计量标准技术报告(中频振动台)..

计量标准技术报告计量标准名称比较法中频振动标准装置计量标准负责人建标单位名称（公章）填写日期目录一、建立计量标准的目的 (1)二、计量标准的工作原理及其组成 (1)三、计量标准器及主要设备 (2)四、计量标准的主要技术指标 (3)五、环境条件 (3)六、计量标准的量值溯源和传递框图 (4)七、计量标准的重复性试验 (6)八、计量标准的稳定性考核 (7)九、测量不确定度评定 (8)十、计量标准的测量不确定度验证 (12)十一、结论 (13)十二、附加说明 (14)一、建立计量标准的目的为了加强计量器具的监督管理，保障国家计量单位制的统一和量值的准确可靠，满足本地区中频振动台量值传递的需求，特建立本计量标准。

二、计量标准的工作原理及其组成1 工作原理：本标准装置是由标准振动套组、电荷放大器、标准振动台系统以及振动分析仪等附件组成。

采用比较法，将标准传感器和被检仪器刚性联结在一起，安装在振动台的台面中心，选定参考频率和参考加速度以及电荷/电压放大器在规定档位时，测出被检仪器的加速度、频率以及位移输出值。

其原理图如下：检定方法是将被校传感器与标准加速度计“背靠背”的安装在振动台上，采用“比较法”校准加速度计，测振仪以及基桩动测仪。

例如对加速度计的灵敏度校准：由传感器灵敏度定义，可以得出灵敏度计算公式为：Sq= 输出电压/ 输入加速度2 装置组成：数字多用表、标准振动台系统、标准振动套组、电荷放大器等三、计量标准器及主要设备计量标准器名称型号测量范围不确定度或准确度等级或最大允许误差制造厂及出厂编号检定周期或复校间隔末次检定或校准日期检定或校准机构及证书号标准振动台系统LA-100/VT-150（10～2000）Hz（1～100）m/s2频率：U rel=1.0%,k=2失真度、横向振动比：U rel=5.0%,k=2中测测试科技有限公司/503234/50335612个月2015.05.26中国测试技术研究院校准字第201505009557标准振动套组PMP-01/NT8305/NT8102（10～2000）Hz（1～300）m/s2加速度、速度、位移：U rel=3.0%,k=2中测测试科技有限公司/NT00358A/501011/50318612个月2015.05.26中国测试技术研究院校准字第201505009559配套标准器数字多用表2010 ACV：（100mV～750V）MPE:±0.1% KEITHLEY 12个月2015.03.09中国测试技术研究院校准字第201503003013智能频率计VC3165 0.01Hz～2.4GHz MPE:3.9×10-6胜利仪器12个月2015.04.21中国测试技术研究院校准字第201504007846四、计量标准的主要技术指标中频振动标准装置：标准振动台系统、标准振动套组、数字多用表等标准器及配套设备测量范围：频率范围：（10 ～2000）Hz；加速度幅值：（1～100）m/s2不确定度：加速度、速度、位移：U rel=3.0%,k=2；频率：U rel=1.0%,k=2；失真度、横向振动比：U rel=5.0%,k=2五、环境条件序号项目要求实际情况结论1 温度（20±5）℃（15~25）℃符合要求六、计量标准的量值溯源和传递框图上 级 计 量 器 具2湿 度 ≤80% （65~80）% 符合要求直接测量法测量范围： 振动标准套组测量范围：10Hz ～2kHz;（1～300）m/s 2 (5～5000)kHz;（0.1～1000）m/s 2 准确度等级：U rel =0.5%，k =2 保存单位：中国测试技术研究院本级计量器具下一级计量器具压电加速度计、工作测振仪测量范围：(20～2000)Hz(1～100)m/s2不确定度：relU=2.0%，k=2直接测量法比较法中频振动标准装置测量范围：频率：（10～2000）Hz、加速度幅值：（1～100）m/s2不确定度：relU=0.64%，k=2磁电式速度传感器、基桩动态测量仪测量范围：(20～2000)Hz(1～100)m/s2不确定度：relU=3%～5%，k=2水泥软练设备测量仪测量范围：位移（P-P）：0.85mm转速：（60～999.9）r/min位移MPE:±1.5%转速MPE:±0.1%，k=2七、计量标准的重复性试验本装置正常工作状态下，在160Hz 基准频率点，在30m/s 2的加速度下，对8305(NO:705514)加速度计传递标准作不少于10次的重复测量校准，测量数据如下表： 次数 12345678910x位移i x0.12090.12090.12090.12090.12080.12090.12090.12090.12090.12080.12088()()112--=∑=n x x x S ni ii =4.2×10-5标准装置不确定度评定中，有测量重复性引入的不确定度为：51084-.⨯因()i x S ≤51084-.⨯ ，故本装置的重复性考核符合JJF1033-2008《计量标准考核规范》要求。

八、计量标准的稳定性考核九、测量不确定度评定一、概述1测量依据：JJG233-2006《压电加速度计检定规程》；JJG676-2000《工作测振仪检定规程》；JJG930-1998《基桩动测仪检定规程》；JJG134-2003《磁电式速度传感器检定规程》、JJG974-2002《水泥软练设备测量仪》检定规程 2环境条件：温度（20±5）℃，相对湿度≤80%RH用一只标准加速度计来考核计量标准的稳定性，连续两年的标准加速度计的电荷灵敏度测量数据如下：在160Hz 、30 m/s 2条件下测试，测量数据如下表：测量时间 2014年1月 2014年6月 2014年12月 2015年1月 平均值y （pC/m·s -2） 0.12090.12100.12090.1211y y y /min max -=0.17%本计量标准装置扩展不确定度rel U =0.64%因满足y y y /min max -＜rel U ，故本装置的稳定性考核符合JJF1033-2008《计量标准考核规范》要求。

3测量标准：中频振动标准装置。

4测量对象：加速度计，测振仪、基桩动测仪等5测量过程：将被校传感器与标准加速度计“背靠背”的安装在振动台上，采用“比较法”校准加速度计，测振仪以及基桩动测仪。

由传感器灵敏度定义，可以得出灵敏度计算公式为 ：q S = 输出电压 / 输入加速度二、数学模型： p p q A E S /=式中：p A ---振动台加速度，由标准振动套组测得p E ---被校传感器输出的单峰电压，由有效值电压表读数乘以2得到 q S ---被校传感器的参考灵敏度三、方差和灵敏系数根据公式()()i i x u x f y u 222∑⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂=c 得：()()()()()p p p p q c A u A c E u E c S u 2222212+= 将上式左边除以 2q S ，左式除以2⎪⎪⎭⎫⎝⎛p p A E ，得到相对不确定度：()()()p rel p rel q crel A u E u S u 222+= 灵敏系数：()11=∂∂=pq p E S E c ，()12=∂∂=pq p A S A c四、输入量的不确定评定 1输入量的标准不确定度来源1.1 输出电压测量引入的标准不确定度1u ，采用B 类评定1.2标准振动套组加速度灵敏度值测量结果不确定引入的标准不确定度2u ，采用B 类评定 1.3标准台体横向振动引入的标准不确定度3u ，采用B 类评定 1.4 总谐波失真引入的标准不确定度4u ，采用B 类评定1.5 标准振动套组加速度幅值不稳定度引入的标准不确定度5u ，采用B 类评定 1.6 标准振动台频率测量引入的标准不确定度6u ，采用B 类评定 1.7 测量重复性引入的标准不确定度7u ，采用A 类评定2各标准不确定度的评定2.1 输出电压测量引入的标准不确定度1u被校传感器输出的电压由本装置中的数字多用表进行测量得到，根据检定规程和证书，在（100mV ～750V ）范围内，最大允许误差%.10±=MPE ,估计服从均匀分布，则1u =3/MPE =0.058% 2.2 标准振动套组加速度灵敏度值测量结果不确定引入的标准不确定度2u ，B 类评定根据检定规程，用于量传的参考加速度计加速度灵敏度幅值测量不确定U rel =0.5%，包含因子k =2，服从均匀分布，则()B a u =kU a=0.25% 2.3 标准振动台体横向振动引入的不确定度3uJJG 298-2005中频标准振动台检定规程，台面中心横向加速度幅值不应大于主振动方向加速度幅值的10%，参考加速度计振动最大横向灵敏度比应不大于2%，被测工作加速度计的振动最大横向灵敏度比应不大于5%。

如果被校与标准加速度计的横向灵敏度方向已知，振动台的横向激振方向也已知，则360°内合成得出的方差为：()22122221T v v a S S ∙+=σ(敏度标准加速度计的横向灵分别为被校减速度计和、12v v S S ，T a 为横向振动加速度)。

假设3个参数均为矩形分布根据ISO/FDIS 16063-21推荐，合成计算为()2212221T v v a S S ∙+=σ，σ估计服从正态分布，概率p=95%，置信因子k=2，则3u =σ/k ≈0.13% 2.4总谐波失真引入的标准不确定度4u实际检定过程中，本装置中标准振动台在（20～2000）Hz 内加速度的谐波失真平均值为a d =0.69%，根据经验值，认为总谐波失真a d 完全是由3次谐波产生的，由其带给测量结果的最大相对误差为：≈-±=219aa d d d a δ±0.11%，估计服从均匀分布，则3u =0.56%/3=0.061%2.5标准振动套组加速度幅值不稳定度引入的标准不确定度5u根据检定证书，本装置中所用标准加速度计的稳定度E =0.2%，估计服从均匀分布，则5u =0.2%/3=0.12% 2.6标准振动台频率测量引入的标准不确定度6u根据本标准装置中的标准振动台系统的性能，频率（20～2000）Hz 测量的允差为f ∆=±0.05%，估计服从均匀分布，则6u =3/f ∆=0.029%2.7测量重复性引入的标准不确定度 1u利用本装置在正常工作条件下等精度测量一支加速度计，重复测量10次，测量数据如下表：()()112--=∑=n x x x S ni ii =51084-.⨯ 相对标准偏差：()()%100⨯='xx S x S i i =0.040% ()i x u =()nx S i '=0.013% 3不确定度分量及贡献值一览表 标准不确定度分量(()i x u ) 不确定度来源标准不确定度灵敏系数()i x c不确定度贡献值()()i i x u x c输出电压测量引入 1u0.058% 10.058%标准振动套组加速度灵敏度值测量结果不确定引入 2u 0.25% 1 0.25%标准台体横向振动引入 3u0.13% 1 0.13% 总谐波失真引入 4u 0.061%10.061%标准振动套组加速度幅值不稳定度引入 5u0.12% 1 0.12%标准振动台频率测量引入 6u0.029% 1 0.029% 测量重复性引入 7u0.013%10.013%4 合成标准不确定度7654321u u u u u u u u c ++++++==0.32%5 扩展不确定度取置信概率95%，包含因子k=2，则标准装置的扩展不确定度：c rel ku U ==0.64%测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10x测量值（i x ） 0.1209 0.1209 0.1209 0.1209 0.1209 0.1210 0.1210 0.1210 0.1209 0.1209 0.120936测量不确定度的报告与表示U=0.64%，k=2相对扩展不确定度：rel十、计量标准的测量不确定度验证根据中频振动标准装置的要求和公司实际情况，不确定验证采用比较法进行验证。