JJF 2085-2023 低頻角加速度臺校準規(guī)范

學兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標準下載中華人民共和國國家計量技術規(guī)范學兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標準下載JJF20852023低頻角加速度臺校準規(guī)范i i ii

i ii i ii

i i-

- -

-20231012發(fā)布-

- -

-國

家

市

場

監(jiān)

督

管

理

總

局 發(fā)

布ｗｗ學兔兔ｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標準下載JJF2085—2023ｗｗ學兔兔ｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標準下載低頻角加速度臺校準規(guī)范i i ii

ii i ii

iiAngularAcceeratonGeneratorsi

JJF20852023歸

口

單

位:全國慣性技術計量技術委員會主要起草單位:中

國

航

空

工

業(yè)

集

團

公

司

北

京

長

城

計

量測試技術研究所北京航空航天大學浙江引領信息科技有限公司參加起草單位:浙江大學德清先進技術與產(chǎn)業(yè)研究院本規(guī)范委托全國慣性技術計量技術委員會負責解釋學兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標準下載JJF2085—2023學兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標準下載本規(guī)范主要起草人:董雪明

(中國航空工業(yè)集團公司北京長城計量測試技術研究所)馮仁劍

(北京航空航天大學)張彩妮

(浙江引領信息科技有限公司)于 寧

(北京航空航天大學)參加起草人:洪桂杰

(浙江大學德清先進技術與產(chǎn)業(yè)研究院)孟曉風

(北京航空航天大學)邢馨婷

(中國航空工業(yè)集團公司北京長城計量測試技術研究所)學兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標準下載JJF2085—2023學兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標準下載目 錄1引言

………………………

(Ⅱ)11

范圍……………………

(1)2

引用文件………………

(1)3

術語……………………

(1)4

概述……………………

(1)5

計量特性………………

(1)6

校準條件………………

(2)6.1

校準環(huán)境條件………………………

(2)6.2

儀器及設備…………

(2)7

校準項目和校準方法…………………

(2)7.1

校準項目……………

(2)7.2

校準方法……………

(3)8

校準結(jié)果表達…………

(5)9

復校時間間隔…………

(6)附錄

A 校準證書內(nèi)頁格式

……………

(7)附錄B

低頻角加速度臺主要性能參數(shù)的測量不確定度評定示例

…

(8)附錄C 原始記錄格式

…………………

(3)Ⅰ學兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標準下載JJF2085—2023學兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標準下載引 言JJF1001—2011

《通用計量術語及定義》、JJF1071—2010

《國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1059.1—2012

《測量不確定度

評定與表示》共同構(gòu)成制定本規(guī)范的基礎性系列規(guī)范。本規(guī)范規(guī)定了慣性技術用角加速度臺的校準技術規(guī)范。本規(guī)范的編寫過程主要參考了JJF1210—2008

《低速轉(zhuǎn)臺校準規(guī)范》。本規(guī)范為首次發(fā)布。Ⅱｚｆｘｗ學兔兔ｗｗｗ．ｂ．ｃｏｍ標準下載

2x ×100%JJFｚｆｘｗ學兔兔ｗｗｗ．ｂ．ｃｏｍ標準下載

2x ×100%低頻角加速度臺校準規(guī)范1

范圍本規(guī)范規(guī)

定了低頻角加速度臺的校準項目和校準方法,適用于基于標準光柵的30Hz以下的低頻角加速度臺絕對法校準。2

引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJF1210—2008

低速轉(zhuǎn)臺校準規(guī)范JJF1675—2017

慣性技術計量術語及定義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

術語JJF1675—2017界定的以及下列術語、定義和符號適用于本規(guī)范。l i i3.1

波動率

l i i被測量在一定時間范圍內(nèi)的相對最大變化率。根據(jù)被測量在一個時間范圍內(nèi)的一組i等間隔測量值xi

(=1,2,…,n),其波動率為iSx

=

xmax-xmin式中:xmax———被測量xi

的最大值;xmin———被測量xi

的最小值;x ———被測量xi

的平均值。4

概述低頻角加速度臺主要由機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)組成。它可以在某個角位置圍繞中心軸在一定角度范圍內(nèi)進行正反方向往復運動,能夠產(chǎn)生標準角位移、角速度和角加速度?？梢杂糜趯羌铀俣扔嫼屯勇輧x等慣性器件的角加速度特性校準。5

計量特性低頻角加速度臺的計量特性見表1。1序號校準用標準裝置及配套設備技術指標校準參數(shù)1標準光柵線數(shù):≥18000;角度誤差:≤1″角加速度示值誤差角加速度波動率頻率示值誤差頻率波動率2動態(tài)信號采集系統(tǒng)信號測量誤差:≤0.1%;采樣頻率:≥10×光柵信號最高頻率;-6采樣頻率準確性:≤1×10序號計量特性技術指標

(最大允許誤差)1角加速度示值誤差1%2角加速度波動率0.5%3頻率示值誤差0.01%4頻率波動率0.005%注:以上技術指標不作為合格性判定條件,僅供參考。序號校準項目校準方法1角加速度示值誤差7.2.22角加速度波動率7.2.33頻率示值誤差7.2.24頻率波動率7.2.4表3表3

校準項目一覽表2．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標ｗｗ兔學兔ｗ準下載JJF2085—2023．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標ｗｗ兔學兔ｗ準下載表1

計量特性6

校準條件6.1

校表1

計量特性6

校準條件2環(huán)境溫度:(0±3)℃;2相對濕度:20%~80%;周圍無震動、強電磁干擾,沒有突加、突卸負載和其他脈沖負載。6.2

儀器及設備校準用角加速度臺校準系統(tǒng)一般由標準光柵和動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成,其技術指標要求如表2所示。表2

校準用標準裝置及推薦技術指標7

校準項目和校準方法7.1表2

校準用標準裝置及推薦技術指標7

校準項目和校準方法校準項目見表3。兔學兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標準下載ui =Ui

兔學兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標準下載ui =Ui

-∑Ui /n

vi =Vi

-∑Vi /n ()7.2

校準方法7.2.1

校準系統(tǒng)連接a)

將標準光柵通過卡具剛

性

連

接

到

被

校

準

角

加

速

度

臺

的

工

作

臺

面

上,

使

光

柵

測

角系統(tǒng)的運動軸與轉(zhuǎn)臺被校準軸重合,同軸度誤差不大于2μm;b)

將動態(tài)信號采集系統(tǒng)與光柵輸出信號相連接;c)

對上述系統(tǒng)通電預熱。圖1

利用標準光柵進行校準的連接示意圖7.2.2

角加速度示值誤差和頻率示值誤差a)

頻率選取N在角加速度臺工作頻率范

圍

內(nèi),

適

當

選

取

包

括

頻

率上、

下限的

N

(

一般不小于N5)

個頻率點,f1,f2,…,fN。從最低頻率點f1

開始,依次選擇本次實驗的頻率fp,p=1,2,…,N。b)

幅值選取MM在上述頻率點fp

對應的角

加

速

度

幅

值

范

圍

內(nèi),

選

取

M

個

角

加

速

度

點

( 一般不MM小于5,角加速度點應包括額定的最大和最小值

),ap,1,ap,2,…,ap,

。從最小值qap,1開始,依次選擇本次實驗的角加速度幅值ap,,q=1,2,…,M。qc)

數(shù)據(jù)采集與處理q設定角加速度臺工作頻率f=fp、角加

速

度

幅

值a=ap,,待

工

作

穩(wěn)

定

后,

采

集

并q記錄標準光柵輸出的正弦和

余

弦

兩

路

信

號。

采

樣

頻

率

為FS,

記

錄

時

間

長

度

不

小

于

角

加速度臺正弦擺動周期的20倍,

即20/fj,

形成光柵信號變化的離散點序列

Ui

和Vi,i=1,2,…,n。按下述步驟進行數(shù)據(jù)解算:1)

去除直流分量,獲得均值為零的光柵信號序列:ni=1n1i=1xxx2)

確定擺動換向時刻。ui

和vi

信

號

之

間

相位差絕對值始終保持π/2,正負號隨xxx動方向變化。定義角加速度臺順時針、逆時針擺動所對

應

的

相

位

差

分

別

為π/2

和

-π/2。根據(jù)

ui

和vi

信號在各點處的相位差,

獲得擺動方向發(fā)生改變的時刻t

,x=1,2,3,…,使得當t

≤t<t

+1時擺動方向保持不變,即在正弦擺動的同一個半周期內(nèi)。3下準．ｂｚｆ學兔兔ｗｗｗｘｗ．ｃｏｍ標載

a ×下準．ｂｚｆ學兔兔ｗｗｗｘｗ．ｃｏｍ標載

a ×100% ()

f ×100% ()3)

選擇P

個

(一般為20)

連續(xù)擺動周期,計算總的時間長度和角運動距離。P

個1 22 1 2擺動周期由t

≤t≤tP+1之間的點確定1 22 1 2TP

=tP+1-t

()計算光柵信號ui

在P

個周

期

內(nèi)

的

波

形

個

數(shù)WP,

即

光

柵

條

紋

的個數(shù),

根據(jù)光柵總線數(shù)

L

按下式計算角運動距離:3AP

=2πWP/L ()34)

計算平均周期長度和平均角振動幅值:T=TP/P 44A=AP/(P) 445)

按照下式求得角加速度頻率f'和幅值a',作為本次的測量值:f'=1/T2 5a'=4πf2A 2 5d)

角加速度示值誤差計算6按照式

()

計算角加速度示值誤差:6δa

=a-a' 6式中:22δa

———角加速度示值誤差,%;22a

———標稱角加速度值,rad/s;a'———實測角加速度值,rad/s。記錄角加速度示值誤差δa

,記錄格式見附錄C。e)

頻率示值誤差計算7按照式

()

計算頻率示值誤差。7δf

=f-f' 7式中:δf

———頻率示值誤差,%;f

———標稱頻率值,Hz;f'———實測頻率值,Hz。記錄角加速度示值誤差δf,記錄格式見附錄C。f)

按照步驟b)中確定的角加速度幅值點,

選擇下一個角加速度幅值,重復步驟b)

~步驟e),直至完成該頻率點下全部

M

個角加速度點。g)

按照步驟a)

中確定的頻率點,選擇下一個頻率值,重復步驟b)

~步驟f),直至完成全部N

個頻率點。7.2.3

角加速度波動率a)

頻率選取在角加速度臺工作頻率范圍內(nèi),分別選擇上限、下限和中值3個頻率點。依次選擇實驗的頻率fp,p=1,2,3。4兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ兔．ｃｏｍ標準下學載

2a' ×100% ()

2兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ兔．ｃｏｍ標準下學載

2a' ×100% ()

2f' ×100% ()b)

幅值選取選取頻率點fp

對應的角加速度幅值上限。c)

數(shù)據(jù)采集與處理jjj在每個頻率點,按照7.2.2中c)

所述方法進行數(shù)據(jù)采集與處理,每隔10s測

量jjj次,連續(xù)測量10次,獲得10組

測

量

值

f'和a'(=1,2,3,

…,10),

記錄格式見附錄C。d)

角加速度波動率計算8按照式

()

計算該頻率下的角加速度幅值的波動率:8fSa(

p

)=

a'max-a'min 8f式中:222a' ———角加速度幅值測量值的平均值,rad/s;222a'max———角加速度幅值測量值的最大值,rad/s;a'min———角加速度幅值測量值的最小值,rad/s。記錄該頻率對應的角加速度波動率,記錄格式見附錄C。Sffe)

改變頻率點fp,重復步驟b)

~步驟d),直至完成3個頻率點的校Sff取上述

3

個

頻

率

點

對

應

的

Sa

中

最

大

值,即

max

{

a

(

1

),Sa

(

2

),Saf(

3)},作為角加速度臺的角加速度波動率。f7.2.4

頻率波動率a)

頻率選取在角加速度臺工作頻率范圍內(nèi),分別選擇上限、下限和中值3個頻率點。b)

幅值選取選取上述頻率點對應的角加速度幅值上限。c)

數(shù)據(jù)采集與處理在每個頻率點,按照7.2.2中

b)

所述方法進行測量,每隔10s測量一次,連續(xù)測jjj量10次,獲得10組測量值f'和a'(jjjd)

頻率波動率計算9按照式

()

計算各頻率點的頻率波動率:9Sfi

=

f'max-f'min 9式中:mmf' ———頻率測量值的平均值,Hz;mmf'ax ———頻率測量值的最大值,Hz;f'in ———頻率測量值的最小值,Hz。取上述各頻率點的頻率波動率最大值為角加速度臺的頻率波動率。8

校準結(jié)果表達校準結(jié)果應在校準證書或校準報告上反映。校準證書或報告至少應包括以下信息:5學兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標準下載JJF2085—2023學兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標準下載a)

標題:“校準證書”

或

“校準報告”;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)

校準所依據(jù)的技術規(guī)范的標識,包括名稱及代號;i)

校準裝置的溯源性及有效性標識;j)

校準環(huán)境的描述;k)

校準結(jié)果及其測量不確定度的說明;l)

校準證書或校準報告簽發(fā)人的簽名、職務或等效標識;m)

校準結(jié)果僅對被校對象有效的聲明;n)

未經(jīng)實驗室書面批準,不準部分復制證書的聲明。9

復校時間間隔建議復校時間間隔為1年。送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定。6校準環(huán)境條件溫

度:

℃相對濕度:

%地點:其他:序號校準項目校準結(jié)果測量不確定度1角加速度示值誤差2角加速度波動率3頻率示值誤差4頻率波動率學兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標準下載JJF2085—2023學兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標準下載附錄A校準證書內(nèi)頁格式證書編號:校準員證書編號:校準員:

核檢員:

日期:ｏｍ標準兔ｗｗｗ．ｂ學兔ｚｆｘｗ．ｃ下載f

×100%

ｏｍ標準兔ｗｗｗ．ｂ學兔ｚｆｘｗ．ｃ下載f

×100%

(.1)c 1= 2

;f

。附錄B低頻角加速度臺主要性能參數(shù)的測量不確定度評定示例B.1

頻率示值誤差的不確定度評定B.1.1

測量模型δf

=f-f' B式中:δf

———頻率示值誤差;f

———標稱頻率值,Hz;f'———實測頻率值,Hz。低頻角加速度臺頻率示值誤差的測量不確定度傳播模型為: Bδffu(f

)=cu2(

)+cu2(' Bδff式中:f'fc2=-

1B.1.2

標準不確定度評定B.1.2.1

測量不確定度來源f1)

測量低頻角加速度臺頻率輸出引入的不確定度分量u

('),主

要

是

數(shù)

據(jù)

采

集

系f統(tǒng)引入的不確定度;f2)

頻率給定引入的不確定度分量u

('),主要是低頻角加速度臺

控

制

引

入

的

不

確f定度。B.1.2.2

不確定度分量fa)

測量低頻角加速度臺頻率輸出引入的不確定度分量u

(')f通過P

個連續(xù)擺動周期的時間長度TP

計算得到測量頻率f':TP

(.3)SP

(TP

(.3)SP

(.5)式中:FS

———數(shù)據(jù)的采樣頻率;B BSP

———P

個周期內(nèi)采樣點B B將式

(.4)

代入式

(.3),得

f'=P

BBTP

=SP/FS

(.4)Bf'=PFS

B8兔ｗｗｗ兔．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標準下學載FfSFS BSP

u ('

)=Pu c(

S)2

+F S

S 2Pu c(P兔ｗｗｗ兔．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標準下學載FfSFS BSP

u ('

)=Pu c(

S)2

+F S

S 2Pu c(P

) =P

SPu (

S)+f' 2 2

P 2u c(P

) (.6)

u ('

)=f'u 2c,ref(

S)+f' 2 (.8)

3 (.9)

f =20×312500

1 =6250000 (.10)SPu (

S)=20×312500×10-6

6250000×

3 =6×10-7 (.11)

u 2=PFu (P

)= 20×312500 B

6250000

×2

3=4.6×10-8 (.12)測量頻率f'的不確定度為2SPS 2SSF BFFB B采樣點數(shù)的最大誤差為1,取均勻分布,即總時長

TP

均勻分布在S 2SSF BFFB B(

P+1)/FS)區(qū)間內(nèi),則u

(

P)

=1/

(

3)。FS

的不確定度可以通過動態(tài)數(shù)據(jù)

采集系統(tǒng)的采樣頻率相對不確定度uc,ref

(

S)

和采樣頻率獲得:uc(

S)=FS·uc,ref(

S) (.7)將式

(.7)

代入式

(.6),得測量頻率的不確定度為PFS測量低頻角加速度臺頻率輸出引入的不確定度分量包括動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣頻率誤差引入的不確定度u1

和總時長TP

的測量量化誤差引入的不確定度u2。1)

動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣頻率誤差引入的不確定度分量u1試驗中,動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的時基準確性為±0.0001%,假設為均勻分布,則Fu(

S)=FS×10-6 BF試驗中,擺動周期數(shù)P=20,

采

樣

頻

率FS=312500Hz。

以工作頻率設定值

f=1Hz為例,則20個周期內(nèi)的理論采樣點數(shù)為:SP

=PFS B則不確定度u1

為:u1=P F B2)

總時長TP

的測量量化誤差引入的不確定度分量u2S采樣點數(shù)SP

的最大誤差為1,

取均勻分布,

即總時長TP

均勻分布在

(

P/FS,S 2SS(

P+1)/FS)

區(qū)間內(nèi),即u

(

P)

=1/

(

3)。則不確定度u2 2SS2f3)

測量低頻角加速度臺頻率輸出引入的標準不確定度u

(')f 6 2 24fu(')=

u+u

= (

×10-7)+ 6 2 24fB=6.0×10-7 (.13)Bfb)

頻率給定引入的不確定度分量u

(

)f低頻角加速度臺頻率給定引入

的

不

確

定

度

分

量,

由

計

量

部

門

的

校

準

證

書

可

以

得

到,fu

(

)

=1.2×10-4。fB.1.3

合成標準不確定度B Bδff低頻角加速度臺頻率示值誤差的合成標準不確定度按式

(.14)B Bδffuc(f

)=

cu2(

)+cu2(')=1.6×10-4Hz (.14)9ｏｍ標準兔ｗｗｗ．ｂ學兔ｚｆｘｗ．ｃ下載u c(

)u c(P )2A 2

π 2PLAWLW +L

ｏｍ標準兔ｗｗｗ．ｂ學兔ｚｆｘｗ．ｃ下載u c(

)u c(P )2A 2

π 2PLAWLW +L

2a' ×100%=1Δa'

2a' (.16)2a' ;

2a' 2。a ()=dθ i

2 B

d2

=-A4π2f 2sn(πft+φ 0) (.19)

2PL (.22)

u c(

)=

π

2PLu (P )+u(

)

2P/L

2

=πB.1.4

擴展不確定度 Bδδ取k=2,則低頻角加速度臺頻率示值誤差的擴展不確定 BδδU(f

)=k×uc(f

)=3.2×10-4Hz (.15)B.2

角加速度波動率的不確定度評定B.2.1

測量模型fSa(

p

)=

a'max-a'min Bf式中:fSa

(

p

)

———角加速度波動率;f22a' ———角加速度幅值測量值的平均值,rad/s;22Δa' ———角加速度幅值測量值的最大差值,rad/s。低頻角加速度臺角加速度波動率的測量不確定度傳播模型為: BSfau[

a(

p

)]=cu2(Δa')+cu2(' BSfa式中:c1=

1c2=-Δa'B.2.2

標準不確定度評定角加速度臺在某個角位置處以頻率f、角振幅A

圍

繞

中

心

軸

正

反

方

向

往

復

運

動

時,隨時間變化的角位移: Bi

2tθ()=Asn(πft+φ Bi

2t式中:φ0———初始相位,rad。角加速度為:t角加速度幅值:2 Ba=4πAf2 2 B角加速度幅值的不確定度: 2 2 2 BaAfuc()=4πf

fu(

)+4 2 2 2 BaAf低頻角加速度臺正弦擺動的幅度A

根據(jù)光柵信號在P

個周期內(nèi)的信號波形個數(shù)WP

和光柵總線數(shù)L

按下式獲得:A=πWP B幅度A

的不確定度由正弦波個數(shù)WP

不確定度和光柵刻線的不確定度按下式合成: B(.23)B10ｚｆｘｗｗｗ．ｂ．ｃｏｍ標兔ｗ兔學準下載JJF2085—2023ｚｆｘｗｗｗ．ｂ．ｃｏｍ標兔ｗ兔學準下載在擺動方向變換點附近會出現(xiàn)不完整的波形信號。為了獲得更好的計算角振幅,結(jié)合正弦和余弦信號的相位關系,可以將一個正弦波波形細分為8個均勻的區(qū)間,如圖B.1所示。43

(.24)83L

(.25)83LA43

(.24)83L

(.25)83LAa ≈

π×1.7726u (

)=4π2

fu c(

)≈

πAA一個擺動周期有兩個換向點,每

個

換

向

點

前

后

均

存

在

不

超

過1/8波

形

的

估

計

偏

差。因此,一個擺動周期對應正弦波個數(shù)的區(qū)間為

(整波形數(shù),整波形數(shù)+1/2),P

個擺動周期內(nèi)的正弦波個數(shù)WP,

在區(qū)間

(整波形數(shù),

整波形數(shù)+P/2)均勻分布,WP

的不確定度為Wuc(

P)=

P BWLLuc

(

)

表示光柵刻線非均勻性導致的不確定度,通常uc(

)?1,

因

此

式

LL簡化為Auc(

)≈ π BA試驗中,光柵總線數(shù)

L=36000,以工作頻率設定值f=1Hz,角振幅設

定

值A

=0.0436rad為例,則角加速度

幅

值

設

定

值

為a=1.7726rad/s,

故

角

加速度臺正弦擺A動幅度的測量誤差引入的不確定度u(

)為:A283

×36000×0.0436B≈2.6×10-4 (.26)Bf工作頻率的測量誤差引入的不確定度u(

):fBfff 2 2f由式(.13)知uc(

)=6.0×10-7,則不確定Bfff 2 2fu(')=8πAfuc(')=8π

×0.0436×1×6.0×10-7B=2.1×10-6 (.27)B角加速