JJF 1801-2020线速度测量仪校准规范-(高清原版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 8 0 12 0 2 0线速度测量仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rL i n e a rV e l o c i t yM e a s u r i n gI n s t r u m e n t 2 0 2 0-0 1-1 7发布2 0 2 0-0 4-1 7实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局线速度测量仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rL i n e a rV e l o c i t yM e a s u r i n gI n s t r u m e n tJ J F1 8 0 12 0 2 0 归 口 单 位:全国振动冲击转速计量技术委员会 主要起草单位:河南省计量科学研究院江西省计量测试研究院 参加起草单位:中国计量科学研究院陕西省计量科学研究院北京市计量检测科学研究院 本规范委托全国振动冲击转速计量技术委员会负责解释J J F1 8 0 12 0 2 0市场监管总局市场监管总局本规范主要起草人:孙钦密(河南省计量科学研究院)杨琪琪(江西省计量测试研究院)张中杰(河南省计量科学研究院)参加起草人:王晓伟(河南省计量科学研究院)范 哲(中国计量科学研究院)张崇武(陕西省计量科学研究院)于宝良(北京市计量检测科学研究院)J J F1 8 0 12 0 2 0市场监管总局市场监管总局目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语(1)4 概述(1)5 计量特性(2)6 校准条件(2)6.1 环境条件(2)6.2 测量标准及其他设备(2)7 校准项目和校准方法(3)7.1 校准项目(3)7.2 校准方法(3)8 校准结果表达(5)9 复校时间间隔(5)附录A 线速度测量仪校准方法示意图(6)附录B 线速度测量仪校准记录(7)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(8)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(1 1)J J F1 8 0 12 0 2 0市场监管总局市场监管总局引 言本规范根据J J F1 0 7 1 国家计量校准规范编写规则、J J F1 0 5 9.1 测量不确定度评定与表示等计量技术规范进行编写。本规范主要参考了J J G1 0 5 转速表、J J G3 2 6 转速标准装置、J J F1 1 9 3 非接触式汽车速度计校准规范、J J F1 1 5 6 振动 冲击 转速计量术语及定义等计量技术规范。本规范为首次发布。J J F1 8 0 12 0 2 0市场监管总局市场监管总局线速度测量仪校准规范1 范围本规范适用于(0.14)m/s接触式线速度测量仪和(0.33 0)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:J J G1 0 5 转速表J J G3 2 6 转速标准装置J J F1 1 5 6 振动 冲击 转速计量术语及定义J J F1 1 9 3 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 l i n e a rv e l o c i t y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 t w op o i n t s l i n e a rv e l o c i t ym e a s u r i n g i n s t r u m e n t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。1J J F1 8 0 12 0 2 0市场监管总局市场监管总局图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:(0.14)m/s;双点线速度测量仪:(0.33 0)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:(2 35)。6.1.2 相对湿度:8 5%。6.1.3 供电电压:(2 2 02 2)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:(6 060 0 0)r/m i n;扩展不确定度优于0.0 1%(k=3)标准转盘周长:0.1m,0.2m,0.3m,扩展不确定度优于0.0 5%(k=2)游标卡尺最大允许误差:0.0 3mm2J J F1 8 0 12 0 2 0市场监管总局市场监管总局7 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=6 0v0iC(1)式中:n0i 各校准点标准转速,r/m i n;v0i 各校准点标准线速度,m/s;C 标准转盘周长,m。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1 0个显示值。每一个校准点的示值相对误差按照公式(2)计算:vi=vi-v0iv0i1 0 0%(2)式中:vi 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。3J J F1 8 0 12 0 2 0市场监管总局市场监管总局7.2.1.5 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1 0个显示值。每一个校准点的示值重复性按照公式(3)计算:Ri=vim a x-vim i nvi1 0 0%(3)式中:Ri 测量重复性,%;vim a x 校准点1 0次测量值中的最大值,m/s;vim i n 校准点1 0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。L=a2(4)式中:L 运动物体通过传感器的路径长度,m;圆周率,取3.1 4 2;a 传感器直线间距,m。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=6 0v0ja(5)式中:n0j 各校准点标准转速,r/m i n;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1 0个显示值。每一个校准点的示值相对误差按照式(6)计算:vj=vj-v0jv0j1 0 0%(6)4J J F1 8 0 12 0 2 0市场监管总局市场监管总局 式中:vj 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1 0个显示值。每一个校准点的示值重复性按照式(7)计算:Rj=vjm a x-vjm i nvj1 0 0%(7)式中:Rj 测量重复性,%;vjm a x 校准点1 0次测量值中的最大值,m/s;vjm i n 校准点1 0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。5J J F1 8 0 12 0 2 0市场监管总局市场监管总局附录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6J J F1 8 0 12 0 2 0市场监管总局市场监管总局附录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/m i n标准线速度m/s示值m/s1234567891 0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=2 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7J J F1 8 0 12 0 2 0市场监管总局市场监管总局附录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 vi=vi-v0iv0i1 0 0%=6 0viC n0i-1 1 0 0%(C.1)式中:vi 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 标准转盘周长,m;n0i 标准转速,r/m i n。C.3 灵敏系数和方差以1.5 0m/s校准点为例分析不确定度。取v0和v为1.5 0m/s,C=0.1m,n=9 0 0r/m i n。c1=v v=6 0C n=23s/mc2=v C=-6 0vn C2=-1 0m-1c3=v n=-6 0vC n2=-19 0 0m i n/ru2c(v)=c12u2v()+c22u2C()+c32u2n()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9 0 0r/m i n时,线速度测量仪等精度重复测量1 0次,得如下数据(m/s):1.4 9、1.4 9、1.5 0、1.5 0、1.4 9、1.5 0、1.4 9、1.5 0、1.5 0、1.4 9,则单次实验标准差为svi()=1 0i=1(vi-v)21 0-1=0.0 0 53m/s8J J F1 8 0 12 0 2 0市场监管总局市场监管总局实际测量时,在重复性条件下连续测量1 0次,以1 0次测量的算术平均值作为测量结果,则标准不确定度为u1vi()=s(vi)1 0=0.0 0 17m/sC.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0.0 1m/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u2(vi)=0.0 1m/s2 3=0.0 0 29m/s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u1vi()。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=0.0 5%,k=2,则u(C)=0.0 0 050.1m2=0.0 0 00 2 5mC.4.3 输入量n的标准不确定度的评定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Ur e l=1 1 0-4(k=3),故u(n)=0.0 0 019 0 0r/m i n3=0.0 3r/m i nC.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符号数值灵敏系数ci|ci|u x()1分辨力uv()0.0 0 29m/s23s/m0.0 0 192周长测量误差u C()0.0 0 00 2 5m-1 0m-10.0 0 02 53转速测量误差u(n)0.0 3r/m i n-19 0 0m i n/r0.0 0 00 3 3C.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(v)=0.0 0 192+0.0 0 02 52+0.0 0 00 3 32=0.0 0 19 4C.7 扩展不确定度的计算取k=2,则U=kuv()=20.0 0 19 49J J F1 8 0 12 0 2 0市场监管总局市场监管总局取一位有效数字,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1.5 0m/s时,示值相对误差的扩展不确定度:U=0.4%(k=2)01J J F1 8 0 12 0 2 0市场监管总局市场监管总局附录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 vj=vj-v0jv0j1 0 0%=6 0vja nj-1 1 0 0%(D.1)式中:vj 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;a 传感器直线间距,m;n 标准转速,r/m i n。D.3 灵敏系数和方差以5.2 4 0m/s校准点为例分析不确定度。取v0和v为5.2 4 0m/s,a=0.2m,n=5 0 0r/m i n。c1=vvj=6 0a nj=6 03.1 4 20.2m5 0 0r/m i n=0.1 9s/mc2=v a=-6 0vjnja2=-6 05.2 4m/s3.1 4 25 0 0r/m i n(0.2m)2=-5.0m-1c3=v n=-6 0vja nj2=-6 05.2 4m/s3.1 4 20.2m(5 0 0r/m i n)2=-0.0 0 2m i nuc2(v)=c12u2v()+c22u2a()+c32u2n()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5 0 0r/m i n时,线速度测量仪等精度重复测 量1 0次,得 如 下 数 据(m/s):5.2 3 0、5.2 2 3、5.2 2 1、5.2 3 0、5.2 2 8、5.2 2 7、5.2 2 2、5.2 2 5、5.2 2 1、5.2 2 4,则单次实验标准差为svi()=1 0i=1(vi-v)21 0-1=0.0 0 35m/s11J J F1 8 0 12 0 2 0市场监管总局市场监管总局实际测量时,在重复性条件下连续测量1 0次,以1 0次测量的算术平均值作为测量结果,则标准不确定度为u1vi()=s(vi)1 0=0.0 0 11m/sD.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0.0 0 1m/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u2(vi)=0.0 0 1m/s2 3=0.0 0 02 9m/s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力引入的不确定度,故只考虑重复性引入的不确定度,舍弃u2(vi)。D.4.2 输入量路径长度引入的标准不确定度评定D.4.2.1 由游标卡尺测量两传感器间距a引入的标准不确定度此分量为游标卡尺示值引入的不确定度,由于U=0.0 3mm,k=2,则u(a0)=0.0 0 00 3m2=0.0 0 00 1 5mD.4.2.2 由于两传感器安装不对称引入的不确定度由机械加工造成传感器安装不对称量约为0.0 2mm,从而引起传感器间距的变化为0.0 0 00 2m。服从均匀分布,则u(a1)=0.0 0 00 2m3=0.0 0 00 1 2m由于两者皆对路径长度带来不确定度,取二者的合成标准不确定度,故u(a)=u2(a0)+u2(a1)=0.0 0 00 2mD.4.3 输入量n的标准不确定度的评定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Ur e l=1 1 0-4,k=3,故u(n)=0.0 0 015 0 0r/m i n3=0.0 1 67r/m i nD.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D.1表D.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相对标准不确定度分量来源符号数值灵敏系数ci|ci|u x()1重复性uv()0.0 0 11m/s0.1 9s/m0.0 0 02 12间距测量误差ua()0.0 0 00 2m-5.0m-10.0 0 01 03转速测量误差u(n)0.0 1 67r/m i n-0.0 0 2m i n/r0.0 0 00 3 421J J F1 8 0 12 0 2 0市场监管总局市场监管总局D.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(v)=0.0 0 02 12+0.0 0 01 02+0.0 0 00 3 42=0.0 0 02 4D.7 扩展不确定度的计算取k=2,则U=kuv()=20.0 0 02 4=0.0 0 04 8取一位有效数字,则U=0.1%,k=2D.8 测量不确定度的报告由上述分析得线速度为5.2 4 0m/s时,示值相对误差测量结果的不确定度:U=0.1%(k=2)J J F1 8 0 12 0 2 0市场监管总局市场监管总局