蚀性的气体介质，测量上限不超过6MPa，故确定

本校准规范适用于测量范围不大于6MPa（含绝压）的气体介质测试系统。

十、规范的技术内容

10.1校准条件

1）校准环境

根据参考资料和试飞院现有的测试系统资料中系统的工作环境范围，结合测

试系统内部各关键元件对工作环境的要求，并参考JJG875-2019《数字压力计》

和JJG860-2015《压力传感器（静态）》中规定，本标准规定的校准环境要求包

括：

a)环境温度：（20±2）℃相对湿度：不大于80﹪；

b)大气压力：（800～1060）hPa；

c)校准环境应无影响校准结果的电磁干扰和机械振动。

2）测量标准

选用测量标准的测量范围应覆盖测试系统测量通道的测量范围，测量标准的

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最大允许误差绝对值应不大于测试系统最大允许误差绝对值的三分之一。这是参

考JJG875-2019《数字压力计》确定的。

10.2校准项目和校准方法

校准项目与计量特性一一对应。

校准前准备包括外观及功能检查，校准连接与预热，内容依据多通道压力扫

描测试系统使用、维护的相关要求，参考JJG860-2015《压力传感器（静态）》、

JJG875-2019《数字压力计》、JJF1048-1995《数据采集系统校准规范》制定。被

校测试系统与测量标准连接时，通过调整位置使二者感压位置处于同一水平面，

消除高度差引入的附加误差。

10.2.1零位漂移

参考JJG875-2019《数字压力计》，制定出对测试系统零位漂移的校准方法，

根据测试系统自身特性，零位漂移的校准和结果按照通道分别给出。

10.2.2示值误差

根据计量特性中测试系统的最大允许误差为±（0.05～0.5）%FS，参考JJG

860-2015《压力传感器（静态）》、JJG875-2019《数字压力计》，制定校准校准点

的选取原则，即对最大允许误差±0.05%FS的测试系统，应选取不少于10个校

准点，其余最大允许误差的测试系统，可以选取不少于6个校准点。经过对现有

多套测试系统进行试验，分析校准循环数对校准误差的可能影响，1个校准循环

和2个校准循环对示值误差和回程误差计算造成的最大偏差约为0.005%，对于

最大允许误差±0.05%FS的测试系统，影响较大。因此，从既保证校准准确性又

保证校准效率的角度出发，规定对最大允许误差±0.05%FS的测试系统，应校准

循环2次，其余最大允许误差的测试系统，校准循环1次。

制定给出示值误差校准方法，根据测试系统自身特性，示值误差的校准和结

果按照通道分别给出。

10.2.3回程误差

参考JJG875-2019《数字压力计》，制定出对测试系统回程误差的计算方法，

根据测试系统自身特性，结果按照通道分别给出。

10.2.4通道间不连通性

依据测试系统的结构特性，压力扫描模块之间物理隔离，不具备不同压力扫

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描模块间不同通道连通可能性，故通道间不连通性针对同一压力模块的各个通道

进行校准。对测试系统同一压力扫描模块，仅对一个通道加压，其他通道保持通

密封状态，其他通道在加压前后的测量结果应无明显变化。根据测试系统这一特

点，制定通道间不连通性校准方法，结果按照通道分别给出。

10.3校准结果的表达与复校时间间隔

参考JJG875-2019《数字压力计检定规程》，以正反行程平均值表示校准结

果，根据JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》要求，结合规范所确定

校准项目，规定了校准结果与表达形式。

根据JJF1139-200