線速度測量儀校準規(guī)范

JJF1801—20201線速度測量儀校準規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于(0.1~4)m/s接觸式線速度測量儀和(0.3~30)m/s雙點線速度測量儀的校準,其他線速度測量儀可以參照本規(guī)范進行校準。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJG105轉(zhuǎn)速表JJG326轉(zhuǎn)速標準裝置JJF1156振動沖擊轉(zhuǎn)速計量術(shù)語及定義JJF1193非接觸式汽車速度計校準規(guī)范凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術(shù)語3.1線速度linearvelocity旋轉(zhuǎn)剛體上任一點在單位時間內(nèi)的位移量。可用來描述轉(zhuǎn)動剛體上任一點的運動特性。3.2雙點線速度測量儀twopointslinearvelocitymeasuringinstrument以固定位置的兩個測量點來測量旋轉(zhuǎn)剛體的線速度或者沿直線運動的物體的線速度的測量儀器。4概述線速度測量儀分為接觸式線速度測量儀和非接觸式線速度測量儀兩種。接觸式線速度測量儀一般由前端轉(zhuǎn)軸連接的測速盤和采集部分組成,當測速盤的工作面與運動的被測物體接觸時,根據(jù)測速盤的周長和轉(zhuǎn)速測量出被測物體的線速度。常用的非接觸式線速度測量儀為雙點線速度測量儀,由成對使用的開關傳感器和配套采集器等組成,工作時兩個傳感器以一定的間距穩(wěn)固安裝到被測物體通過的路徑上,通過測量被測物體在兩個傳感器之間移動的路徑長度與被測物體先后觸發(fā)兩個傳感器的時間計算得到物體的線速度。圖1為接觸式線速度測量儀的工作原理框圖,圖2為雙點線速度測量儀的工作原理框圖,附錄A為校準方法示意圖。JJF1801—20202圖1接觸式線速度測量儀工作原理框圖圖2雙點線速度測量儀工作原理框圖5計量特性5.1測量范圍:接觸式線速度測量儀:(0.1~4)m/s;雙點線速度測量儀:(0.3~30)m/s。5.2示值誤差:不超過±2.0%。5.3示值重復性:不超過2.0%。注:以上指標不用于合格性判定。6校準條件6.1環(huán)境條件6.1.1環(huán)境溫度:(23±5)℃。6.1.2相對濕度:≤85%。6.1.3供電電壓:(220±22)V。6.1.4周圍環(huán)境無影響校準的污染、振動、電磁干擾等。6.2測量標準及其他設備測量標準及其他設備見表1。表1測量標準及其他設備測量標準及其他設備技術(shù)要求轉(zhuǎn)速標準裝置測量范圍:(60~6000)r/min;擴展不確定度優(yōu)于0.01%(k=3)標準轉(zhuǎn)盤周長:0.1m,0.2m,0.3m,擴展不確定度優(yōu)于0.05%(k=2)游標卡尺最大允許誤差:±0.03mmJJF1801—202037校準項目和校準方法7.1校準項目校準項目見表2。表2校準項目一覽表序號校準項目1示值誤差2示值重復性7.2校準方法7.2.1接觸式線速度測量儀的校準7.2.1.1預熱和安裝線速度測量盤按照被校儀器說明書要求,預熱和正確安裝線速度測量盤。7.2.1.2試運行把接觸式線速度測量儀正確安裝到接觸式線速度測量儀安裝支架上,使測速盤與標準轉(zhuǎn)盤緊貼,并且使二者的旋轉(zhuǎn)軸線互相平行,手動轉(zhuǎn)動標準轉(zhuǎn)盤,確認測速盤與標準轉(zhuǎn)盤接觸良好。低速啟動轉(zhuǎn)速標準裝置,應能正常運行,沒有明顯的打滑現(xiàn)象。7.2.1.3校準點的選擇在測量標準的測量范圍內(nèi)按被校接觸式線速度測量儀使用情況均勻選定5個校準點,或根據(jù)用戶的需要選定校準點。7.2.1.4示值誤差校準根據(jù)選定的線速度校準點,按照公式(1)計算轉(zhuǎn)速標準裝置的各校準點標準轉(zhuǎn)速。n0i=(1)式中:n0i———各校準點標準轉(zhuǎn)速,r/min;v0i———各校準點標準線速度,m/s;將轉(zhuǎn)速標準裝置分別調(diào)到校準點的轉(zhuǎn)速,待轉(zhuǎn)速輸出穩(wěn)定后,在同一校準點連續(xù)讀取并記錄被校線速度測量儀的10個顯示值。每一個校準點的示值相對誤差按照公式(2)計算:δvi=×100%(2)式中:δvi———線速度示值相對誤差,%;vi———被校線速度測量儀的示值測量平均值,m/s;v0i———各校準點標準線速度,m/s。JJF1801—202047.2.1.5示值重復性校準將轉(zhuǎn)速標準裝置分別調(diào)到校準點的轉(zhuǎn)速,待轉(zhuǎn)速輸出穩(wěn)定后,在同一校準點連續(xù)讀取并記錄被校線速度測量儀的10個顯示值。每一個校準點的示值重復性按照公式(3)計算:×100%(3)vi式中:Ri———測量重復性,%;vimax———校準點10次測量值中的最大值,m/s;vimin—校準點10次測量值中的最小值,m/s; vi———被校線速度測量儀的示值測量平均值,m/s。7.2.2雙點線速度測量儀的校準7.2.2.1傳感器安裝按雙點線速度測量儀使用說明書,在轉(zhuǎn)速標準裝置遮光板旋轉(zhuǎn)平面上,把兩個傳感器以轉(zhuǎn)軸軸心點為中心對稱安裝。7.2.2.2傳感器間距測量使用游標卡尺測量傳感器間距a,通過公式(4)計算運動物體通過兩個傳感器間的半圓周的路徑長度,并將其輸入線速度測量儀。(4)式中:L———運動物體通過傳感器的路徑長度,m;π—圓周率,取3.142;7.2.2.3校準點的選擇在測量標準的測量范圍內(nèi)按被校雙點線速度測量儀使用情況均勻選定5個校準點,或根據(jù)用戶的需要選定校準點。7.2.2.4示值誤差校準根據(jù)選定的線速度校準點,按照公式(5)計算轉(zhuǎn)速標準裝置的各校準點轉(zhuǎn)速。n0j=(5)式中:n0j———各校準點標準轉(zhuǎn)速,r/min;v0j———各校準點標準線速度,m/s。將轉(zhuǎn)速標準裝置分別調(diào)到校準點的轉(zhuǎn)速,待轉(zhuǎn)速輸出穩(wěn)定后,在同一校準點連續(xù)讀取并記錄被校線速度測量儀的10個顯示值。每一個校準點的示值相對誤差按照式(6)計算: δvj=×100%(6)JJF1801—20205式中:δvj———線速度示值相對誤差,%;vj———被校線速度測量儀的示值測量平均值,m/s;v0j———各校準點標準線速度,m/s。7.2.2.5示值重復性校準將轉(zhuǎn)速標準裝置分別調(diào)到校準點的轉(zhuǎn)速,待轉(zhuǎn)速輸出穩(wěn)定后,在同一校準點連續(xù)讀取并記錄被校線速度測量儀的10個顯示值。每一個校準點的示值重復性按照式(7)計算:×100%(7)式中:Rj———測量重復性,%;vjmax———校準點10次測量值中的最大值,m/s;vjmin———校準點10次測量值中的最小值,m/s。8校準結(jié)果表達校準后,出具校準證書,校準證書至少應包括以下信息:a)標題:“校準證書”;b)實驗室名稱和地址;c)進行校準的地點(如果與實驗室的地址不同);d)證書或報告的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標識;e)客戶的名稱和地址;f)被校對象的描述和明確標識;g)進行校準的日期,如果與校準結(jié)果的有效性和應用有關時,應說明被校對象的接收日期;h)如果與校準結(jié)果的有效性或應用有關時,應對被校對象的抽樣程序進行說明;i)校準所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標識,包括名稱及代號;j)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明;k)校準環(huán)境的描述;l)校準結(jié)果及其測量不確定度的說明;m)對校準規(guī)范的偏離的說明;n)校準證書或校準報告簽發(fā)人的簽名、職務或等效標識;o)校準結(jié)果僅對被校對象有效的聲明;p)未經(jīng)實驗室書面批準,不得部分復制證書或報告的聲明。9復校時間間隔由于復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸多因素決定的,因此送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復校時間間隔。建議復校時間間隔為1年。JJF1801—20206附錄A線速度測量儀校準方法示意圖A.1接觸式線速度測量儀校準方法示意圖見圖A.1。圖A.1接觸式線速度測量儀校準方法示意圖A.2雙點線速度測量儀校準方法示意圖見圖A.2。圖A.2雙點線速度測量儀校準方法示意圖JJF1801—20207附錄B線速度測量儀校準記錄送校單位型號/規(guī)格出廠編號 制造廠校準依據(jù) 測量標準名稱測量標準型號測量標準編號 標準測量范圍測量設備準確度等級或不確定度或最大允許誤差 測量標準證書號及有效期 校準地點溫度℃相對濕度%測量方式□接觸式□雙點式標準轉(zhuǎn)速r/min標準線速度m/s示值m/s示值平均值m/s示值相對誤差%示值重復性%擴展不確定度Uk=212345678910注:所用標準轉(zhuǎn)盤周長m校準證書號校準員核驗員校準日期年月日JJF1801—20208附錄C接觸式線速度測量儀線速度示值誤差的不確定度評定示例C.1測量方法接觸式線速度測量儀是利用轉(zhuǎn)速標準裝置產(chǎn)生的標準轉(zhuǎn)速,將其測速盤與標準轉(zhuǎn)盤緊密接觸,由標準轉(zhuǎn)盤帶動測速盤旋轉(zhuǎn),將測得的線速度與標準線速度進行比較,二者之差即為線速度示值誤差。C.2測量模型δvi=×100%=×100%(C.1)式中:δvi———線速度示值相對誤差,%;vi———被校線速度測量儀的示值測量平均值,m/s;v0i———各校準點標準線速度,m/s;C.3靈敏系數(shù)和方差以1.50m/s校準點為例分析不確定度。取v0和v為1.50m/s,C=0.1m,n=900r/min。u(δv)=c12u2(v)+c22u2(C)+c32u2(n) C.4輸入量的標準不確定度的評定 C.4.1輸入量vi的標準不確定度的評定輸入量vi估計值的不確定度主要來源于線速度測量儀的測量重復性及數(shù)顯儀器的示值量化誤差。C.4.1.1被校線速度測量儀線速度測量重復性的標準不確定度評定測量重復性可以通過連續(xù)測量得到的測量列,采用A類方法進行評定。在轉(zhuǎn)速標準裝置正常工作條件下,當轉(zhuǎn)速標準裝置輸出標準轉(zhuǎn)速值為900r/min時,線速度測量儀等精度重復測量10次,得如下數(shù)據(jù)(m/s):1.49、1.49、1.50、1.50、1.49、1.50、1.49、1.50、1.50、1.49,則單次實驗標準差為JJF1801—20209實際測量時,在重復性條件下連續(xù)測量10次,以10次測量的算術(shù)平均值作為測量結(jié)果,則標準不確定度為C.4.1.2被校線速度測量儀線速度估計值(數(shù)顯量化誤差)的標準不確定度評定被校線速度測量儀的分辨力為0.01m/s,其量化誤差屬均勻分布,采用B類方法進行評定,k=3,其引入的標準不確定度分量為由于重復性分量包含被校線速度vi估計值(數(shù)顯量化誤差)的標準不確定度分量, 為避免重復計算,只取最大影響量。因在本次測量中,重復性引入的不確定度小于分辨 力引入的不確定度,故只考慮分辨力引入的不確定度,舍棄u1(vi)。C.4.2輸入量C的標準不確定度評定根據(jù)被校周長給定的不確定度:U=0.05%,k=2,則C.4.3輸入量n的標準不確定度的評定1×10-4(k=3),故轉(zhuǎn)速標準不確定度由轉(zhuǎn)速標準裝置引入,轉(zhuǎn)速標準裝置的相對擴展不確定度為1×10-4(k=3),故C.5輸出量的標準不確定度分量輸出量的標準不確定度分量見表C.1表C.1輸出量的標準不確定度分量一覽表序號輸入量估計值的標準不確定度評定輸出量估計值的標準不確定度分量來源靈敏系數(shù)ci|ci|u(x)1分辨力s/m0.00192周長測量誤差u(C)0.000025m-10m-10.000253轉(zhuǎn)速測量誤差u(n)0.03r/min-min/r0.000033C.6合成標準不確定度的計算由于各標準不確定度分量獨立不相關,故合成標準不確定度為uc(δv)=0.00192+0.000252+0.0000332=0.00194C.7擴展不確定度的計算取k=2,則U=k×u(δv)=2×0.00194JJF1801—202010取一位有效數(shù)字,則U=0.4%,k=2C.8測量不確定度的報告由上述分析得線速度為1.50m/s時,示值相對誤差的擴展不確定度:U=0.4%(k=2)JJF1801—202011附錄D雙點線速度測量儀線速度示值誤差的不確定度評定示例D.1測量方法雙點線速度測量儀是利用轉(zhuǎn)速標準裝置產(chǎn)生的標準轉(zhuǎn)速,帶動遮光板勻速旋轉(zhuǎn),分別測出先后通過兩個固定距離的測量點的時間,從而測得旋轉(zhuǎn)遮光板的線速度,該線速度與標準線速度進行比較,二者之差即為線速度示值誤差。D.2測量模型δvj=×100%=×100%(D.1)式中:δvj———線速度示值相對誤差,%;vj———被校線速度測量儀的示值測量平均值,m/s;v0j———各校準點標準線速度,m/s;n—標準轉(zhuǎn)速,r/min。D.3靈敏系數(shù)和方差以5.240m/s校準點為例分析不確定度。取v0和v為5.240m/s,a=0.2m,n=500r/min。=-5.0m-1uc2(δv)=c12u2(v)+c22u2(a)+c32u2(n)D.4輸入量的標準不確定度的評定 D.4.1輸入量vi的標準不確定度的評定輸入量vi估計值的不確定度主要來源于線速度測量儀的測量重復性及數(shù)顯儀器的示值量化誤差。D.4.1.1被校線速度測量儀線速度測量重復性的標準不確定度評定測量重復性可以通過連續(xù)測量得到的測量列,采用A類方法進行評定。在轉(zhuǎn)速標準裝置正常工作條件下,轉(zhuǎn)速為500r/min時,線速度測量儀等精度重復測量10次,得如下數(shù)據(jù)(m/s):5.230、5.223、5.221、5.230、5.228、5.227、5.222、5.225、5.221、5.224,則單次實驗標準差為JJF1801—202012實際測量時,在重復性條件下連續(xù)測量10次,以10次測量的算術(shù)平均值作為測量結(jié)果,則標準不確定度為D.4.1.2被校線速度測量儀線速度估計值(數(shù)顯量化誤差)的標準不確定度評定被校線速度測量儀的分辨力為0.001m/s,其量化誤差屬均勻分布,采用B類方法進行評定,k=3,其引入的標準不確定度分量為 由于重復性分量包含被校線速度vi估計值(數(shù)顯量化誤差)的標準不確定度分量,為避免重復計算,只取最大影響量。因在本次測量中,重復性引入的不確定度大于分辨