地球重力法低頻振動(dòng)校準(zhǔn)規(guī)范-征求意見(jiàn)稿

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1  任務(wù)來(lái)源
“動(dòng)態(tài)重力法加速度計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范”制定項(xiàng)目來(lái)源于市監(jiān)量函[2018]540號(hào)“市場(chǎng)監(jiān)管總局辦公廳關(guān)于國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范制定、修訂及宣貫計(jì)劃有關(guān)事項(xiàng)的通知”及國(guó)振計(jì)委第[2018]18號(hào)“關(guān)于下發(fā)2018年國(guó)家計(jì)量技術(shù)法規(guī)制制定、修訂計(jì)劃’的通知”。
2  制訂依據(jù)
本規(guī)范依據(jù)《國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程管理辦法》、JJF 1001-2011《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》、JJF 1071-2010《國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》和JJF 1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》的相關(guān)規(guī)定編制。結(jié)合已經(jīng)發(fā)布的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 16063-16：2014《振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第16部分地球重力法振動(dòng)校準(zhǔn)》、ISO 16063-42：2014《振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第42地球重力法地震儀高精度校準(zhǔn)》和正在起草的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 16063-18《振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第18部分地球重力法低頻振動(dòng)校準(zhǔn)》，編寫本規(guī)范，以滿足加速度傳感器生產(chǎn)制造企業(yè)、廣大用戶和計(jì)量機(jī)構(gòu)對(duì)地球重力法低頻振動(dòng)校準(zhǔn)的需求。
3  主要技術(shù)說(shuō)明
3.1  關(guān)于范圍
本規(guī)范適用于頻率范圍DC～20Hz、加速度范圍≤1 gloc內(nèi)，對(duì)加速度計(jì)的校準(zhǔn)。
3.2  關(guān)于引用文件
規(guī)范中引用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范均為現(xiàn)行最新版本。
3.3  關(guān)于術(shù)語(yǔ)
本規(guī)范定義了地球重力法低頻振動(dòng)校準(zhǔn)涉及的旋轉(zhuǎn)臺(tái)面、旋轉(zhuǎn)臺(tái)面零位、旋轉(zhuǎn)臺(tái)面重力軸、最大靈敏度、幾何軸靈敏度、最大橫向靈敏度、靈敏度、動(dòng)態(tài)時(shí)空同步法及靜態(tài)時(shí)空對(duì)準(zhǔn)法等術(shù)語(yǔ)。
3.4  關(guān)于概述
加速度計(jì)是基于慣性原理把被測(cè)加速度轉(zhuǎn)化為電量的傳感器，通常由加速度敏感元件和電量轉(zhuǎn)換元件組成。按敏感機(jī)理，可分為：慣性質(zhì)量式、氣體熱對(duì)流式等；按轉(zhuǎn)換機(jī)理，可分為：壓電式、電容式、壓阻式、電磁式、力平衡式、熱式等。
加速度計(jì)動(dòng)態(tài)重力法校準(zhǔn)的基本原理是將加速度計(jì)在重力場(chǎng)中勻速旋轉(zhuǎn)，使加速度計(jì)敏感軸上的重力分量呈正弦變化，實(shí)現(xiàn)加速度計(jì)向當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊慕^對(duì)法溯源。按將加速度計(jì)在重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的形式，動(dòng)態(tài)重力法校準(zhǔn)可分為：?jiǎn)屋S轉(zhuǎn)動(dòng)式、雙軸轉(zhuǎn)動(dòng)式、傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)式、虛擬擺式等。
3.5 關(guān)于計(jì)量特性
根據(jù)地球重力法低頻振動(dòng)校準(zhǔn)和加速度傳感器的特性，給出了靈敏度幅值、靈敏度相位、頻率響應(yīng)、幅值線性度等計(jì)量特性，并于ISO 16063-1、-11、-16、-31等相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
3.6  關(guān)于校準(zhǔn)條件
按照對(duì)測(cè)量不確定度的影響和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件，綜合給出了校準(zhǔn)條件。
3.7  關(guān)于校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法
對(duì)各靈敏度幅值、靈敏度相位、頻率響應(yīng)、幅值線性度等校準(zhǔn)項(xiàng)目給出了對(duì)應(yīng)可行的校準(zhǔn)方法。
3.8  關(guān)于校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)
經(jīng)校準(zhǔn)的儀器出具校準(zhǔn)證書。并對(duì)相應(yīng)校準(zhǔn)證書的基本內(nèi)容作了規(guī)定。
3.9 關(guān)于附錄
附錄A給出了校準(zhǔn)原始記錄推薦格式，附錄B給出了校準(zhǔn)證書的內(nèi)容，附錄C給出了不確定度評(píng)定示例。
4 有關(guān)專利的說(shuō)明
本規(guī)范不涉及知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題。
5 預(yù)期達(dá)到的社會(huì)效益
解決低頻高加速度量值的溯源問(wèn)題
傳統(tǒng)的振動(dòng)臺(tái)校準(zhǔn)系統(tǒng)受到行程限制在低頻段的加速度幅值往往很小，造成加速度計(jì)的信噪比變差，難以滿足傳感器低頻段的校準(zhǔn)需求。目前，我國(guó)低頻振動(dòng)計(jì)量基標(biāo)準(zhǔn)裝置0.5Hz頻率點(diǎn)的最大加速度測(cè)量能力低于5m/s2。最大加速度與頻率平方成正比，隨著頻率的減小而逐漸降低，在0.1Hz時(shí)將低于0.2m/s2。顯然無(wú)法滿足低頻高加速度的溯源要求。基于地球重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)方法能夠在頻帶范圍內(nèi)提供高達(dá)1g的加速度幅值，確保加速度計(jì)低頻段動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)結(jié)果的有效性，有效拓展了加速度計(jì)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)的頻率范圍。因此本項(xiàng)目擬建立地球重力場(chǎng)法振動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，旨在解決低頻高加速度的量值溯源問(wèn)題。
風(fēng)力發(fā)電、導(dǎo)線舞動(dòng)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，由于振動(dòng)幅度極大（米級(jí)以上，甚至百米級(jí)），頻率極低（0.1Hz），所用傳感器的靈敏度很低（典型100mV/g），采集器的位數(shù)較低（典型12bit）。振動(dòng)臺(tái)方法，由于信噪比的限制難以校準(zhǔn)。而國(guó)外多采用重力進(jìn)行校準(zhǔn)，成本低、效率高，直接支撐了國(guó)外傳感器的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。而我國(guó)廠家由于校準(zhǔn)方法的限制，難以與國(guó)外產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。
補(bǔ)充激光絕對(duì)法振動(dòng)校準(zhǔn)的不足
國(guó)內(nèi)比對(duì)和國(guó)際比對(duì)中，都出現(xiàn)了由于重力分量造成的低頻靈敏度超差，而有些國(guó)家具備重力法絕對(duì)校準(zhǔn)的能力，避免了這一現(xiàn)象的發(fā)生。
6 廢止現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范的建議
本校準(zhǔn)規(guī)范是首次發(fā)布。