资料介绍
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF 1053—1996
负荷传感器动态特性校准规范
1996-11-12发布 1997-09-01 实施
国家 技术 监督 局发 布
负荷传感器动态特性校准规范Calibration Specification for
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本规范经国家技术监督局于 1996年 11月 12 日批准 , 并自 1997年 09月01 日起施行。
归口单位 : 中国航空工业总公司第 304研究所
起草单位 : 中国航空工业总公司第 304研究所
本规范技术条文由起草单位负责解释
本规范主要起草人 :
目录
本规范适用于负荷传感器 (力传感器) 及配有二次仪表的负荷传感器测力系统动态特性的校准。 以下将负荷传感器简称传感器。
一概 述
负荷传感器主要用于测量载荷量 (力) 的量值及变化 , 并以电信号的形式输出 , 被广泛应用于各种测力场合。
当测量对象为动态载荷时 , 为保证测量结果的准确可靠 , 应该对传感器进行动态特性校准。
本规范使用阶跃力源校准负荷传感器的动态特性。
二技 术要 求
1 对被校传感器的技术要求
1.1 通用要求
传感器或传感器与二次仪表组成的系统应配有使用说明书 , 输入输出接线图、简明原理图等。说明书中应标明传感器的名称、生产厂家、型号规格、量程、准确度、适用频率范围及供电源要求等。传感器上应有型号、编号、制造日期和量程。
1.2 标志及外观
传感器外观结构应完好。标志清晰明确 , 连接电缆及各类附件齐全。
传感器的输入输出端应有明显标志。
1.3 技术资料
使用中及维修后的送校传感器应有前次的校准证书或校准报告 , 新出厂或新定型的传感器送校 , 应有产品合格证及按技术条件规定的试验报告。对被校传感器技术指标具有影响且必需的供电源、放大器等的技术指标应同时提供。
1.4 传感器正常工作所必需的辅助设备 (如供电源、放大器等) 应使用原配 , 或性能不低于原配的产品。
1.5 静态性能的校准
所有进行动态性能校准的传感器 , 均应首先进行静态性能的检定。检定项目及方法按中华人民共和国国家计量检定规程 JJG 391—1985 《负荷传感器》 或 JJG 632—1989 《动态力传感器》 执行。
1.6 被校传感器的动态特性应具有一致性 , 在不同幅度阶跃输入信号的激励下 , 传感器共振峰位置变化不得超过共振频率的 10%。
三校 准条 件
2 对校准系统的技术要求
2.1 校准源的各项动态指标应优于被校传感器相应指标的 3~5倍。
2.2 阶跃力的幅度应覆盖传感器的整个量程或实际使用的测量范围。
校准系统中所用的测量仪器、仪表均应满足量值传递要求 , 并在检定合格的有效期内。其中 , 用于测量传感器输出信号的记录仪器的工作频带 , 应大于被校传感器固有频率的 2倍 ; 通道采样频率应大于传感器固有频率的 20倍。
2.3 校准系统所用仪器应有良好的接地。
2.4 校准测量仪器的基本误差优于 ±0.2%。
2.5 校准测量系统的基本误差优于 ±0.5%。
3 数据处理软件
校准系统所用数据处理软件应经过计算机仿真检验。
4 环境条件
温度 : (20±5)℃ 湿度 : ≤70%RH
供电源电压 : (220±22) V 频率 : (50±1) Hz
(380±38) V 频率 : (50±1) Hz
其它环境条件以不影响传感器及测量系统性能为限。
5 校准状态
5.1 本规范采用自由放置的校准方式评定传感器的动态特性指标。如果用户特殊需要 ,也可将被校传感器安装在校准台上进行校准 ; 但校准结论应注明安装状态。
5.2 传感器使用时所有的垫片、接头等应一同进行校准。
5.3 传感器承载面、校准台面均应清洁、平滑。
5.4 传感器的主轴线应与校准系统的加荷轴线重合。
6 特殊条件
如传感器说明书中有特殊的使用条件要求 , 按特殊情况处理。
7 校准用主要仪器设备
阶跃力源系统 : 提供一个阶跃力激励信号 ; 波形记录仪系统 : 测量记录传感器输出相应波形 ; 电子计算机系统 ; 打印机。
8 预热
正式校准前 , 按使用说明书要求对传感器及整个校准系统进行预热。 无特殊要求
时 , 预热时间为 30min。
四校 准项 目
9 校准项目
9.1 上升时间
9.2 固有频率
9.3 幅频特性
9.4 相频特性
五校 准方 法
10 传感器动态性能的校准
10.1 原理简述
如图 1所示 , 对被校传感器施加阶跃力激励 , 记录传感器对阶跃激励的响应序列。
图 1 负荷传感器动态校准系统总框图
根据传感器阶跃响应曲线读取上升时间。
用动态建模软件运算处理 , 求出传感器的幅频特性、相频特性 , 以数据或曲线图形式给出 ; 求出传感器的固有频率 , 过程如下 :
设 x(k) 为传 感器 输入 信号 的采 样序 列 ; y(k) 为传 感器 输出 信号 的采 样序 列 ; m为传感器传递函数 H(s)的阶次 , 本规范规定 m=3。则有拟合差分方程 :
代入数据 x(k)、y(k) , 信0x号(k处)11出)二(-下的 ai、bi 系数 (i(
令 Z-1为单位时延算子 , 则 :
通过双线性变换 : H
式中 , T为离散采样间隔。
求得连续传递函数 H(s) , 令
s=jω (8)
10.2.1 如图 1所示连接校准系统。
10.2.2 在阶跃力源系统上安置好传感器。
10.2.3 选取加载的阶跃力幅度值。 每个传感器选取三个力值点 , 推荐值为满量程的25%、50%和 75%附近 , 但阶跃响应的峰值不应超过被校传感器的测量范围。
10.2.4 根据载荷大小选择阶跃力源系统上的加载压头。调整压头对中。
10.2.5 关闭阶跃力源系统的防护罩。
10.2.6 设定波形记录系统的工作状态。根据传感器输出信号选定放大器、测量记录仪器等的量程 , 根据传感器的固有频率设定通道采集速率 , 设定波形记录仪器通道采集数据个数 , 设定触发门限 , 使测量系统处于待触发工作状态。
10.2.7 启动阶跃力源系统施加阶跃力 , 产生所需的阶跃力后停止加载 , 复位加载系统。
10.2.8 试验记录完毕 , 检查波形记录系统的测量数据 , 将数据输入计算机。
10.2.9 根据传感器阶跃响应曲线 , 用线性插值法读取上升时间。
10.2.10 按上述公式 (1) ~ (9) 使用动态建模软件运算处理 , 求出传感器的幅频特性、相频特性 , 以数据或曲线图形式给出。
由幅频特性的谐振峰 , 可得传感器固有频率。
10.2.11 重复 10.2.3~10.2.10款的过程 , 直至三个力值加载点均校准完毕。
10.2.12 综合三次加载的校准结果给出校准结论。 在不同幅度阶跃输入信号激励下 ,
获得不同的共振峰值 fi(i= 1,2,3)
fmax=max(f1 , f2 , f3) (11)
若传感器幅频特性谐振峰位置的变化 Δ超过 10% , 则判定该传感器不适于动态使用。
10.2.13 依次关闭阶跃力源系统、波形记录系统、打印机、计算机系统 , 卸下传感器 ,结束校准过程。
六校准结果的处理和校准间隔
11 经校准的负荷传感器 , 以数据或曲线形式给出校准报告。
12 校准间隔应根据传感器使用频度、时间及本身稳定度而定 , 一般为 1年。
附录 1
负荷传感器动态特性校准报告内容
负荷传感器动态特性校准报告应包括以下项目和内容 :
附录 2
负荷传感器动态特性校准记录格式
送校单位 : 温度 :
生产厂家 : 湿度 :
校准单位 : 校准日期 :
校准 :
核验 :
附录 3
校准报告内容格式
温度 :
湿度 :
校准日期 :
有效 期 :
校准 结果
备注
