多分量测力仪校准规范-编制说明

多分量测力仪校准规范编制说明（报批稿）2012年11月01日多分量测力仪校准规范编制说明一、任务来源及计划要求《多分量测力仪校准规范》的编写任务来源于中国航空工业第一集团公司（航技[2004]3号/[2006]3号）下达的《多分量测力仪校准规范》国军标编写任务（项目号为：B0520062904）。

该计划要求由中航工业北京长城计量测试技术研究所（航空304所）作为起草单位，组成编写组，完成标准的征求意见稿、报批稿、编制说明等文件的编写工作。

计划要求2005年11月完成报批稿。

随着科学技术的不断发展，尤其是国防科技的飞速发展，多分量测力技术在国内外的应用也越来越广泛了。

如用于飞行器模型风洞实验和直升机旋翼动力学的研究中用于多分量力测量的六分力天平，用于测量和控制机器人关节作用矢量的多分量力传感器，汽车轮胎性能检测的多分力计等。

除此之外，还有石油钻探受力测量、发动机推力矢量测试等也都用到了多分量测力仪及测量技术。

近十年发展起来的用多分量测力仪进行测力机（材料试验机和标准机）性能的检测应用，不仅丰富了多分力计的应用领域，而且很大程度上提高了多分量测力仪的设计、制造、试验及应用水平，中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所（中航工业第304所）在“九五”期间进行了多分量测力技术的研究，并研制了一套六分量测力仪及其校准装置。

尽管多分量测力仪的应用越来越多，但目前在国内外尚没有合适的标准文件规范其检定或校准方法和行为，因此迫切要求编制相应的校准规范，以保证量值溯源的准确和统一，为国防科研生产提供良好的技术保障。

二、编制过程1、编制原则a)校准规范整个内容应与现行有效相关标准相协调，技术内容应具有先进性、科学性和可操作性。

使本规范适用范围广，具有通用性。

b)在充分调研的基础上，根据实际情况，确定多分量测力仪的计量特性、校准条件、校准项目、校准方法等。

c)规程中的校准方法应通过实验验证，力求方法简单科学，准确可靠。

d)规程中的文字表述力求层次分明，语句简明，公式表达准确，量和单位使用规范。

e)规范编写格式及要求严格按照JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》要求进行。

2、各阶段工作过程2005年9月对规范进行立项论证。

对本项目的必要性、意义、方法途径、具备的基础、工作内容、完成形式进行了论证，编制论证报告，对工作任务进行了分工，拟订实施计划。

本规范主要编写人秦海峰，参加人有刘永录、王磊、田峰、夏铁梅等。

具体实施过程如下：2006年1月开始收集国内外有关标准文件，进行细致分析研究，按标准的要求制定测试方法，对测试方法进行试验，并做出试验总结，提出改进措施，确保试验方法科学，易操作。

2006年6月开始编写校准规范和试验方法初稿。

2006年9月完成校准规范初稿。

2007年1月开始完善试验和校准方法。

2007年3月完成初稿，组织所内专家对初稿进行讨论。

2007年6月完成初稿的修改，形成征求意见稿，并组织同行专家对征求意见稿进行讨论。

2007年9月根据初审会专家的修改意见对征求意见稿进行修改后，发给相关厂所同行专家征求意见。

2007年10月完成征求意见稿的修改，形成送审稿。

2007年11月第二次组织同行专家对征求意见稿进行讨论并作相应修改，2008年01月召开标准审查会，完成送审稿的修改，形成并提交报批稿。

2008年06月审查后沟通意见2008年06月至今等待审批2012年10月形成送审稿3、征求意见单位对下列单位征求了意见，它们是国家计量院（初审会），航天科技集团102所（初审会），钢铁研究总院（初审会），西安航空发动机（集团）有限公司（430区域计量站），航空420区域计量站，兵器工业296区域计量站，航空602所，兵器123计量站，航天808所，航天307站等。

其中有五个单位通过信函或电子邮件方式给了书面答复。

有两个单位通过电话口头答复。

具体征求到的意见见“标准意见汇总表”。

三、调研和分析工作的情况为了保证本校准规范技术内容的先进性、科学性、适用范围的广泛性、通用性、规范的可操作性，在编制该校准规范前，对航宇救生装备有限公司，航天805所，航空602所等单位进行了调研。

调研了国家，国防的计量检定规程，收集了现行有效相关标准：a)JJG144-2007《标准测力仪检定规程》主要适用于各种结构的标准测力仪，该规程没有包含多分量测力仪的相关内容。

该规程对于多分量测力仪的单分量独立校准具有参考意义，但由于多分量测力仪常常用引用误差来进行各项指标的评价，与标准测力仪的评价方法有较大差异。

b)JJG391-2009《力传感器检定规程》适用于各种结构的负荷传感器，该规程没有包含多分量传感器的相关内容，但由于其部分指标的选择与多分量测力仪的单分量独立校准时具有相似之处，因此具有一定的参考意义，但不包括多分量测力仪特有的耦合误差等关键指标的评价内容。

c)JJG455-2000 《工作测力仪检定规程》适用于各种结构的工作测力仪的检定，没有包含多分量测力仪的相关内容。

该规程对于多分量测力仪的单分量独立校准具有一定参考意义，尤其是在指标的选择和评价方法的规定方面，可以引用误差和示值误差两种方法并行来进行各项指标的评价，对于多分量测力仪和传感器来说具有一定的参考意义。

d)JJG632-1989 《动态力传感器检定规程》适用于压电晶体力传感器的检定，没有包含多分量压电晶体结构的力传感器的相关内容。

但该规程对于单独对多分量压电晶体结构的力传感器校准时的单分量独立校准具有一定参考意义，尤其是在电荷灵敏度指标的计算方面，对于多分量传感器来说具有一定的参考意义。

通过调研分析，现可参考的检定规程，有的条款已不太合适，且均无法包含多分量测力仪的耦合误差这一关键指标的内容。

为了满足多分量测力仪的校准，需对其单独编制校准规范或检定规程。

由于多分量测力仪主要用于工程测量，各项指标的准确度不是很高，编制校准规范比较适宜，这也比较符合目前国家倡导的发展趋势。

本校准规范主要以JJG455-2000《工作测力仪检定规程》、JJG391-2009 《力传感器检定规程》、JJG632-1989 《动态力传感器检定规程》和JJG144-2007《标准测力仪检定规程》作为参考。

由于对多分量测力仪和多分量传感器的评价方法和计量特性差异不大，因此本规范把多分量测力仪和多分量传感器同时包含在内，这有利于规范的引用和执行。

代日后条件成熟，可将其分开要求，并编写相应的校准规范。

在本规范的制定过程中，对相关的国际国家标准进行调研，基本内容与上述参考的规程情况相近，没有有关多分量测力仪的现行有效的国际国内标准。

有些生产厂家制定了产品的出厂检定方法，大都过于简单，不能对多分量测力仪的特色指标进行全面、合理和规范的规定和评价。

另外，对于一些目前相关检定规程中有的，但多分量测力仪准确度影响较小的技术特性，在平时校准过程一般不进行的校准项目在本规范中不体现。

四、主要技术内容的说明1、主要技术内容的确定依据多分量测力仪主要用于国防军工领域，尽管数量相对较少，但所起到的作用往往比较关键，对性能要求比较特殊。

因此本着对多分量测力仪的计量特性严格把关，同时考虑规范的可操作性，确定了被校多分量测力仪的计量特性、校准条件、校准项目、校准方法及复校间隔。

2、主要计量特性1) 外观和附件2) 工作正常性3) 额定输出4）输出灵敏度5) 重复性6) 滞后7) 直线度8）示值误差9)长期稳定度10)零点输出11)回零差12)耦合误差对于多分量测力仪和多分量传感器，对上述计量特性在选择时有一些差异，如示值误差仅适合于多分量测力仪的校准，而输出灵敏度和直线度仅适合于多分量传感器的校准，而绝大多数指标同时适合于多分量测力仪和多分量传感器的校准；在实际校准工作中可选择对这类计量器具在其应用场合中最关键或最关心的那些指标进行校准。

3、主要技术内容说明a) 主要计量特性外观和工作正常性是通用技术要求，在校准之初必须进行此项检查。

由于多分量测力仪的夹具一般来说都具有结构复杂，位置尺寸和安装条件要求高的特点，因此这一项指标是必须首先加以控制。

由于多分量测力仪对应的分量可以为两个到六个，因此其测量范围的确定时必须对各个分量分别确定，这是多分量测力仪与其他测力仪或传感器重大区别之一。

额定输出、零点输出、额定负荷下的输出灵敏度、重复性、直线度、滞后等指标主要参照JJG391-2009 《力传感器检定规程》的相关内容，各项指标用引用误差表示。

而示值误差指标的规定类似于JJG455-2000 《工作测力仪检定规程》的相关规定，可用当量误差和引用误差两种方式来表示。

这些规定与多分量测力仪和多分量传感器的实际应用特点和出厂检验的指标内容相一致。

对于耦合误差这一指标为本校准规范的特色之处，也是评价多分量测力仪和多分量传感器的关键指标之一。

b)校准条件校准条件确定的原则是影响量尽量控制在规定的范围内，使之产生的附加误差可以忽略。

校准装置产生的标准不确定度使校准结果的扩展不确定度小于被校多分量测力仪最大允许误差的三分之一。

对校准设备进行了详细技术要求。

主要设备有多分量测力仪校准装置、力标准机、扭矩标准机配套仪表和数据采集系统以及工装夹具等。

c)校准项目按多分量测力仪主要计量特性确定。

校准项目允许用户根据需要选择。

校准规范中对多分量测力仪和多分量传感器的校准项目分别列表进行了规定，主要是将一些不能通用的指标进行区分。

如示值误差仅适合于多分量测力仪的校准，而输出灵敏度和直线度仅适合于多分量传感器的校准，而绝大多数指标同时适合于多分量测力仪和多分量传感器的校准。

d)校准方法对于各项指标的校准方法，主要参照现行的JJG391-2009 《力传感器检定规程》和JJG455-2000 《工作测力仪检定规程》的相关内容进行规定。

但多分量测力仪的校准要比力传感器和工作测力仪要复杂得多，主要区别在于需对各个分量的各项指标进行分别单独校准和组合校准。

e)校准结果的处理和复校时间间隔多分量测力仪的校准结果以各项关键指标实际校准值或引用误差或基本误差表示，对于关键指标的校准结果应给出相应的不确定度。

考虑到多分量传感器的稳定性情况，以及稳定性指标在考核时需要上一年度的数据，因此建议多分量测力仪的复校间隔为一年。

五、验证试验的情况和结果通过试验手段来验证本标准的技术方法。

通过试验，证实多分量测力仪校准规范中所描述的对被校器具的技术特性要求，对标准仪器的选择，校准点在选择以及采用的校准方法是正确可行的。

具体试验结果见试验报告。

六、与国外同类标准水平的对比分析未查到国外相同标准。

七、与现行法规、标准的关系目前有关的国家标准主要有JJG391-2009 《力传感器检定规程》、JJG455-2000 《工作测力仪检定规程》及JJG144-2007《标准测力仪检定规程》，该校准规范与它们不冲突。