JJF (陕) 088-2022 三维运输记录仪校准规范.pdf

陕 西 省 地 方 计 量 技 术 规 范陕 西 省 地 方 计 量 技 术 规 范JJF（陕）0882022JJF（陕）0882022三维运输记录仪校准规范Calibration Specification for Three Dimensional Transport Recorder20221116 发布20230216 实施陕 西 省 市 场 监 督 管 理 局陕 西 省 市 场 监 督 管 理 局发 布JJF(陕)0882022归 口 单 位：陕西省市场监督管理局主要起草单位：陕西省计量科学研究院本规范由陕西省市场监督管理局负责解释三维运输记录仪校准规范Calibration Specification for ThreeDimensional Transport RecorderJJF（陕）0882022JJF（陕）0882022JJF(陕)0882022本规范主要起草人：郑慧慧（陕西省计量科学研究院）李勍（陕西省计量科学研究院）贠韫（陕西省计量科学研究院）参加起草人：白洁（陕西省计量科学研究院）王玲（陕西省计量科学研究院）毛斌（陕西省计量科学研究院）韩李疆（陕西省计量科学研究院）JJF(陕)0882022I目录引言.（）1范围.（1）2引用文件.（1）3概述.（1）4计量特性.（1）4.1加速度幅值频率响应.（2）4.2加速度幅值线性度.（2）5校准条件.（2）5.1环境条件.（2）5.2测量标准及其他设备.（2）6校准项目和校准方法.（2）6.1加速度幅值频率响应.（3）6.2加速度幅值线性度.（3）7校准结果表达.（5）7.1校准结果处理.（5）7.2校准结果的不确定度.（5）8复校时间间隔.（5）附录 A三维运输记录仪校准原始记录（参考）格式.（6）附录 B校准证书内容及内页（推荐）格式.（7）附录 C三维运输记录校准结果不确定度评定示例.（9）JJF(陕)0882022II引言本规范依据 JJF10712010国家计量校准规范编写规则、JJF10012011通用计量术语及定义、JJF1059.12012测量不确定度评定与表示等基础性系列规范文件进行制定。本规范校准方法及计量特性等参考了JJG 2332008压电加速度计、JJG 6762019测振仪、JJF 19432021冲击测量仪校准规范的相关条款。本规范为首次发布。JJF(陕)08820221三维运输记录仪校准规范1范围本规范适用于振动(冲击)加速度峰值范围为（9.810000）m/s2的三维运输记录仪（以下简称运输记录仪）的校准。2引用文件本规范引用了下列文件：JJG 2332008压电加速度计检定规程JJG 6762019测振仪检定规程JJF 11562006振动 冲击 转速计量术语及定义JJF 19432021冲击测量仪校准规范GB/T 22982010机械振动、冲击与状态监测 词汇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概述三维运输记录仪是一种广泛应用于精密仪器或设备运输过程中的监控设备，主要用于公路、铁路、海洋、航空等长途运输领域。它的工作原理是通过加速度传感器和数据采集器采集并记录运输过程中的加速度幅值，用来分析监控运输质量。三维运输记录仪一般由内置三轴向（x，y，z）加速度传感器、数据采集器和信号处理及显示部分（或数据采集硬件和由软件实现信号处理的计算机）组成。三维运输记录仪结构简图如图 1 所示。图 1三维运输记录仪结构简图4计量特性+加速度传感器数据采集器信号处理和显示部分（或数据采集硬件和由软件实现信号处理的计算机）1JJF(陕)088202224.1加速度幅值频率响应加速度幅值频率响应示值误差不超过10%。4.2加速度幅值线性度振动加速度幅值线性度不超过5%，冲击加速度幅值线性度不超过10%。注：以上指标不用于合格性判别，仅供参考。5 校准条件5.1环境条件5.1.1环境温度：（235），相对湿度：85%。5.1.2电源电压应在额定电压的10%范围内。5.1.3校准过程中，周围应无影响运输记录仪及校准系统正常工作的振动、冲击、电磁辐射及强光等。5.2测量标准及其他设备5.2.1校准用标准装置技术要求见表 1。表 1测量标准及其他设备标准装置各部分测量范围技术要求振动标准套组(9.8980)m/s2（52000）Hz灵敏度幅值相对扩展不确定度：Urel=0.5%,k=2(参考条件)；Urel=1.0%,k=2(其它)电动振动试验系统(包括信号源、功放、台体)振动加速度幅值示值误差：A 级；加速度谐波失真度：A 级；横向振动比：A 级；台面加速度幅值均匀度：A级；冲击标准套组(40010000)m/s2脉冲时间：（18）ms加速度峰值相对扩展不确定度：Urel=1.0%，k=2冲击试验台（包括信号源、功放、台体）符合半正弦冲击脉冲波形；冲击加速度峰值重复性：10%；台面冲击加速度峰值不均匀度：20%；台面冲击加速度峰值横向运动比：30%频率计相对扩展不确定度为Urel=0.01%，k=2交流数字电压表相对扩展不确定度为Urel=0.01%，k=2注 1:参考条件指：-频率（Hz）：，160，80，40，16，8，；-加速度（m/s2）：，100，50，20，10，5，2，1，注 2:频率计和数字电压表可以用动态信号分析仪代替，动态信号分析仪的频率示值及频率分辨力误差优于0.1%，幅值示值误差优于0.5%。6 校准项目和校准方法校准前应对被校运输记录仪进行外观检查，检查内容包括：铭牌、外观、附件等。其外2JJF(陕)08820223形结构应完好，应具有铭牌，并标有名称、型号、出厂编号、制造厂商；表面涂层应平整、光滑，无破损；随仪器所带附件，如专用电缆、通讯控制器、USB 连接线等应齐全完好。开关、按键和旋钮等操作灵活可靠，不应有机械损伤。运输记录仪安装时应注意以下几点：1、将运输记录仪加速度传感器的垂直方向重心对准振动试验台或冲击试验台的台面中心。2、对有平衡位置指示器和水平仪的记录仪，应按要求进行各部位调节，调节完毕后须将可调部位锁紧。3、对于分体式的运输记录仪，其输出电缆应固定好，防止校准时产生剧烈抖动、碰撞和摩擦现象。6.1加速度幅值频率响应将运输记录仪按垂直振动方向刚性安装在电动振动试验系统台面上，在运输记录仪的工作频率范围内，均匀选取包括最低和最高频率点的不少于 5 个频率点，由试验系统给出标准加速度幅值rx,读取运输记录仪加速度测量示值ix；改变试验系统输出频率，记录不同频率点下运输记录仪的加速度幅值测量示值，按公式（1）计算其幅值频率响应相对误差：%100rrixxxx(i=1,2,n)(1)式中：x幅值频率响应相对误差，%；ix运输记录仪加速度幅值测量示值，m/s2；rx电动振动试验系统给出的标准加速度幅值，m/s2。重复以上步骤，分别对运输记录仪的其他两个方向进行频率响应的校准，同时记录相应数据，并分别计算其相对误差。6.2加速度幅值线性度可根据用户要求采用振动或冲击方法，在实际使用的加速度幅值范围内选取包括最大和最小加速度幅值的 510 个点，进行加速度幅值线性度的校准。6.2.1振动加速度幅值线性度选取某一个参考频率点，在此频率下，由振动试验系统给出包括最大加速度幅值的不少于 5 个均匀分布的标准加速度幅值，记录被校运输记录仪在不同标准加速度幅值下的测量示值，按公式（2）计算加速度幅值线性度。3JJF(陕)08820224%100maxrrixxx(i=1,2,n)(2)式中：加速度幅值线性度,%ix运输记录仪加速度幅值测量示值，m/s2；rx电动振动试验系统给出的标准加速度幅值，m/s2。重复以上步骤，分别对运输记录仪的其他两个方向进行加速度幅值线性度的校准，同时记录相应数据，并分别计算其加速度幅值线性度。6.2.2冲击加速度幅值线性度调节冲击试验台的冲击脉宽和垫片，使得试验台给出的标准加速度幅值在运输记录仪的测量范围内。依次选取包括最大加速度幅值maxx的 510 个加速度幅值,分别给出标准加速度幅值rix(i=1,2,，n)，同时记录运输记录仪的测量示值ix(i=1,2,，n)。按公式（3）计算线性度误差i(i=1,2,，n)，取其最大值为加速度幅值线性度。%100)(maxmaxmax10 xxaaxriii(i=1,2,n)(3)niniririniniirinirinniriixnnxxxxnxxna121211120)1(11niniririniniiniriirixnnxxxnxxb12121110)1(1式中：加速度幅值线性度,%i加速度幅值线性度误差,%0a拟合直线的截距,m/s2；0b拟合直线的斜率；ix运输记录仪的测量示值,m/s2；rix标准加速度幅值,m/s2；重复以上步骤，分别对运输记录仪的其他两个方向进行加速度幅值线性度的校准，同时记录相应数据，并分别计算其加速度幅值线性度。4JJF(陕)088202257校准结果表达7.1校准结果处理经校准的运输记录仪出具校准证书，校准证书应符合 JJF 10712010 中 5.12 的要求，并给出各校准项目名称和测量结果以及扩展不确定度。校准原始记录（推荐）格式见附录 A，校准证书内容及内页（参考）格式见附录 B。7.2校准结果的不确定度运输记录仪校准结果的不确定度按 JJF 1059.12012 的要求评定，校准结果不确定度评定示例见附录 C。8复校时间间隔建议三维运输记录仪复校时间间隔不超过 12 个月。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的，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。5JJF(陕)08820226附录 A三维运输记录仪校准原始记录（推荐）格式唯一识别号：委托单位环境温度：环境湿度：%RH被 校 仪 器主 标 准 器仪器名称仪器名称型号规格型号规格出厂编号出厂编号测量范围制造厂证书编号证书有效期地 址准确度等级或最大允许误差校准技术依据校准地点1、外观及校准前检查：2、加速度幅值频率响应频率（）标准值（）X 向测量示值（）相对误差（）Y 向测量示值（）相对误差（）Z 向测量示值（）相对误差（）3、加速度幅值线性度：振动法：频率为Hz（如适用）冲击法：最大加速度为m/s2（如适用）标 准值（）X 向测量示值（）幅值线性度Y 向测量示值（）幅值线性度Z 向测量示值（）幅值线性度注 1：校准结果不确定度描述校准员：核验员：校准日期：校准员：核验员：校准日期：6JJF(陕)08820227附录 B校准证书内容及内页（参考）格式B.1校准证书应至少包括以下信息：a）标题：“校准证书”；b）实验室的名称和地址；c）进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；d）证书的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；e）送校单位的名称；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和应用有关时，应对被校样品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）校准结果仅对校准对象有效的声明；p）未经校准实验室书面批准，不得部分复制校准证书的声明。7JJF(陕)08820228B.2校准证书内页（参考）格式证书编号：XXXX-XXXX校准结果1、外观及校准前检查：2、加速度幅值频率响应频率（）标准值（）X 向测量示值（）相对误差（）Y 向测量示值（）相对误差（）Z 向测量示值（）相对误差（）3、加速度幅值线性度：振动法：频率为Hz（如适用）冲击法：最大加速度为m/s2（如适用）标 准值（）X 向测量示值（）幅值线性度Y 向测量示值（）幅值线性度Z 向测量示值（）幅值线性度注 1：校准结果不确定度描述注 2：建议复校时间间隔个月以下空白以下空白8JJF(陕)08820229附录 C三维运输记录仪校准结果不确定度评定示例在校准项目中，三维运输记录仪各点加速度测量示值与标准加速度幅值的误差是关键参数。这里用振动法，以“加速度幅值频率响应相对误差”为例给出了不确定度评定实例。C.1概述将被校运输记录仪的传感器与标准加速度传感器肩并肩连接在一起，刚性安装在电动振动试验系统的台面中心。在规定的校准条件下，给出某一标准加速度幅值，进行加速度幅值频率响应相对误差的校准。C.2测量模型运输记录仪的加速度幅值频率响应相对误差由（C.1）给出%100bbxxx（C.1）式中：被校运输记录仪的加速度幅值频率响应相对误差，%；x被校运输记录仪的加速度测量示值，m/s2；bx电动振动试验系统给出的标准加速度幅值，m/s2。C.3灵敏度系数x的灵敏系数11xcbx的灵敏系数12bxc公式（C.1）可以导出运输记录仪加速度幅值频率响应相对误差合成标准不确定度:)()()(2r22rel2relbelbcxuxxuxu（C.2）可简化为)()1()(1)(2rel22rel2relbcxuxuu（C.3）C.4不确定度来源分析及评定C.4.1输入量 x 引入的相对不确定度分量)(xurel9JJF(陕)088202210C.4.1.1重复测量引入的标准不确定度分量11u在频率 160Hz 下，在给定标准加速度（30m/s2）下等精度测量 10 次,得到如下数据，见表 C.1表 C.1 重复性测量数据测量次数测量值/（m/s2）130.15230.20330.22430.13529.86630.02729.82830.10930.081029.96平均值30.054实验标准偏差0.137单次测量标准差212x137.01)(smnxxSnii实际测量为单次测量结果，则由重复测量引入的相对标准不确定度为：%46.0/054.30137.0/054.30222x11smsmsmsuC.4.1.2被校运输记录仪安装引入的标准不确定度分量12u根据相关资料，由于安装因素带来的误差估计在0.80%之内，以均匀分布估计，其引入的测量不确定度分量12u为：%46.03%80.012uC.4.2输入量xb引入的相对不确定度分量)(brelxuC.4.2.1振动标准套组引入的不确定度分量21u10JJF(陕)088202211振动标准套组经过校准，其证书中给出的相对扩展不确定度为 Urel=0.5%，k=2。其引入的测量不确定度分量21u为：%25.02%5.021uC.4.2.2信号分析仪读数准确度引入的不确定度分量22u动态信号分析仪的幅值示值误差优于0.5%，以均匀分布估计，其引入的测量不确定度分量22u为：%29.03%5.022uC.5合成相对标准不确定度crelu加速度幅值频率响应相对误差校准结果的标准不确定度分量汇总见表 C.2。表 C.2 标准不确定度分量汇总标准不确定度分量不确定度来源标准不确定度)(irelxu灵敏度系数ic)(irelixuc)(xurel0.65%10.65%11u测量重复性引入的不确定度分量0.46%/12u被校运输记录仪安装引入的不确定度分量0.46%/)(brelxu0.38%-10.38%21u振动标准套组引入的不确定度分量0.25%/22u信号分析仪读数准确度引入的不确定度分量0.29%/)(crelu=0.75%C.6扩展不确定度 Urel取 k=2，则扩展不确定度 Urel为：当x=30.054 m/s2时Urel=2)(crelu=1.5%k=211工本费:30 元JJF（陕）088-2022JJF（陕）088-2022