比較法低頻振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置量傳過程中的不確定度影響因素分析

摘 要：本文通過運(yùn)用河南省計(jì)量院建立的比較法低頻振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置在實(shí)際校準(zhǔn)加速度傳感器時(shí)對進(jìn)行的不確定度評定過程進(jìn)行整理分析。在各個(gè)不確定度來源的分量的影響下，較為系統(tǒng)地對不確定度進(jìn)行了詳細(xì)地評定，進(jìn)一步確認(rèn)了不確定度來源的分析可靠性和合理性，為今后計(jì)量檢定工作的準(zhǔn)確性提供了技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：比較法，不確定度來源，不確定度評定

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.18.029

0 引 言

加速度傳感器是以壓電材料為轉(zhuǎn)換元件，將質(zhì)量塊感受的慣性力傳遞給壓電材料，輸出與加速度值成正比的電荷或電壓信號的設(shè)備[1]。目前由于制造工藝成熟可靠、結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在軍工航天、汽車安全測試、產(chǎn)品性能檢測等領(lǐng)域已成為廣泛應(yīng)用的一種傳感器。加速度傳感器是重要的計(jì)量設(shè)備，需要定期用振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)人員需要根據(jù)客戶的要求評定出校準(zhǔn)的不確定度。但是在實(shí)際校準(zhǔn)過程當(dāng)中加速度傳感器受到各種外界因素的影響，使得加速度傳感器在不確定度評定中受到影響，從而不能反映校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的真實(shí)能力。本文以河南省計(jì)量測試科學(xué)研究院建立的比較法低頻振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置為基礎(chǔ)，對加速度傳感器校準(zhǔn)過程中的不確定影響因素進(jìn)行分析。

1 測量方法

由于加速度傳感器的廣泛使用，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/ T 14412-2005《機(jī)械振動(dòng)與沖擊 加速度計(jì)的機(jī)械安裝》中對加速度傳感器的使用安裝有明確的要求。國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG 233-2008《壓電加速度計(jì)》中建議計(jì)量校準(zhǔn)的安裝用剛性連接[2]。文獻(xiàn)指出用螺釘安裝加速度計(jì)并應(yīng)在加速度計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)加速度計(jì)安裝表面之間均勻涂抹潤滑脂以增加接觸剛度[3]。

本文所選用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)為比較法低頻振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置。測量范圍為：加速度0.015～10 m/s2；頻率0.1～100 Hz。測量時(shí)將被校傳感器與標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器“背靠背”剛性連接在標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺上，在參考頻率和參考加速度條件下確定被檢加速度計(jì)靈敏度。被檢加速度計(jì)的輸出與所承受的加速度值之比即為參考靈敏度幅值。

2 比較法低頻振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置不確定分析

2.1 建立數(shù)學(xué)模型

選取8305型加速度計(jì)的靈敏度幅值S2按如下公式計(jì)算：

3 結(jié) 論

本文通過將壓電加速度傳感器按螺栓連接、帶絕緣底座的螺栓連接以及蜂蠟連接3種方式安裝在標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺面上，對不同安裝形式下的頻率響應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在不同安裝方式下校準(zhǔn)加速度傳感器時(shí)對頻率響應(yīng)的影響巨大，同時(shí)對不確定的分析評定也有較大的影響[6]，所以加速度傳感器檢定人員應(yīng)嚴(yán)格按照國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG 233-2008《壓電加速度計(jì)》的要求方式進(jìn)行安裝，以期得到較好的校準(zhǔn)結(jié)果。

本文是使用河南省計(jì)量院建立的比較法低頻振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置在實(shí)際校準(zhǔn)加速度傳感器時(shí)對不確定度評定過程進(jìn)行整理分析，對比較法低頻振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度來源進(jìn)行了分析。測量結(jié)果表明，在各個(gè)不確定度來源的分量的影響下，較為系統(tǒng)地對不確定度進(jìn)行了詳細(xì)評定，進(jìn)一步確認(rèn)了不確定來源的分析可靠性和合理性，為今后計(jì)量檢定工作的準(zhǔn)確性提供了技術(shù)支撐，在提高以后加速度傳感器校準(zhǔn)的有效性以及實(shí)際的校準(zhǔn)工作當(dāng)中也能起到指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)

袁希光.傳感器技術(shù)手冊[M].北京：國防工業(yè)出版社，1992：527.

周長華，馬青亮，黃鋒，等.不同安裝方式對壓電加速度計(jì)靈敏度的影響[J].自動(dòng)化與信息工程，2014，35（2）：25-28.

唐國明.壓電式加速度傳感器安裝諧振頻率分析[J].傳感器與微系統(tǒng)，2006，25（7）：24-26.

倪育才.實(shí)用測量不確定度評定[M].北京：中國計(jì)量出版社，2008.

測量不確定度評定與表示：JJF 1059—1999 [S]．

潘良明.壓電加速度計(jì)校準(zhǔn)時(shí)不同安裝方式的比較[J].上海計(jì)量測試，2013（6）：15-17.

作者簡介

李海濱，碩士，工程師，主要從事振動(dòng)、轉(zhuǎn)速計(jì)量方面的研究工作。

（責(zé)任編輯：張瑞洋）