JJF 1401-2013 振弦式频率读数仪校准规范.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范JJF 1401-2013 振弦式频率读数仪校准规范Calibration SpecificatioD for Vibrating、oVireFrcquency Readouts 2013-04-27发布2013-07-27实施国家质量监督检验检疫总局发布JJF 1401-2013 振弦式频率读数仪校准规范Calibration Specification for Vibrating、IVireFrequency Readouts 归口单位z全国时间频率计量技术委员会主要起草单位中国测试技术研究院上海市计量测球技术研究院参加起草单位中国科学院唯实仪器研制中心四川金码科技有限公司重庆市计盘质量检测研究院新疆维吾尔自治区计盘测试研究院南京葛南实业有限公司本规范委托全国时间频率计量技术委员会负责解释JJF 1401-2013 本规范主要起草人g郭春梅中国测试技术研究院)茸莲(上海市计量测试技术研究院)番事加起草人叶忠临(中国科学院唯实仪器研制中心)杨波(四川金码科技有限公司祝贵军(重庆市刮盘质量检测研究院宋伟(新疆维吾尔自治区计盘测试研究院徐刚(南京葛南实业有限公司)JJF 1401-2013 目录)H111111111222233333336789阳(制示定回rz 应走确不果蜻量，量旦回缸宵式式也削川剧陆格销量.也器蛐旧制蛐盯阴阳崛中感率革分度e且植边隔蜡书颜件哺甜蛐箱瞅性时跚跚制件制树阳明措阳刚翩翩拙文和弦励弦钱率特励率由平基条境量项准准居时幢幢握固用语握世捏捏频埠量酣翩翩时准环酣准桂校准植ABC植引术幢计桂桂校且12345123412l2录录录引1233333345555566677789附附附I JJF 1401-2013 sl 言本规范伍据JJF1071-2010(国率计量桂难姐范描写规则，辑制.本规范盎考TGB/T 34.12.-2009(大.IJi!监捆住器幢测但第1部分E据在式仪器检测仪);GB/T 15406-2007(岩土工程但器基本盎黠且通用技术晶件中有关提弦式仪器撞收仪罪的基本垂盘、接收住牵挂术要求等条目井结合班费通用型产品的常姐技术要求.本规范为首lJ;.制定.H JJF 1401-2013 振弦式频率读敛仪校准规范1 范围本规范适用于频率植围在300Hz-6 000 Hz的各提据蓝式翻率读散住的桂准.其他握弦式颇率测量革统的桂准可盎照本规拖.2 引用立件本规植引用下列文件G 8fT 3412.)-2009大相监捆住器栓酬但第1部分握弦式仪器瞌捆住GBf T 15406-2007 岩土工程仪器基本事散且通用技术条件凡是植日期的引用文件，但注日期的版本适用于本规范+凡是不住日期的引用文件其最新版本包括所用的悻西单)适用于本规程.3 术语和计量单位3.1 据茸茸传感器vibrating wire transducer 利用握蓝的固有频率变化来测量相关垂量的悻感器.3.2 酷励excltatlOn 为使传感器正常工作而施加的外部能盘电压、电班等)3.3 振茸茸蜡率在世仪vibrating wire frequency readout 具有为据拮式传感器提供世励信号、酣量传感器输出频率、显示频率.频率棋盘等、并具备量据存储、通讯等功能的专用仪表.3.集钱箱tcrminal box 直接恃感器，具有手动革自动进行圃量点切换功能的专用设备.3.5 频率模数frequency modulus 摄弦式传感器输出频率f(Hz)的平方酷且100。在得的 值.用英文字母F在示，I!P:F=rXlO-1 4帽埠盘属在在一定的拉力、应力作用下具有一定的自提醒率，根据弹性体握动理论推导，弦的自撮频率与在所莹的扭力.应力呈总值函盟关军.基于此原理而制造的各类振茸式但器酷广范应用于水坝.隧道公路踊盟、矿井山及建筑工程的圭圭监测中.缸蓝式额2驻读胜扭以下简称据旺但为据弦式传盛稽的捆在仪表，专门用于四盘倔强式恃感器输出的睡到临.通过所拥碍的颇率在取相聋的工程曲理量.注2级弦武藏摩读民仅在GB/T3412.1-2009中命名为提锥式仪4.拿测仪握lf.jj(主要自时基与控制咆赂、世励信号产生也瞄.植捆电路和显示存储等也路组成，工作原理如图1所示.1 JJF 1401-2013.画仿.产.电酶佛 显示与在锦咆跚时篝与唰龟温讯息.回咆图l银弦仪基本工作助理因据蓝但事以间歇酣励方式工作，甘先向恃感器监出lI:励信号，撒助信号-AIt有两种，即周期性的扫描信号或周期性的肿冲信号，一直受以周期!.2 8-2 s间歇式监出.当传感器被世励信号作用后即开曲工作，恃感器内部特定的电路促使内部铜强盎生提动并最终产生谐据抽血，同时输出谐握!Jll位.据弦但在世助信号间隙期内回量谐缸酬惑，并将测量结果显示于面桓上.挺直住蛊示模式一般为帽率或周期L频率属世其他物理量等.计量将性一般在某一频率超围内以扫频的1f式楠出，幅值为5Y-35 V矩酷励方式担颜式:5 5.1 5.1.1 形世.5.1.2 瞬时脉冲式z.)高E式2一般为36Y.160 V单肺冲革个障冲.b)低压式一胆为:!35V单肺冲草n个肺冲.频率测量范围且圃量惺盖握在世圃捆范刷一脏为表1所列的各类.频率测量范围及测量保羞5.2 袋，编号频率拖囱下限J，-上限J，)tt大允许误差1 300 H-4 000 H 3 6回f-b-3000 H 士o.5 H 4 750 H-4 500 H 5 400 H,-6 000 Hz 频率测量分辨力频率回量分醉力:!O.1 Hz.5.3 2 JJF 14tJ1-201J 5.4 时基准确度时基准确匮lXI0寸.主主z以上指标仅供多考，校难惜以产品说明书为金6 植准条件6.1 环撞条件6.1.1 环境温匪(18-28)C 6.1.2 环撞温度80同RH.6.1.3 电醒电E且频率z电压220(1土10%)V，频率50(1士5%川.6.1.周围克强电磁场干扰且无黠晌桂准f;统正常工作的扭幢幢动.6.2 回量悻罹且其他世备6.2.1 低频信号宜生器茸画曼史信号监生器频率输出范围O-I)MHz，卦辨力O.01 Hz;频率准确度优于瞌桂据菇旦时基准确匪一个盘盘姐或有外接颇挥功幢;幅度输出范固100 mV-2 V(幢幢值).6.2.2 盘字示植器静宜优于100MHz;果样率z优于1GS/s;探头10 1高阻王源扭头-6.2.3 可查查圄器频率范围躏且据在仪颇率酣量范围z衰减(0-60)dB，可调步进1 dB,10 dB.6.2.4 专用植准连撞器相应阻制范围200 mV-600 mV(峰盹值)7 幢准项目和植准方击7.J 幢幢项目校准项目且表2.号1 2 3 4 5 7.2 桂准方桂.2 雄模项目名称外观及工作正常性徨查激励方式频率测量范围及测量混差频率测量分辨力时基准确度7.2.1 外观且工作正常性幢直方法条款号1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 7.2咽5撞撞撞在位应带有必要的附件.外观完好无!i响正常工作的机幢捆伤，测试撞口、3 JJF 1401-1013 显示、存筒、时钟等功能均应正常，如有自瞌功酷，应l!i暨草完成自幢井确认符合要求.7.2.2 酷励方式7.2.2.1 仪器连接且仪器世置桂阁2连撞.掘.集10=I罐头.白咀图2激励倍等极准连楼阁示瞌器的10:1探头与掘强仪的频率测量端相直接，趾置瞌器输入衰减X10.DC桐告.捕入阻抗1MCl.为了其实现测酷励信号的世形且幅值.偏转罩盘和扫描时间革量的合理世置尤为重要.一般情配下挂牵3站出的范固设置，宰割时可根据具体情配适当调整.褒，11字示莓温置设置激励方式垂直偏转系数设置妇捕时间系敏设置脉忡高压式20 V/DIV-SO V/DlV 1 ms/DlV-lOO ms/DlV 脉冲低压式5 V/DlV-10 V/D1V 50 ms/D1V-l s/DIV 妇频式2 V/DlV-5 V/D1V 10由 s/DTV-lms/DlV 1.2.2.2 捆读方法量励方式桂准时，示植器世置应从大lVI、的量程置步进行.确认撞撞但处于酷勘状在.当有跑掉的酷励信号出现于示踵器扉稿时，通过单眈键革停止键捕捉酷励信号的属时图形，井现圃植l!i且幅值，判定量励方式信号串式、被罪).萃.助方式校难时.级商压.1自方式的馆栅度与传.内凰有关，技准时可不徽定量测试.7.2.3 频率圃量范围且圃量自量利用信号宜生器模扭传感器的晴掘颇率xt握弦但进行桂准.撮弦但有多种显示模式，一般国产振弦也多以脯.蓝频率檀暨南种酷式显示+进口的报黯但事以频率在周期、捆率撞撞革撞应变等多种模式显示髓应变=颇感模数XK.K值为恃肆器革盘，也说明书给出).幢准时矗得频率显示模式，如需击得其他檀式则愤备住说明进行.1.2.3.1 仪器连接方式捏在但幢幢时应特别在童酷励倍号方式，为防止酷励筒号高于倍号盎生器输出端的E向齿穿电压而损坏仪器，应挂下列堕求正确连撞恤嚣.的据在但具有桂验功能曲将其切换E桂菌状盔，用示植棉现测，确认酷励信号扯于是闭状在.I!i围3连擅电路.耻的无极性电窑起隔直作用，为面前误操作使酷励倩4 JJF 1401-2013 号漏出而损坏恼号盎生器).信号监生器抽出植形世为正弦植，幅匮峰庄调至100 mV-500mV.吐三.警仪图3测量范团及测量误差校准崖路因(l)的据在但无校睦功能且由励信号幅度小子章踵器最大允许电压，先将草减器衰晤量调至30dB，措图4连撞仪器，用示幢幢观测酷励信号幅度，矗步t曹大革踵小王E瞄量，使其幅庄悻恃在100mV-500 mV内，再改为与信号宜生器连撞，信号盎生器输出监班设置为正强植，相应峰倪拥军200mV-I V.脸孚示些土一町u被.吐土因4测量施回及测量误差校准连续圈白0)握弦但无桂验lJ酷的且酷励信号幅度大于章睡器最大允许也臣、豆E桂准时世有衰晴器时，按图5直接，信号宜生器输出瞌嚣址置为正在撞，幅匮峰值调至200mV-2 V.士廿-j.I 土因5测量在Z图及测量误些核准连拔图(3)注，m校准连在费捧主要由RC衰械电路组成对激励馆号做特殊处理，起保护倍号发生暑约作用.7.2.3.2 颇率搁置草围披挂据强但蓝得四量功能，信号监尘器挂瞌植振强仅说明书蜡出的频率范围选取中间值为起点，重步降低拥率值，现割据弦但示值，当据强但显示的频率值占人特告技术要求的状在撞撞值与际准值之量满足表1中最大允许误盖士0.5Hz且稳定可靠变为不持合挂术要求拉在时的最低颇率值为甜量植固的下限值fc.同盟置步升高信号盎生器输出频率值，当披挂摄弦但显示的捆率值且特合技术要求的状态变为不符告挂术姿求拉在时的最高蜡率f白为测量范围的上限值f11.j;.11&间fl.fH为实际的频率帽量范围.7.2.3.3 频率测量误盖在/t.-fH躏率范回内均匀选取一组翩率值做为圃试点f.井根据不同的颜率点酷说明书要求选择适当的撒励挡住，每测一个颇率点时应E置/!(拥量键.1;1确认插班但扯于四盘状态，持捏在扭的示值瞌直可靠后，取三/!(测得的算术平均值f.描公式()葫公式(2)计算回量提盖.5 JJF 1101-2013 f.一f，)式中A一一频率测量的绝时自量，Hz;f.据弦位四饵值的平均值Hz;f。一一信号宜生碍蛐出的挥准频率由.Hz.Fr.一万!.!X 1同(2)式中8一一捆率测量的相对误盖.主在I撮弦仪测量误差的被难-!史以频率!(H显示模式为主，如果银结仪选挣其他显示模式时，则按下雨点要求进行.1馆等发生11输出的，属事作为标称健应根据所造葬的显示模式傲相应的单位换算.2其他墨示模式的测量范团及测量误差的校收参照频事测量范围及测量误差的方法进行.1.2.4 频率圃量卦脚力世1.2.3要求正确直接仪器.信号盎生器阎王1kHz.分辨力适当，连步增大革减小输出频率，现察握在仪器鼓应有墅化，其显示的最小单位为酣量分解j1.1.2.5 时基准确监擅1.2.3正确连接仪器.信号监生器调至握弦但实酣频率范围的上限标称值fHO 且输出幅度足够大.确认振亚世扯于测量状事，待握强但读盘且定可括后，取三IX回得值的算术平均值h.撞公式(3)计算时基准确度.(3)式中A一一时基准确匪zf 噩噩恤测得的上限频率平均值.HZI f，一一信号盎生器抽出的宰割蜡率植困上限际称值，Hz.8 植准结果褒量据弦仪植罹后出具桂准证书.饺罹证书报告应至少包括山下信息.)悻题，如 植准证书，b)实验室名称和地址:，)进行植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挥识(蝙号).每)JL!U直页量的悻识z，)客户的名称和地liI:，。瞌控对蛊的描述和明确据识，g)进行植准的日期，如果与技推结果的有强性有关时，应说明被彼时象的接收日期s6 h)如果与校准结果的有敢性和应用有关时，应时桂校样品的抽样程序进行说明，。对幢幢所榷据的技术规范的际识，包括名称且代号;JJF 1401-2013 j)本/Jz桂准所用回量际准的酣髓性旦有最性出明zk)幢幢环境的描述，。幢幢结果及其圃量不确定匪的说明:m)时桂准姐范的偏离的说明，n)桂准证书和幢准报告盎盎入的签名、职务草等最据识.。)桂准结果但对幢幢时盘有般的声明-p)未经实验室书面批准，不得部分复制证书茸报告的声明-g 量彼时间间隔建民直桂时间间隔为1年，用户#可根据实际使用情E自主民直直植时间间隔.7 JJF 1401-100 附录A校准原始记录格式项目位准Il始数据形式激励方式就形测量范囹标称值测值误毯测量范因及误差测量分势力频率上限值f阳频率上很实测值f陆准确JJ:A时基准确度频率测锺扩R毫不确定皮U栋栋值J.测量结果J.(+=2)测量纺巢不确定度注:原始记录格式以常规校准项目为参考，核准时可根据实际技准约技术指标做相应的变化.8 JJF 1401-1013 附录B校准证书内页格式xxx桂准证书证书描号:校准数据/结果嘀目校准结果B式酷励方式植嬉搁置范围标称值宰割值测量草围且由盖测量卦辨力时基准确匪频率割量扩展不确定E际称值捆量结果(k=2)圃量结果不确定直9 JJF 1401-1013 附录c振弦式频率读数仪测量结果不确定度评定示例C.1 罹述握弦但幢幢结果主要为频率测量误盏，其测量结果不确定匪的评定如茬巳l所示 C.1 基本铺息囊巳2盘学模型且式(C.I).式p测量依据测量方法测量标准被测对象环槐条件I=10+.1=旦 1.一一掘弦住所测得的腼率由，Hz:f。一一信号监生器输出的标准翩率值，Hz:，-一颜率测量误盏，Hz:n 据弦但内部计量器所计的胜冲散r 据弦但内部计量器所用的闸门时间.C.3 不确定度卦量来据分析银弦式频率读生仪校准规范直接测量法HP33120A倍号发生器SCjM掘弦测试仪温度20c 温度60%RH 撞照不确定匪合成醋囱费生学模型式(C.I)碍测量不确定匮传播律。巳I)r r u(r)12,ru(时12_ r r v U(r-)l2,ru(n)lJ.!(j.)1/.x-;1+卜;1I/.X-;I+I-I(C.2)囱式巳2)可知IIJ响频率1.酣盘结果的不确定置来眼主要为两项a闸门时间引人的不确定度，它反应了仪器晶握的不准和不理用回翩法.闸门时间来自掘弦但内部晶掘.用测周期措，闸门时间来自所圃信号的M倍周期，它由于信号监生器内部品踵)b.!承冲撞n计量引人的不确定匪，因闸门与计盘脉冲相位关直是随矶的，所U引入了土l量化惺量.另外国回量电路存在随机抖动桂圆颠率存在不稳定等因章也可造成计散不准，它反应了计量卦费力且随扭捏噩用回颇法，讨数脏冲为f自号生器内部晶击后产生的信号，用周期法时，计数脉冲来自据弦但内部晶握，即时基).由于倍号监生器内部品撮准确度高于插班但内部晶振一个量罪!其引人的提盖可想赂，因此握在但品撮产生的闸门时间盛时基的不准和不毡、计量分拚力和随肌抖动是测量误量的主要来由.综上卦析，振弦仪测频的闸门时间(璋时基不准引人的不确定庄为Ul;10 JJF 1401-2013 计量分群力和随机误盖l.l其他不稳定因章引人的不确定匪为 合成悻准不确定lf:u,(f.)=.;丰;rC.,掘弦但额率圃量结果不确定度评定C.4.1 闸门时间革时基不准引人的不确定E分盘问囱品握频率准确度即时基准确庄来估算，如握在世时基准确匪为A=lXI0叫，即1J半直值FJa=110，挂均匀分布取包含园子为J百，当颇率拥试点为f.时，回量结果人 悻准不确定E为，=fzxia旨f.X丘，若1.=5000Hz.则11)=0.29Hz ./3./3 C.4.2 计量分辨力和随机误盖且其他不稳定国章引人的不确匪卦量问罪用N眈1页量来估算.者10=5000Hz.取N军事10，得细率酣量列f;.1单1l割量标准!1.如表C.2所示.囊巳2f;(Hz)1 5 000.1 2 5 000.2 3 5 000.3 4 5 000.2 5 5回O.1 6 5000.2 7 5 000.1 8 5 000.1 9 5 000.2 10 5 000.2 平均值75000.17 C.4.3 告且不确定庄u(f)u(J.)=.;丰百=0.29H z C.4.4 扩展不确定监UU=2Xu(/.)=2XO.29 Hz=O.6 Hz.k=2 单测量标准盟z-JE川N-1川O.07 标准不确定皮,-.=0.07 Hz 11 打印日期2013年8月5日F旧日中华人民共利回国鑫计量技术规范搬童在式频lI!读舷仪峻准规范JJF 1(0)-ZOI3 国质量应.撞撞後总局应布 中西欧撞出版社出版发行北京市朝阳区和平皿西衡阳2(lO 北京市西罐区三 星河北街号。侃到问! 总编室，(01的642153232量行审心斥。10)57 80235浪者医务部，(01的68523946中目标准出，.位.皇岛刷厂印刷各地新华书店经销 开本880X1230 1/16印张1.2山亭在千字2013年7月，院l2013年7月再次印刷 布4)，15切弱.-28锄定价元细育印掌握铺由本在士发行中心调换版权专有侵权必究筝组电话(010)回510107