比较法低频振动标准装置量传过程中的不确定度影响因素分析

摘 要：本文通过运用河南省计量院建立的比较法低频振动标准装置在实际校准加速度传感器时对进行的不确定度评定过程进行整理分析。在各个不确定度来源的分量的影响下，较为系统地对不确定度进行了详细地评定，进一步确认了不确定度来源的分析可靠性和合理性，为今后计量检定工作的准确性提供了技术支撑。

关键词：比较法，不确定度来源，不确定度评定

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

0 引 言

加速度传感器是以压电材料为转换元件，将质量块感受的惯性力传递给压电材料，输出与加速度值成正比的电荷或电压信号的设备[1]。目前由于制造工艺成熟可靠、结构简单、工作稳定等优点，在军工航天、汽车安全测试、产品性能检测等领域已成为广泛应用的一种传感器。加速度传感器是重要的计量设备，需要定期用振动标准装置进行校准。校准人员需要根据客户的要求评定出校准的不确定度。但是在实际校准过程当中加速度传感器受到各种外界因素的影响，使得加速度传感器在不确定度评定中受到影响，从而不能反映校准机构的真实能力。本文以河南省计量测试科学研究院建立的比较法低频振动标准装置为基础，对加速度传感器校准过程中的不确定影响因素进行分析。

1 测量方法

由于加速度传感器的广泛使用，国家标准GB/ T 14412-2005《机械振动与冲击 加速度计的机械安装》中对加速度传感器的使用安装有明确的要求。国家计量检定规程JJG 233-2008《压电加速度计》中建议计量校准的安装用刚性连接[2]。文献指出用螺钉安装加速度计并应在加速度计与标准加速度计安装表面之间均匀涂抹润滑脂以增加接触刚度[3]。

本文所选用的计量标准为比较法低频振动标准装置。测量范围为：加速度0.015～10 m/s2；频率0.1～100 Hz。測量时将被校传感器与标准加速度传感器“背靠背”刚性连接在标准振动台上，在参考频率和参考加速度条件下确定被检加速度计灵敏度。被检加速度计的输出与所承受的加速度值之比即为参考灵敏度幅值。

2 比较法低频振动标准装置不确定分析

2.1 建立数学模型

选取8305型加速度计的灵敏度幅值S2按如下公式计算：

3 结 论

本文通过将压电加速度传感器按螺栓连接、带绝缘底座的螺栓连接以及蜂蜡连接3种方式安装在标准振动台面上，对不同安装形式下的频率响应进行实验验证。在不同安装方式下校准加速度传感器时对频率响应的影响巨大，同时对不确定的分析评定也有较大的影响[6]，所以加速度传感器检定人员应严格按照国家计量检定规程JJG 233-2008《压电加速度计》的要求方式进行安装，以期得到较好的校准结果。

本文是使用河南省计量院建立的比较法低频振动标准装置在实际校准加速度传感器时对不确定度评定过程进行整理分析，对比较法低频振动标准装置的不确定度来源进行了分析。测量结果表明，在各个不确定度来源的分量的影响下，较为系统地对不确定度进行了详细评定，进一步确认了不确定来源的分析可靠性和合理性，为今后计量检定工作的准确性提供了技术支撑，在提高以后加速度传感器校准的有效性以及实际的校准工作当中也能起到指导作用。

参考文献

袁希光.传感器技术手册[M].北京：国防工业出版社，1992：527.

周长华，马青亮，黄锋，等.不同安装方式对压电加速度计灵敏度的影响[J].自动化与信息工程，2014，35（2）：25-28.

唐国明.压电式加速度传感器安装谐振频率分析[J].传感器与微系统，2006，25（7）：24-26.

倪育才.实用测量不确定度评定[M].北京：中国计量出版社，2008.

测量不确定度评定与表示：JJF 1059—1999 [S]．

潘良明.压电加速度计校准时不同安装方式的比较[J].上海计量测试，2013（6）：15-17.

作者简介

李海滨，硕士，工程师，主要从事振动、转速计量方面的研究工作。

（责任编辑：张瑞洋）