振动比较法校准中加速度计灵敏度幅值校
准不确定度的评估
误差与不确定度 振动比较法校准中
加速度计灵敏度幅值校准不确定度的评估 口中国计量科学研究院于梅孙桥 一 ,概述
加速度计参考灵敏度是加速度计套组(由加速度计与 配套放大器组成)和振动测量仪最为关键的一项技术指 标.振动比较法校准程序如下:将被校加速度计与标准加 速度计背靠背刚性地安装在校准振动台的台面中心,采用 正弦激励,将校准台调整到参考频率160Hz(或80Hz)和参 考加速度100rids(或10m/s),选择放大器(电荷或电压)量 程到合适的档位,则被校加速度计套组电输出与所承受的 加速度之比即为加速度计参考灵敏度幅值.电荷灵敏度 的单位用pC/m?S表示;电压灵敏度用mV/m?S表示. 本文参~ISO/FDIS16063—21\comparisontoareferencetransducer\中所推荐的加速度计 灵敏度幅值相对扩展不确定度的评定方法和附录D.分别 在给定参考条件下和通频带幅值范围内,评定被校加速度 计套组灵敏度幅值校准的不确定度. 二,实例描述
被校加速度计套组由B&K公司生产的2635电荷放大 器和4370~I速度计组成.输出接标准装置的HP34401A数 字电压表,见图1.
在160Hz,lOnds参考条件下校准时,所用2635电荷放
大器衰减挡100mV,Unit时的误差为0.20%.在加速度小于 lO00nds和(20～2000)Hz频率范围内,其衰减挡最大误差 为0.56%.该放大器归一化误差为0.16%. 图1振动比较法测量系统结构示意图 三,建立数学模型
被校加速度计套组的输出电压为U::.×5:xS 而了uI ,~qS2= L,1L,×u, 考虑到VR=V2 : U2
故被校传感器灵敏度S,为 5. 52=?
式中:S——标准加速度计套组的灵敏度值;S_一被 校加速度计的灵敏度值;S——与被校加速度计配套的电 荷放大器的归一化值;——标准加速度计套组输出的电 压表读数;——被校加速度计输出的电压表读数; ——
电压输出比;111——标准加速度计套组的输出电 压;U2——被校加速度计套组的输出电压:.——主振方向 的加速度.
在实际测量中,以下因素都会对灵敏度校准中电压比 的测量引入不确定度:加速度计安装冈素(如:安装扭矩, 传感器电缆的固定,模拟质量块带来的附加误差等);电荷 放大器的归一化及衰减挡误差:振动台横向,摇摆和弯曲 振动的影响;以及环境条件和试验温度等影响.所以采用 比较法实现加速度计灵敏度测量的数学模型为: 52:s1
.
V月.(12…,H)
式中:ll-!~为其他影响量对电压比测量带来的误差. 由于上述各输入量之间独立,相对合成不确定度的表 达式为: (5):—u~(S— 2)2 : (.曲(蕊))z S2口
灵敏系数的绝对值均为C=1,所以: z(5)::((Xi))z S2'
四,参考灵敏度幅值的相对扩展不确定度 (一)相对标准不确定度
1.由参考标准加速度计套组引入的标准不确定度分 中国计量 2O05.6 67 技市管
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标准加速度计套组的电荷灵敏度值溯源到国家中频 振动基准.在160Hz参考频率点,激光绝对法的相对扩展 不确定度为0.5%=2),因此标准不确定度的分量为:l= :0.25% 2
2.与被校加速度计配套的放大器衰减挡和归一化误差