JJF 1635-2017双离心机校准规范-(高清原版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 6 3 52 0 1 7双离心机校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rD o u b l eC e n t r i f u g e s 2 0 1 7-0 9-2 6发布2 0 1 7-1 2-2 6实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局双离心机校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rD o u b l eC e n t r i f u g e sJ J F1 6 3 52 0 1 7 归 口 单 位:全国惯性技术计量技术委员会 主要起草单位:中航工业北京长城计量测试技术研究所北京航天控制仪器研究所 参加起草单位:中航工业空空导弹研究院中国兵器工业第二三研究所 本规范委托全国惯性技术计量技术委员会负责解释J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局本规范主要起草人:董雪明(中航工业北京长城计量测试技术研究所)熊 磊(中航工业北京长城计量测试技术研究所)廖建平(中航工业北京长城计量测试技术研究所)李丹东(北京航天控制仪器研究所)参加起草人:张春京(北京航天控制仪器研究所)何海洋(中航工业空空导弹研究院)欧阳恒(中国兵器工业第二三研究所)J J F1 6 3 52 0 1 7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 术语和定义(1)4 概述(1)4.1 原理(1)4.2 用途(2)5 计量特性(2)6 校准条件(3)6.1 校准环境条件(3)6.2 校准用标准及设备(3)7 校准项目和校准方法(3)7.1 校准项目(3)7.2 校准方法(4)8 校准结果表达(1 2)9 复校时间间隔(1 3)附录A 校准证书内页格式(1 4)附录B 双离心机主要性能参数的测量不确定度评定示例(1 5)附录C 主离心机静态半径和动态半径变化量的其他校准方法(2 0)J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局引 言 本规范根据J J G1 0 6 62 0 1 1 精密离心机给出的校准用仪器的技术要求、校准项目和校准方法等,结合双离心机的自身特性编写。本规范为首次发布。J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局双离心机校准规范1 范围本校准规范规定了双离心机的校准项目和校准方法,适用于双轴平行的双离心机的校准。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J G1 0 6 6 精密离心机J J F1 4 2 6 双离心机法线加速度计动态特性校准规范G J B5 8 5 A 惯性技术术语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 术语和定义J J G1 0 6 62 0 1 1、J J F1 4 2 62 0 1 3和G J B5 8 5 A1 9 9 8确立的以及下列术语、定义和符号适用于本标准。3.1 双轴同步角速率相对误差 r e l a t i v ee r r o ro fb i a x i a l s y n c h r o n i z a t i o na n g l er a t e主离心机和从离心机以相同的角速率反向旋转,主离心机角速率和从离心机角速率差值与给定角速率的比值。3.2 双轴平行度 b i a x i a lp a r a l l e l i s m主离心机平均轴线和从离心机平均轴线在铅垂面的夹角。3.3 初始相位角 i n i t i a l p h a s ea n g l e从离心机从角位置零位旋转至从离心机机械零位所转过的角度。3.4 初始相位角误差 i n i t i a l p h a s ea n g l ee r r o r双离心机给出的初始相位角与校准获得的初始相位角的差值。3.5 俯仰失准角 p i t c hm i s a l i g n m e n t a n g l e加速度计输入轴方向与主离心机产生的离心加速度方向,两者在垂直面内的夹角。4 概述4.1 原理双离心机一般由主离心机以及安装在主离心机转盘或转臂上的从离心机组成,且主离心机、从离心机的旋转轴互相平行。通过控制主离心机、从离心机的同时旋转运动,能够复现出不同波形的线加速度、角速度等物理量。双离心机工作原理如图1所示,O1为主离心机的旋转中心,O2为从离心机的旋转中心,A为从离心机台面上与O2距离为R2的一点。R1为主、从离心机旋转中心之间1J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局的距离,即主离心机的静态半径;R2为从离心机的静态半径。图1 双离心机原理示意图主离心机以角速度1旋转,从离心机以角速度2旋转,当两者旋转方向相同时,作用在A点、指向为R2方向的加速度为:a=21R1c o s(2t+0)+(1+2)2R2(1)当主离心机与从离心机旋转方向相反时,作用在A点、指向为R2方向的加速度为:a=21R1c o s(2t+0)+(1-2)2R2(2)4.2 用途双离心机通过其双轴的旋转运动,能模拟产生一定波形的线加速度、角速度等物理量,用于校准加速度计、陀螺仪、惯性测量组合等。5 计量特性双离心机的主要计量特性如表1所示。表1 双离心机的主要计量特性序号计 量 特 性技术指标1加速度的幅值范围0.2g 1 0 0g2主、从离心机角速率范围1r a d/s 5 0r a d/s3主、从离心机角速率误差及角速率平稳性31 0-64双轴同步角速率相对误差51 0-55初始相位角误差优于0.1 6主离心机静态半径相对误差51 0-57主离心机动态半径变化量3 0m8主离心机主轴铅垂度3 09双轴平行度11 0静态俯仰失准角2 01 1俯仰失准角动态变化量5 01 2主、从离心机导电滑环绝缘电阻2 0 0M1 3主、从离心机导电滑环接触电阻11 4主、从离心机导电滑环动态电阻变化量1 0 0m 注:1 上述指标不做合格与否判定,仅供参考;2 上述指标以某型双离心机为例,其他类推。2J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局6 校准条件6.1 校准环境条件a)温度:2 03。b)相对湿度:3 0%8 0%。c)周围无强电磁场,无腐蚀性气体或液体,无强震源。6.2 校准用标准及设备a)校准用标准及设备应经过计量技术机构检定(或校准),满足校准使用要求,并在有效期内。b)所用仪器应良好接地。c)校准前必须对所用仪器通电预热,预热时间应符合仪器的规定;无明确规定时,仪器通电预热一般不少于3 0m i n。校准用主要标准装置及设备如表2所示。表2 校准用标准装置及设备序号校准用标准装置及配套设备技术指标用途1量块三等工作半径2测长仪最大允许误差:5m工作半径3测微仪最大允许误差:3m工作半径4频率计0H z 1 0 0MH z最大允许误差:11 0-6角速率5加速度计稳定性:11 0-5反算半径6电子水平仪-0.5 +0.5 最大允许误差:0.2主轴铅垂度7绝缘表(兆欧表)0.0 1M5 0 0M最大允许误差:(2.5%读数+5字)绝缘电阻8毫欧表0.1m1k 最大允许误差:(1.5读数+6 0字)/1 06接触电阻动态电阻变化量9双轴光电自准直仪-3 0 0+3 0 0最大允许误差:0.5俯仰失准角、初始相位角误差1 0圆光栅编码器最大允许误差:5初始相位角误差1 1电涡流微位移传感器线性度:0.2 5%动态半径俯仰失准角7 校准项目和校准方法7.1 校准项目校准项目见表3。3J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局表3 校准项目表序号校准项目名称校准方法1外观及工作正常性检查7.2.12加速度的幅值范围7.2.23主、从离心机角速率范围7.2.34主、从离心机角速率误差及角速率平稳性7.2.45双轴同步角速率相对误差7.2.56初始相位角误差7.2.67主离心机静态半径7.2.78主离心机动态半径变化量7.2.89主离心机主轴铅垂度7.2.91 0双轴平行度7.2.1 01 1静态俯仰失准角7.2.1 11 2俯仰失准角动态变化量7.2.1 21 3主、从离心机导电滑环绝缘电阻7.2.1 31 4主、从离心机导电滑环接触电阻7.2.1 41 5主、从离心机导电滑环动态电阻变化量7.2.1 57.2 校准方法7.2.1 外观及工作正常性检查双离心机外观标识应清晰、完整,机械结构部分外观无明显锈蚀。通电后显示器能正常显示,控制系统能正常工作,主离心机与从离心机均能正常旋转。7.2.2 加速度的幅值范围7.2.2.1 校准程序控制主离心机以最小加速度旋转,测量主离心机角速率并记录1 0次数,取其算术平均值作为主离心机的最小角速率1M I N。控制主离心机以最大加速度旋转,测量主离心机角速率并记录1 0次数,取其算术平均值作为主离心机的最大角速率1MA X。7.2.2.2 数据处理主离心机静态半径R1采用其名义半径值。则最大加速度按式(3)计算:aMAX=21MAXR1(3)式中:aMA X 最大加速度,m/s2;1MAX 主离心机最大角速率,r a d/s;4J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局R1 主离心机静态半径,m。最小加速度按式(4)计算:aM I N=21M I NR1(4)式中:aM I N 最小加速度,m/s2;1M I N 主离心机最小角速率,r a d/s;R1 主离心机静态半径,m。加速度的幅值范围为:aM I NaMAX。7.2.3 主、从离心机角速率范围7.2.3.1 主离心机角速率范围利用7.2.2中的方法,分别得到主离心机的最小角速率1M I N、最大角速率1MAX。主离心机角速率范围为:1M I N1MAX。7.2.3.2 从离心机角速率范围从离心机角速率范围校准方法同7.2.3.1。通过校准,分别得到从离心机的最小角速率2M I N、最大角速率2MAX。从离心机角速率范围为:2M I N2MAX。7.2.4 主、从离心机角速率误差及角速率平稳性7.2.4.1 主离心机角速率示值误差及角速率平稳性7.2.4.1.1 校准程序在主离心机角速率范围内选择7个以上的角速率点(含最高及最低角速率点),采用定角测时法测量,角度间隔为3 6 0(主离心机旋转一周),测量步骤如下:a)按6 0s采样周期,将定角信号接入频率计,并设置频率计的采样时间及间隔;b)启动和调整主离心机角速率至待测角速率点达稳定运行状态;c)连续记录频率计输出周期1 0次,得到一组数,记为T1i(i=1,2,1 0);d)按选定的角速率点(从第二个角速率点开始),重复a)、b)、c)。7.2.4.1.2 数据处理在每个角速率点,数据处理方法如下:a)角速率计算平均周期按式(5)计算:T1=1nni=1T1i(5)式中:T1 测量周期的平均值,s;T1i 给定主离心机角速率点的测量周期,s;n 测量次数,n=1 0。主离心机角速率按式(6)计算:1=2 1T1(6)5J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局式中:1 主离心机角速率,r a d/s;T1 测量周期的平均值,s。b)角速率误差计算计算给定角速率1j(j=1,2,3,)时理论周期T1 0j。角速率误差按式(7)计算:j=T1 0j-T1jT1 0j(7)式中:j 角速率为1j时的误差;T1 0j 角速率为1j时的主离心机转动一周所用时间的理论值,s;T1j 角速率为1j时的主离心机转动一周测量时间的平均值,s。取 j中绝对值最大者作为主离心机角速率误差。c)角速率平稳性计算角速率平稳性按式(8)计算:=1T11n-1ni=1T1i-T1()2(8)式中:角速率平稳性;T1 测量周期的平均值,s;T1i 给定角速率点的测量周期,s;n 测量次数,n=1 0。7.2.4.2 从离心机角速率误差及角速率平稳性从离心机角速率误差及角速率平稳性的校准方法同7.2.4.1。7.2.5 双轴同步角速率相对误差7.2.5.1 校准程序a)在主离心机角速率、从离心机角速率的量值重合段,选取角速率点,共选取j个角速率点;b)按照选定的角速率点,控制主离心机、从离心机同步旋转;c)按7.2.4中方法,用计数器同步测量得到j组主离心机角速率1j、从离心机的角速率2j。7.2.5.2 数据处理按式(9)计算第j个给定的角速率下双轴同步角速率相对误差,取其误差中绝对值最大者作为双轴同步角速率相对误差。j=1j-2j0j(9)式中:j 第j个给定的角速率下双轴同步角速率相对误差;6J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局0j 在第j个给定的角速率,r a d/s;1j 在第j个角速率点主离心机的角速率,r a d/s;2j 在第j个角速率点从离心机的角速率,r a d/s。7.2.6 初始相位角误差7.2.6.1 方法一:利用从离心机自带的测角元件对于初始相位角误差绝对值大于0.1 的双离心机,可利用从离心机自带的测角元件进行初始相位角误差的校准。7.2.6.1.1 校准程序在主离心机的横梁上安装光电自准直仪,在从离心机工作台面上安装反射镜,并使得反射镜的反射面与被校准加速度计的安装面平行,如图2所示。从离心机每转过3 6 0,其轴上安装的测角元件(如角度编码器)输出N个脉冲信号和1个机械零位脉冲信号。旋转从离心机,使得反射镜的反射面与主离心机半径方向垂直,此时经光电自准直仪发出的光经反射镜后回到自准直仪,并且所显示的角度误差在允许的范围内,则此时从离心机处于角位置零位。以较低转速(如1 0/s)控制从离心机从零位角位置开始转动,计数器同时记录从离心机角度编码器输出脉冲个数。当从离心机经过机械零位时,零位脉冲信号触发计数器停止计数。所计得脉冲数记为N0,通过计得的脉冲数来计算初始相位角。图2 初始相位角校准示意图1转盘;24 5 反射镜;3横梁;44 5 反射镜;5双轴动态光电准直仪;6微调底座;7被校加速度计;8反射镜;M质量块7.2.6.1.2 数据处理初始相位角按式(1 0)计算:=N0N3 6 0(1 0)式中:初始相位角,();7J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局N0 计数器记录的脉冲个数;N 从离心机转过3 6 0 角度编码器输出脉冲数。初始相位角误差按式(1 1)计算:=-0(1 1)式中:初始相位角误差,();校准获得的初始相位角,();0 双离心机初始相位角标称值,()。7.2.6.2 方法二:加装测角元件对于初始相位角误差绝对值小于或等于0.1 的双离心机,可采用加装测角元件的方式进行初始相位角误差的校准。7.2.6.2.1 校准程序在被校准从离心机上同轴安装测角元件(如圆光栅编码器)。校准程序类似7.2.6.1。以较低转速(如1 0/s)控制从离心机从零位角位置开始转动,计数器同时记录加装的圆光栅编码器输出脉冲个数。当从离心机经过机械零位时,零位脉冲信号触发计数器停止计数。计数器记录的加装的圆光栅编码器的脉冲数为N0。7.2.6.2.2 数据处理数据处理方法同7.2.6.1.2。7.2.7 主离心机静态半径7.2.7.1 校准程序采用经事先计量的精密量块、基准环及电感(电容)测微仪分段测量主离心机轴线平均线到从离心机轴线平均线的距离L,见图3。图中量块的数量依半径大小不同可选用13块,主离心机静态半径R1 s=L。图3 静态半径校准原理图1测微仪;2基准环(与主离心机同轴);3精密量块;4基准环(与从离心机同轴);5被校对象;6静态压紧弹簧;7动态压紧弹簧;C质心校准步骤如下:1)借助动态压紧弹簧使精密量块顶在安装定位装置的基准面上,电感(电容)测微仪触头顶在量块的左端面;8J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局2)摆动量块的一端,找到最小回转点,并调电感(电容)测微仪对零;3)松开动态压紧弹簧,借助静态压紧弹簧使量块左移,量块端推动测微仪直至顶到基准环上,记下电感(电容)测微仪输出0。7.2.7.2 数据处理主离心机静态半径按式(1 2)计算:R1 s=L=r1+0+l1+r2(1 2)式中:R1 s,L 主离心机静态半径,m;r1 主离心机基准环半径,m;0 离心机启动前电感(电容)测位仪实测的静态间隙,m;l1 精密量块的长度,m;r2 从离心机基准环的半径,m。7.2.8 主离心机动态半径变化量7.2.8.1 校准程序a)把电感(电容)测微仪及其配套装置安装固定在主离心机上;b)启动主离心机以给定的角速率旋转,并达到稳定;c)读取电感(电容)测微仪在主离心机给定的角速率下的输出,采集1 0个数取算术平均值,计为i。7.2.8.2 数据处理主离心机动态半径变化量按式(1 3)计算:R1 d=i(1 3)式中:R1 d 主离心机动态半径变化量,m;i 测微仪在主离心机给定的角速率下的输出值,m。7.2.9 主离心机主轴铅垂度7.2.9.1 校准程序将电子水平仪放在主离心机台面边缘(或臂端小平板)上,按=3 6 0/n(n可以取8、1 0或1 2)的角度间隔缓慢转动主离心机,顺、逆时针各一周,依次记下主离心机停 在 每 个 转 角 位 置 上 水 平 仪 的 输 出Ni(顺 时 针)及Ni(逆 时 针),i=1,2,n。7.2.9.2 数据处理主离心机正反转到同一位置时,水平仪输出的平均值按式(1 4)计算:Ni=Ni+N i2(1 4)式中:Ni 主离心机正反转到同一位置时,电子水平仪输出的平均值,mV;Ni 主离心机正转到第i个位置时,电子水平仪输出的平均值,mV;N i 主离心机反转到第i个位置时,电子水平仪输出的平均值,mV。9J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局在相差1 8 0 的转角位置上两Ni的差值按式(1 5)计算:N=Ni-N(i+1 8 0)(1 5)式中:N 在两组相差1 8 0 的转角位置上电子水平仪输出平均值的差值。主离心机主轴铅垂度按式(1 6)计算:=DNjm a x2(1 6)主轴铅垂度,();Njm a x 在两组相差1 8 0 的转角位置上电子水平仪读数平均值的差值的最大值;D 电子水平仪灵敏度,()/读数。7.2.1 0 双轴平行度7.2.1 0.1 校准程序按照7.2.9中的要求,通过校准获得主离心机主轴铅垂度1。参照7.2.9中的要求,通过校准获得从离心机主轴铅垂度2。7.2.1 0.2 数据处理双轴平行度按式(1 7)计算:=12(1-2)(1 7)7.2.1 1 静态俯仰失准角7.2.1 1.1 校准程序按图4缓慢转动主离心机一周,记录双轴动态光电准直仪俯仰角输出的最大值Vj m a x及最小值Vj m i n。图4 俯仰失准角校准原理图1双轴动态光电准直仪;24 5 静反射镜;34 5 动反射镜;4精密六面体;5被校对象;6离心机转盘(或悬臂);M反射面。7.2.1 1.2 数据处理俯仰失准角按式(1 8)计算:j=Vj m a x-Vj m i n2(1 8)01J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局式中:j 静态俯仰失准角,();Vj m a x 双轴光电准直仪俯仰角输出最大值,();Vj m i n 双轴光电准直仪俯仰角输出最小值,()。7.2.1 2 俯仰失准角动态变化量在主离心机转盘(或转臂)外上下安装两个电涡流传感器,在全量程范围内选择57个加速度点,其中必须包含最小加速度点、最大加速度点。在每个加速度点下分别测量两个电涡流传感器的输出,测量1 0组数据取平均值,通过三角换算得到一系列俯仰失准角,取其中最大值和最小值的差值的一半作为双离心机的俯仰失准角动态变化量。7.2.1 3 主、从离心机导电滑环绝缘电阻7.2.1 3.1 校准程序用5 0 0V兆欧表(绝缘表)分别测量主离心机、从离心机各导电滑环之间,导电滑环与壳体之间的电阻值,并记录。7.2.1 3.2 数据处理方法分别选取主离心机、从离心机各导电滑环之间绝缘电阻最小值,分别作为主离心机、从离心机导电滑环之间的绝缘电阻。分别选取主离心机、从离心机各导电滑环与壳体之间绝缘电阻最小值,分别作为主离心机、从离心机导电滑环与壳体之间的绝缘电阻。7.2.1 4 主、从离心机导电滑环接触电阻7.2.1 4.1 校准程序分别将导电滑环在主离心机、从离心机转盘上的各环路端点短接在一起,在导电滑环的输出端选取两个环路接到接触电阻测量仪上,按4 5间隔正反方向各一周,测量环路的接触电阻RH-Hi(i=1,2,1 6)。取最大值,减去引出导线的电阻,即为该环路的静态接触电阻值。7.2.1 4.2 数据处理分别依次测量主离心机、从离心机各环路的接触电阻,按式(1 9)计算:RH-Hc=RH-Hm-RH-H02(1 9)式中:RH-Hc 静态接触电阻;RH-Hm 环路电阻最大值;RH-H0 引出导线电阻值。7.2.1 5 主、从离心机导电滑环动态电阻变化量7.2.1 5.1 校准程序1)分别将主离心机、从离心机工作台面的导电滑环引出端短接;2)把导电滑环另一引出端接线对应接到多路采集卡或多通道端子板上;3)在主离心机正常工作的角速率范围内,选择51 0个角速率点(必须包括离心11J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局机最低、最高工作角速率点);4)以给定角速率点工作,在每个角速率点下用数字电压表测量导电滑环之间电阻,并记录,计为RH-Hj ij=1,2,n,n值与3)中选择的角速率点个数一致;i=1,2,1 0;5)停止离心机;6)重复1)、2)、3)、4)、5),按上述方法,完成其余导电滑环检测。7.2.1 5.2 数据处理1)被测导电滑环在给定角速率下输出电阻平均值按照被测导电滑环分别计算该导电滑环在不同角速率下的测量电阻平均值,按式(2 0)计算:RH-Hj=1nni=1RH-Hj i(2 0)式中:RH-Hj 在给定角速率下两被测导电滑环之间的电阻值的平均值,;RH-Hj i 在给定角速率下两被测导电滑环之间的电阻值,;n 测量次数,n=1 0。2)被测导电滑环动态电阻变化量在给定的角速率范围内,选择被测导电滑环电阻平均值的最大值和最小值,两者之差的一半即为导电滑环接触电阻的动态变化量。导电滑环动态电阻变化量按式(2 1)计算:RH-Hc=12(RH-Hm a x-RH-Hm i n)(2 1)式中:RH-Hc 被测导电滑环动态电阻变化量,;RH-Hm a x 在全部角速率范围内被测导电滑环电阻的平均值的最大值,;RH-Hm i n 在全部角速率范围内被测导电滑环电阻的平均值的最小值,。3)整个导电滑环的动态电阻变化量取所有被测导电滑环动态电阻变化量的最大值作为整个导电滑环的动态电阻变化量。8 校准结果表达校准结果应在校准证书或校准报告上反映。校准证书或报告至少应包括以下信息:a)标题:“校准证书”或“校准报告”;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;21J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局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)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;i)短期稳定性的测试时间;j)短期重复性的测试时间;k)校准装置的溯源性及有效性标识;l)校准环境的描述;m)校准结果及其测量不确定度的说明;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,不准部分复制证书的声明。9 复校时间间隔建议复校时间间隔为1年。送校单位可根据实际使用情况自主决定。31J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局附录A校准证书内页格式证书编号:校准环境条件温 度:相对湿度:%地点:其他:序号校准项目校准结果1外观及工作正常性检查2加速度的幅值范围3主、从离心机角速率范围4主、从离心机角速误差及角速率平稳性5双轴同步角速率相对误差6初始相位角误差7主离心机静态半径8主离心机动态半径变化量9主离心机主轴铅垂度1 0双轴平行度1 1静态俯仰失准角1 2俯仰失准角动态变化量1 3主、从离心机导电滑环绝缘电阻1 4主、从离心机导电滑环接触电阻1 5主、从离心机导电滑环动态电阻变化量校准员:核检员:41J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局附录B双离心机主要性能参数的测量不确定度评定示例B.1 主离心机角速率误差测量不确定度评定B.1.1 测量模型根据7.2.4.1.2中式(7),主离心机角速率误差测量模型为:=T1 0-T1T1 0(B.1)式中:主离心机角速率误差;T1 0 给定主离心机角速率对应的测量周期值,s;T1 测量周期的平均值,s。主离心机角速率误差的测量不确定度传播模型为:u2c()=c21u2(T1 0)+c22u2(T1)(B.2)式中:c1=T1T21 0;c2=-1T1 0。B.1.2 标准不确定度评定B.1.2.1 测量不确定度来源1)测量周期引入的不确定度分量u(T1),主要是数据采集系统频率计引入的不确定度;2)主离心机角速率(周期)给定引入的不确定度分量u(T1 0),主要是主离心机角速率引入的不确定度。B.1.2.2 不确定度分量1)测量周期引入的不确定度分量u(T1)以某型双离心机为例,数据采集系统采用最大允许误差为11 0-6的频率计。按B类评定,假设为均匀分布,以角速率3 6 0/s为例,此时,给定T1 0为1.0 0 00 0 00s,则不确定度分量u(T1)=Ur e l3T1 0=5.7 71 0-7s。2)主离心机角速率给定引入的不确定度分量u(T1 0)主离心机引入的不确定度分量,由计量部门的校准证书可以得到。以某型双离心机为例,其主离心机角速率测量不确定度为Ur e l=5.01 0-7,k=2,以角速率3 6 0/s为例,此时,给定T1 0为1.0 0 00 0 00s,则不确定度分量u(T1 0)=5.01 0-72=2.5 01 0-7s。51J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局B.1.3 合成标准不确定度主离心机角速率误差的合成标准不确定度按式(B.3)计算:u()=c21u2(T1 0)+c22u2(T1)(B.3)以角速率3 6 0/s为例,此时,给定T1 0为1.0 0 00 0 00s,测量得到T1为0.9 9 99 9 97s,则c1=T1T21 0 1(1/s),c2=-1T1 0=-1(1/s),又u(T1 0)=2.5 01 0-7s,u(T1)=5.7 71 0-7s,将各参数代入式(B.3),可得u()=6.2 91 0-7。B.1.4 扩展不确定度取k=2,则主离心机角速率误差的扩展不确定度为:Ur e l=ku()(B.4)代入得到主离心机角速率误差的扩展不确定度:Ur e l=1.31 0-6。B.2 初始相位角误差测量不确定度评定B.2.1 测量模型根据7.2.6.1.2中式(1 1),初始相位角误差测量模型为:=-0(B.5)式中:初始相位角误差,();校准获得的初始相位角,();0 双离心机初始相位角标称值,()。则不确定度传播模型为:u2()=c21u2()+c22u2(0)(B.6)式中:c1=1;c2=-1。B.2.2 标准不确定度评定B.2.2.1 测量不确定度来源1)校准获得的初始相位角引入的不确定度分量u(),包括:圆光栅编码器测角引入的不确定度分量u(N0)和光电自准直仪测角引入的不确定度分量u();2)初始相位角标称值给定引入的不确定度分量u(0),主要由从离心机的定位准确度决定。B.2.2.2 不确定度分量1)校准获得的初始相位角引入的不确定度分量u()这里以校准某型双离心机为例,使用的角度编码器误差为5,光电自准直仪误差为0.5。角度编 码 器 误 差 为N0,按B类 评 定,假 设 为 均 匀 分 布,则 不 确 定 度 分 量u(N0)为:u(N0)=N03=2.8 9(B.7)61J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局光电自准直仪误差为,按B类评定,假设为均匀分布,则光电自准直仪带来的不确定度分量u()为:u()=3=0.2 9(B.8)因两者不相关,则校准获得的初始相位角引入的不确定度分量u()为:u()=u2(N0)+u2()=2.9 1(B.9)2)初始相位角标称值给定引入的不确定度分量u(0)以某型双离心机为例,u(0)=2.0。B.2.3 合成标准不确定度初始相位角误差的合成标准不确定度为:u(0)=c21u2(0)+c22u2()=3.5 3(B.1 0)B.2.4 扩展不确定度取k=2,则初始相位角误差的扩展不确定度为:U=ku(0)=7.1(B.1 1)B.3 主离心机静态半径测量不确定度评定B.3.1 测量模型根据7.2.7.2中式(1 2),主离心机静态半径的测量模型为:R1 s=r1+0+l1+r2(B.1 2)式中:R1 s 主离心机静态半径,m;r1 主离心机基准环半径,m;0 离心机启动前电感(电容)测微仪实测的静态间隙,m;l1 精密量块的长度,m;r2 从离心机基准环的半径,m。主离心机静态半径的测量不确定度传播模型为:u2c(R1 s)=c21u2(r1)+c22(0)+c23u2(l1)+c24u2(r2)(B.1 3)式中:c1=c2=c3=c4=1。B.3.2 标准不确定度评定B.3.2.1 测量不确定度来源主离心机静态半径R1 s测量不确定度的来源包括:主离心机基准环半径测量误差、测微仪实测的静态间隙、精密量块误差、从离心机基准环的半径测量误差等因素。B.3.2.2 不确定度分量B.3.2.2.1 主离心机基准环半径测量误差引入的不确定度分量u(r1)若主离心机基准环的测量误差为r1=0.7m,按B类评定,假设为均匀分布,则不确定度分量u(r1)为:u(r1)=r13=0.4 0m(B.1 4)71J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局B.3.2.2.2 测微仪静态间隙引入的不确定度分量u(0)若测微仪的静态间隙为0=1m,按B类评定,假设为均匀分布,则不确定度分量u(0)为:u(0)=03=0.5 8m(B.1 5)B.3.2.2.3 精密量块误差引入的不确定度分量u(l1)若精密量块的测量误差为l1=0.5m,按B类评定,假设为均匀分布,则不确定度分量u(l1)为:u(l1)=l13=0.2 9m(B.1 6)B.3.2.2.4 从离心机基准环半径测量误差引入的不确定度分量u(r2)若主离心机基准环的测量误差为r2=0.7m,按B类评定,假设为均匀分布,则不确定度分量u(r2)为:u(r2)=r23=0.4 0m(B.1 7)B.3.3 合成标准不确定度由于主离心机静态半径各标准不确定度分量互相独立,则主离心机静态半径的合成标准不确定度为:u(R1 s)=u2(r1)+u2(0)+u2(l1)+u2(r2)=0.8 6m(B.1 8)B.3.4 扩展不确定度取k=2,则主离心机静态半径的扩展不确定度为:U=ku(R1 s)=1.8m(B.1 9)B.4 主离心机动态半径变化量的测量不确定度评定u(R1 d)B.4.1 测量模型根据7.2.8.2中公式(1 3),主离心机动态半径变化量的测量模型为:R1 d=(B.2 0)式中:R1 d 主离心机动态半径变化量,m;测微仪在主离心机给定的角速率下的输出值,m。主离心机动态半径变化量的测量不确定度传播模型为:u2c(R1 d)=c21u2()(B.2 1)式中:c1=1。B.4.2 标准不确定度评定B.4.2.1 测量不确定度来源主离心机动态半径变化量的测量不确定度的主要来源是测微仪。B.4.2.2 不确定度分量若测微仪的测量误差极限为R=1m,按B类评定,假设为均匀分布,则不确81J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局定度分量u()为:u()=R3=0.5 8m(B.2 2)B.4.3 合成标准不确定度主离心机动态半径变化量的合成标准不确定度为:u(R1 d)=u()=0.5 8m(B.2 3)B.4.4 扩展不确定度取k=2,则主离心机动态半径变化量的扩展不确定度为:U=ku(R1 d)=1.2m(B.2 4)91J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局附录C主离心机静态半径和动态半径变化量的其他校准方法C.1 主离心机静态半径C.1.1 测长仪法采用光学定位方法确定主离心机回转轴线平均线和从离心机回转轴线平均线的位置。利用光学倍乘干涉或激光干涉测长原理,测量两轴线之间的距离,即为主离心机静态半径R1 s。C.1.1.1 校准程序测量被校对象安装定位装置端面与主离心机回转轴端面之间距离,记为l0i,重复测量三次,取算术平均值,记为l0 1。C.1.1.2 数据处理数据处理按以下步骤进行:a)主离心机回转轴(基准环)半径主离心机回转轴的半径为已知,在主离心机装配前通过圆度仪等测量,记为l0 2。b)被校对象安装定位装置端面到其轴线平均线的距离被校对象安装定位装置端面到其轴线平均线的距离为已知,通过长度计量部门给出,记为l0 3。c)主离心机静态半径计算主离心机静态半径的平均值按式(C.1)计算。R1 s=l0 1+l0 2+l0 3(C.1)式中:R1 s 主离心机静态半径,m;l0 1 被校对象安装端面与主离心机回转轴端面之间距离,m;l0 2 主离心机回转轴(基准环)半径,m;l0 3 被校对象安装端面到从离心机轴线平均线的距离,m。C.1.2 反算半径法C.1.2.1 校准程序以被校加速度计在重力场内标定的标度因数K1,反算该加速度计在主离心机上的静态半径。测量步骤如下:a)在双离心机附近的重力场装置内标定被校加速度计的标度因数K1,并保持两处温差在加速度计允许的范围内。b)确定主离心机角速度1j利用主离心的名义工作半径R1 0,以及公式1j=a0R1 0 12分别计算出加速度幅值a0为9m/s2、1 0m/s2、1 1m/s2时的角速度1j(j=1,2,3)。c)将加速度计安装到从离心机专用夹具上,加速度计输入轴沿主离心机静态半径02J J F1 6 3 52 0 1 7市场监管总局市场监管总局方向安装,即从离心机处于初始零位角位置,锁紧从离心机。d)用数字电压表或频率计采集加速度计的零位输出,采集1 0个数取算术平均值,计为y0 1。e)启动控制程序,以角速度1j(j=1,2,3)分别控制主离心机旋转,在主离心机以角速度1j旋转稳定后,采集加速度计输出,共采集i个数,计为yj i(j=1,2,3;i=1,2,3,1 0)。f)停止主离心机,采集加速度计的零位输出,采集1 0个数取算术平均值,计为y0 2。g)从离心机解锁,并使从离心机旋转1 8 0,再锁紧从离心机。重复d)、e)、f)的操作。C.1.2.2 数据处理数据处理按以下步骤进行:a)加速度计的零位输出计算按式(C.2)计算加速度计的零位输出。y0=y0 1+y0 22(C.2)式中:y0 加速度计的零位输出值,V,mA,H z等;y0 1 主离心机旋转前加速度计的零位输出值,V,mA,H z等;y0 2 主离心机停止后加速度计的零位输出值,V,mA,H z等。b)给定角速度时加速度计输出计算按式(C.3)分别计算加速度计在给定角速度1j时的输出值。yj=11 01 0i=1yj i(j=1,2,3)(C.3)式中:yj 角速度为1j时加速度计的输出值,V,mA,H z等。c)主离心机静态半径计算按式(C.4)分别计算在给定角速度时主离心机静态半径。R1j=(yj-y0)K11j2(j=1,2,3)(C.4)式中:R1j 主离心机的第j个角速度时,反算得出的主离心机静态半径值,m;K1