JJG632—19891動(dòng)態(tài)力傳感器檢定規(guī)程本規(guī)程適用于新制造、使用中和修理后的壓電晶體力傳感器(以下簡(jiǎn)稱傳感器)的檢定。應(yīng)變式力傳感器的動(dòng)態(tài)性能按照本規(guī)程的動(dòng)態(tài)部分進(jìn)行檢定。其他類型的電測(cè)式動(dòng)態(tài)力傳感器可參照本規(guī)程進(jìn)行檢定。注:(1)指壓向、拉向和拉壓向的動(dòng)態(tài)力傳感器。(2)應(yīng)變式力傳感器的靜態(tài)檢定按國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程“負(fù)荷傳感器”JJG391—1985(試行)中的規(guī)定進(jìn)行。(3)對(duì)于不能靜態(tài)檢定的傳感器暫不包括在本規(guī)程中。1傳感器及其附件應(yīng)穩(wěn)固地放在盒(或箱)中,傳感器銘牌上應(yīng)標(biāo)明傳感器名稱、型號(hào)規(guī)格、編號(hào)、制造廠、出廠年月、量程和精度等。傳感器上應(yīng)標(biāo)明型號(hào)和編號(hào)。2傳感器的表面不應(yīng)有影響技術(shù)性能的疵病,連接電纜及附件應(yīng)齊全、完好。3基本技術(shù)指標(biāo)3.1靜態(tài)技術(shù)指標(biāo):額定力值、最大力值、電荷靈敏度、直線度、滯后、重復(fù)性、絕緣電阻、剛度、穩(wěn)定度、電容、靈敏閾、靈敏度溫度系數(shù),工作溫度范圍等13項(xiàng)。注:對(duì)內(nèi)裝放大器組件低阻輸出的傳感器,應(yīng)將電荷靈敏度、絕緣電阻、電容相應(yīng)改為電壓靈敏度、輸出阻抗和放電時(shí)間常數(shù)。3.2動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo)(分為時(shí)間域和頻率域指標(biāo))時(shí)間域:力的相對(duì)幅值準(zhǔn)確度、自振頻率(包括傳感器的自振頻率和傳感器安裝后系統(tǒng)的自振頻率)、上升時(shí)間。頻率域:工作頻率范圍、工作頻率范圍內(nèi)相對(duì)幅值準(zhǔn)確度和共振頻率。注:上升時(shí)間—在階躍力作用下傳感器的響應(yīng)第一次達(dá)到最終穩(wěn)態(tài)值的10%到90%所需的時(shí)間;自振頻率—傳感器有阻尼的自由振蕩頻率;共振頻率—傳感器在動(dòng)態(tài)力作用下幅值比達(dá)到峰值時(shí)的頻率。3.3生產(chǎn)廠一般應(yīng)給出每個(gè)傳感器的各項(xiàng)靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)和自振頻率、上升時(shí)間共15項(xiàng)指標(biāo)。計(jì)量部門一般應(yīng)檢定以下10項(xiàng)指標(biāo):電荷靈敏度Sq、直線度L、滯后H、重復(fù)性R、絕緣電阻IΩ、穩(wěn)定度Sb、靈敏度溫度系數(shù)Te、電容C自振頻率fr、上升時(shí)間tr。3.4由于檢定條件的限制,暫不能滿足以上要求時(shí),生產(chǎn)廠至少應(yīng)給出除穩(wěn)定度Sb、靈敏度溫度系數(shù)Te和上升時(shí)間tr之外的12項(xiàng)指標(biāo)。計(jì)量部門至少應(yīng)給出電荷靈敏度Sq、直線度L、滯后H、重復(fù)性R、絕緣電阻IΩ、自振頻率fr等6項(xiàng)指標(biāo)。3.5對(duì)使用中的傳感器,除以上規(guī)定應(yīng)給出的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)外,還應(yīng)根據(jù)具體條件和不同要求給出以下動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo)。時(shí)間域:力的相對(duì)幅值準(zhǔn)確度EAt、或傳感器安裝后JJG632—19892系統(tǒng)的自振頻率fsr;頻率域:工作頻率范圍B、工作頻率范圍內(nèi)相對(duì)幅值準(zhǔn)確度EAf、共振頻率fo。4等級(jí)劃分表1靜態(tài)特性等級(jí)劃分項(xiàng)目一二三四L/(%FS)±0.3±0.5±1.0±2.0H/(%FS)R/(%FS)T·(%·℃-1)±0.03±0.03±0.06—Sb/(%·年-1)±0.6±1.0±2.0±3.0表2動(dòng)態(tài)特性等級(jí)劃分項(xiàng)目一二三四EAt/(%)±2.0±3.0±5.0±10EAf/(%)±2.5±5.0±10±20注:對(duì)每個(gè)傳感器一般只給出EAt,或只給出EAf。5對(duì)新制造的傳感器產(chǎn)品按靜態(tài)特性劃分等級(jí)。對(duì)使用中的傳感器按靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性分別劃分等級(jí)。6傳感器的絕緣電阻IΩ,對(duì)于靜態(tài)一、二級(jí)的傳感器不小于1013Ω;對(duì)于靜態(tài)三、四級(jí)的傳感器不小于1012Ω。7傳感器其他有關(guān)技術(shù)特性(如非軸向力的影響、加速度效應(yīng)、過載特性等)應(yīng)滿足相應(yīng)技術(shù)文件(如國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、出廠說明書等)的要求。8環(huán)境條件JJG632—198938.1室溫(20±5)℃、相對(duì)濕度≤70%。8.2電源電壓220V(1+10%)。9安裝9.1傳感器的底面和安裝傳感器的支承面應(yīng)清潔、平滑。動(dòng)態(tài)性能檢定時(shí),在安裝表面涂一薄層潤(rùn)滑脂,有助于良好的接觸和提高接觸剛度。9.2動(dòng)態(tài)性能檢定時(shí),傳感器的安裝狀態(tài)應(yīng)與使用時(shí)的相同或類似,一般用螺栓、雙端螺栓連接固定。根據(jù)不同情況和要求,也可采用粘膠等方法固定。9.3傳感器的軸線與所加作用力的軸線相重合。使傾斜、偏心力影響減到最小。靜態(tài)檢定時(shí),傳感器上端應(yīng)加承壓墊。10連接導(dǎo)線連接導(dǎo)線采用低噪聲屏蔽電纜,電纜的長(zhǎng)度和類型應(yīng)與使用時(shí)的相類似,盡量用傳感器廠配用的電纜。傳感器到電荷放大器的連接頭和電纜必須保持清潔、干燥。電纜的絕緣電阻不低于所接傳感器的相應(yīng)指標(biāo)。11檢定各個(gè)等級(jí)傳感器的靜態(tài)力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的有關(guān)技術(shù)指標(biāo),應(yīng)優(yōu)于被檢傳感器相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)的3倍。12檢定各個(gè)等級(jí)傳感器的動(dòng)態(tài)力標(biāo)準(zhǔn)裝置的誤差es不可忽略(參看附錄2)。評(píng)定準(zhǔn)確度等級(jí)時(shí),應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)裝置的誤差估計(jì)到檢定結(jié)果中去。13動(dòng)態(tài)性能檢定采用參考測(cè)量系統(tǒng)時(shí),系統(tǒng)(包括安裝)的自振頻率至少為10/τs,或5/ts。其中τs、ts是校準(zhǔn)信號(hào)的脈沖持續(xù)時(shí)間和上升時(shí)間。注:脈沖持續(xù)時(shí)間—沖擊脈沖從基準(zhǔn)值上升到最大值,再下降到基準(zhǔn)值所需的時(shí)間(脈沖最大值的10%為基準(zhǔn)值)。14配用儀表和預(yù)熱14.1靜態(tài)性能檢定時(shí),傳感器和電荷放大器作為整體,配套一起檢定。指示儀表的準(zhǔn)確度指標(biāo)應(yīng)優(yōu)于該“整體”相應(yīng)指標(biāo)的3倍。14.2參考測(cè)量系統(tǒng)中,配用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)的二進(jìn)制位數(shù)不少于10bit,為保證測(cè)量精度,推薦采樣頻率不小于傳感器輸出最高頻率的20倍。14.3所用儀器應(yīng)有良好的接地,用同一接地點(diǎn)。14.4預(yù)熱檢定前必須對(duì)傳感器和配用的儀表通電預(yù)熱,預(yù)熱時(shí)間應(yīng)符合制造廠的規(guī)定。沒有明確規(guī)定的一般預(yù)熱不少于半小時(shí)。三檢定項(xiàng)目和檢定方法(一)首次靜態(tài)性能檢定15按照本規(guī)程第1、2條的要求進(jìn)行外觀檢查。16按照本規(guī)程第6條的要求,使用外加電壓100V的高阻表或靜電計(jì),測(cè)量傳感器端點(diǎn)間的絕緣電阻IΩ。417按以下程序檢定傳感器的受力特性17.1對(duì)照本規(guī)程“檢定條件”中的有關(guān)規(guī)定,檢查該檢定的條件是否與規(guī)定相符。17.2將傳感器放置到力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)上,連接導(dǎo)線,調(diào)整電荷放大器和指示儀表的量程和零點(diǎn),通電預(yù)熱。17.3預(yù)加載3次。每次加到額定力值,然后退回到零值。每次施加力值前,調(diào)好電荷放大器和指示儀表的零點(diǎn)。17.4通常以相同的增量施加遞增力值,直到額定值。所施加力值的級(jí)數(shù)應(yīng)選5~10級(jí)(不包括零值),每加一級(jí)力值后保持一定時(shí)間,一般取5s,再讀取輸出值。然后以同樣的方法施加遞減力值和讀取輸出值,直到零值,讀取零輸出值。17.5重復(fù)本規(guī)程第17.4的步驟進(jìn)行檢定,至少3次。每次開始施加遞增力值前,調(diào)好電荷放大器和指示儀表的零點(diǎn)。17.6按以下公式計(jì)算相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)額定輸出電荷靈敏度直線度滯后重復(fù)性式中:m—校準(zhǔn)循環(huán)的次數(shù);VnVnjnSqnL=×100〔%FS〕H=×100〔%FS〕R=×100〔%FS〕(1)(2)(3)(4)(5)Vnj—第j次(j=1,2,…,m)進(jìn)程測(cè)量時(shí)額定力值的輸出讀數(shù);G—電荷放大器被設(shè)定的衰減擋讀數(shù),N/V;D—電荷放大器被設(shè)定的歸一化讀數(shù),pC/N;Fn—額定力值;ΔVL—進(jìn)程平均校準(zhǔn)曲線與平均端點(diǎn)直線偏差的最大值;ΔVH—回程平均校準(zhǔn)曲線與進(jìn)程平均校準(zhǔn)曲線偏差的最大值;ΔVR—進(jìn)程重復(fù)校準(zhǔn)時(shí)各級(jí)力值點(diǎn)輸出極差的最大值。18按以下程序檢定靈敏度溫度系數(shù)18.1對(duì)照本規(guī)程“檢定條件”中的有關(guān)規(guī)定,檢查該檢定的條件是否與其規(guī)定相符。18.2將傳感器放置在裝有恒溫箱的力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)上,連接導(dǎo)線,調(diào)好電荷放大器和指示儀表的量程和零點(diǎn),通電預(yù)熱。18.3預(yù)加載3次。每次加到額定力值,然后退回到零值。每次施加力值前,調(diào)好電荷JJG632—19895放大器和指示儀表的零點(diǎn)。18.4施加額定力值,待力值達(dá)到后保持5s,讀取輸出值。然后退回到零值,保持5s。讀取零輸出值。重復(fù)3次。每次施加力值前,調(diào)好電荷放大器和指示儀表的零點(diǎn)。18.5升高恒溫箱的溫度,溫度變化速率10℃/h~20℃/h,達(dá)到傳感器工作溫度范圍的上限,保持30min,重復(fù)18.3~18.4的步驟。注:在恒溫箱的溫度達(dá)不到上限溫度時(shí),允許用低于上限的溫度進(jìn)行檢定。18.6下降恒溫箱的溫度,溫度變化速率10℃/h~20℃/h,達(dá)到傳感器工作溫度范圍的下限,保持30min,重復(fù)18.3~18.4的步驟。注:在恒溫箱的溫度達(dá)不到下限溫度時(shí),允許用高于下限的溫度進(jìn)行檢定。18.7升高恒溫箱的溫度,溫度變化速率10℃/h~20℃/h,達(dá)到常溫,保持30min,重復(fù)18.3~18.4的步驟。18.8按以下公式計(jì)算靈敏度溫度系數(shù)Teh=×100〔%/℃〕(6)Tel=×100〔%/℃〕(7)式中:Th,T,Tl———檢定時(shí)的上限溫度,常溫,下限溫度;Sqh,Sq,Sql—檢定時(shí)與Th,T,Tl相應(yīng)的傳感器電荷靈敏度。檢定結(jié)果處理時(shí),取Teh和Tel中絕對(duì)值較大的作為靈敏度溫度系數(shù)Te。注:當(dāng)由18.4和18.7計(jì)算所得的Sq不一致時(shí),用這兩次結(jié)果分別計(jì)算,取絕對(duì)值較大的作為最后的傳感器靈敏度溫度系數(shù)。18.9同一生產(chǎn)廠,相同型號(hào)和相同規(guī)格的同一批傳感器,其靈敏度溫度系數(shù)允許抽檢。抽檢率為10%(不得少于3個(gè)),按其劣者確定該批傳感器的相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)。(二)首次動(dòng)態(tài)性能檢定19時(shí)間域的技術(shù)性能JJG632—1989619.1對(duì)安裝的傳感器系統(tǒng),按使用要求的上升時(shí)間或脈沖持續(xù)時(shí)間進(jìn)行力的幅值性能檢定。19.1.1傳感器的安裝應(yīng)與使用時(shí)的相同或類似。19.1.2將使用中的傳感器及其測(cè)量系統(tǒng)作為整體進(jìn)行檢定。19.1.3對(duì)照本規(guī)程“檢定條件”中的有關(guān)規(guī)定,檢查該檢定的條件是否與規(guī)定相符。19.1.4調(diào)好配用的放大器和記錄儀表的各個(gè)擋位。對(duì)于電荷放大器,其靈敏度設(shè)定為已知的傳感器靜態(tài)靈敏度。將儀器通電預(yù)熱。19.1.5施加遞增的動(dòng)態(tài)力值,讀取(或打印)標(biāo)準(zhǔn)參考測(cè)量系統(tǒng)和被檢傳感器測(cè)量系統(tǒng)的輸出值及輸出波形的脈沖持續(xù)時(shí)間或上升時(shí)間。19.1.6施加的動(dòng)態(tài)力值應(yīng)覆蓋被檢傳感器的額定范圍或欲使用范圍。力值級(jí)數(shù)不得少于5級(jí),在每一級(jí)動(dòng)態(tài)力值附近至少做3次。19.1.7根據(jù)以下公式計(jì)算力的相對(duì)幅值準(zhǔn)確度EAt:eAti=×100〔%〕(8)eAt=eAtimax(i=1,2, ,n)(9)EAt=±(es)2+(eAt)2(10)式中:eAti—第i點(diǎn)校準(zhǔn)力值的相對(duì)幅值誤差;Fci—被檢傳感器測(cè)量系統(tǒng)第i點(diǎn)輸出所對(duì)應(yīng)的力值;注:對(duì)應(yīng)變式力傳感器取靜態(tài)平均端點(diǎn)直線上對(duì)應(yīng)的力值。Fri—參考測(cè)量系統(tǒng)第i點(diǎn)輸出所對(duì)應(yīng)的力值;eAt—被檢傳感器力的最大相對(duì)幅值誤差;n—校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù);es—標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度。19.2傳感器自振頻率fr和上升時(shí)間tr的檢定19.2.1對(duì)照本規(guī)程“檢定條件”的有關(guān)規(guī)定,檢查該檢定的條件是否與其規(guī)定相符。19.2.2對(duì)被檢傳感器施加脈沖函數(shù)或階躍函數(shù)的力信號(hào),響應(yīng)是阻尼衰減振蕩的瞬變過程,記錄(或儲(chǔ)存)響應(yīng)信號(hào),并讀取上升時(shí)間tr(施加階躍力時(shí))。至少重復(fù)3次。19.2.3對(duì)記錄(或儲(chǔ)存)的阻尼衰減振蕩信號(hào)進(jìn)行分析,將各階振蕩頻率分開(可用譜分析方法),具有較大幅值的最低振蕩頻率為傳感器自振頻率fr。19.2.4計(jì)算自振頻率標(biāo)稱值frn與實(shí)測(cè)值fr的相對(duì)差值ef:ef=×100〔%〕(11)19.2.5同一生產(chǎn)廠,相同型號(hào)和相同規(guī)格的同一批傳感器的自振頻率允許抽檢,抽檢率為10%(不得少于5個(gè))。按其劣者確定該批傳感器的相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)。JJG632—1989719.3傳感器安裝后系統(tǒng)的自振頻率fsr的檢定19.3.1傳感器按使用要求安裝。19.3.2重復(fù)19.2.1條的步驟。19.3.3對(duì)被檢傳感器系統(tǒng)施加脈沖力值,記錄(或儲(chǔ)存)系統(tǒng)的衰減阻尼振蕩信號(hào)。19.3.4重復(fù)19.2.3條的步驟,用同樣的方法確定傳感器安裝后系統(tǒng)的自振頻率fsr。20頻率域的技術(shù)性能20.1用瞬態(tài)力信號(hào)源激勵(lì)20.1.1對(duì)被檢定的傳感器測(cè)量系統(tǒng)在與使用相同或類似的狀態(tài)下進(jìn)行檢定。20.1.2對(duì)被檢傳感器及其測(cè)量系統(tǒng)作為整體進(jìn)行檢定。20.1.3對(duì)照本規(guī)程“檢定條件”中的有關(guān)規(guī)定,檢查該檢定的條件是否與規(guī)定相符。20.1.4調(diào)好配用的放大器和記錄儀表各個(gè)擋位。對(duì)于電荷放大器靈敏度設(shè)定為已知的傳感器靜態(tài)靈敏度。將儀器通電預(yù)熱。20.1.5施加動(dòng)態(tài)力值,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)參考測(cè)量系統(tǒng)和被檢傳感器測(cè)量系統(tǒng)的輸出進(jìn)行打印(或儲(chǔ)存)或?qū)崟r(shí)處理。20.1.6施加動(dòng)態(tài)力的級(jí)數(shù)一般應(yīng)在被檢傳感器額定范圍或欲使用范圍內(nèi)選定高、中、低3種力值,在每一級(jí)動(dòng)態(tài)力值附近至少做3次。注:在選定高力值時(shí)須考慮校準(zhǔn)中的過沖量不要超過額定力值。20.1.7將參考測(cè)量系統(tǒng)的信號(hào)作為輸入x(n)(n為采樣點(diǎn)數(shù)),被檢傳感器測(cè)量系統(tǒng)的信號(hào)作為輸出y(n)進(jìn)行信號(hào)(或數(shù)據(jù))處理,經(jīng)快速傅立葉變換(FFT),計(jì)算頻率域的傳遞函數(shù),計(jì)算公式如下H(k)==R(k)+jI(k)其中GXY(k)=X(k)*·Y(k)GXX(k)=X(k)*·X(k)而X(k)=x(n)e-(2jπnk/N)Y(k)=y(n)e-(2jπnk/N)k=0,1,…,N-1式中:GXY(k)—互功率譜;GXX(k)—自功率譜;X(k)—x(n)的傅立葉變換;X(k)*—X(k)的共軛復(fù)函數(shù);Y(k)—y(n)的傅立葉變換;(12)(13)(14)(15)(16)JJG632—19898R(k),I(k)———H(k)的實(shí)部、虛部;k離散頻率點(diǎn)數(shù)。20.1.8按以下公式計(jì)算頻率域技術(shù)指標(biāo)幅頻特性:A(k)=H(k)=〔R(k)〕2+〔I(k)〕2(17)相頻特性:Φ(k)=tan-1(18)由(17)式確定被檢傳感器測(cè)量系統(tǒng)的工作頻率范圍B和共振頻率fo。在工作頻率范圍B內(nèi)相對(duì)幅值準(zhǔn)確度EAf:eAf=-1×100%(19)EAf=±(es)2+(eAf)2(20)式中:eAf—在工作頻率范圍B內(nèi)最大相對(duì)幅值誤差;A(0)—頻率等于零時(shí)的相對(duì)幅值;A(km)—在工作頻率范圍B內(nèi)相對(duì)幅值誤差最大時(shí)的相對(duì)幅值;km—在工作頻率范圍B內(nèi)具有最大相對(duì)幅值誤差的離散頻率點(diǎn)。20.2用正弦力信號(hào)源激勵(lì)20.2.1被檢傳感器及其測(cè)量系統(tǒng)與使用時(shí)相同或類似的狀態(tài)下進(jìn)行檢定。20.2.2對(duì)照本規(guī)程“檢定條件”中的有關(guān)規(guī)定,檢查該檢定的條件是否與其規(guī)定相20.2.3在力值不變的情況下改變頻率,在要求的范圍內(nèi)選取頻率校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)不得少于7個(gè)點(diǎn)。每點(diǎn)重復(fù)3次。20.2.4檢定結(jié)果將各頻率點(diǎn)所測(cè)得的幅值與相應(yīng)的參考量輸出幅值進(jìn)行歸一化處理得到幅頻特性,由此確定被檢傳感器測(cè)量系統(tǒng)的工作頻率范圍B和共振頻率fo,由20.1.8中公式(19)、(20)計(jì)算工作頻率范圍B內(nèi)相對(duì)幅值準(zhǔn)確定EAf。(三)隨后檢定21傳感器(產(chǎn)品)進(jìn)行隨后檢定時(shí),按本規(guī)程中的15,16,17和19.2的項(xiàng)目和步驟進(jìn)行。由檢定計(jì)算結(jié)果得到IΩ,L,H,R,Sq和fr。穩(wěn)定度Sb按下式計(jì)算:Sb=×100〔%/年〕(21)式中:Sq1—上次檢定的傳感器電荷靈敏度;Sq2—本次檢定的傳感器電荷靈敏度。JJG632—1989922對(duì)使用中的傳感器除21條規(guī)定的檢定項(xiàng)目外,按19.1、19.3和20中的項(xiàng)目和步驟進(jìn)行檢定。四檢定結(jié)果的處理和檢定周期23首次檢定結(jié)果23.1對(duì)新制造的傳感器,根據(jù)檢定結(jié)果確定等級(jí),發(fā)給檢定證書,證書中一般給出Sq,L,H,R,IΩ,C,Te,fr,tr等9項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。23.2對(duì)第一次使用的傳感器,根據(jù)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能檢定結(jié)果分別確定等級(jí),發(fā)給檢定證書。證書中除23.1中規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)外,還應(yīng)給出EAt(和eAt),或幅頻特性數(shù)據(jù),B,fo,EAf(和eAf)。24隨后檢定結(jié)果24.1傳感器經(jīng)隨后檢定所得到的Sq,L,H,R,IΩ,C,fr,tr,Sb同上一次檢定的Te,確定傳感器等級(jí),發(fā)給證書。24.2對(duì)使用中的傳感器經(jīng)隨后檢定,根據(jù)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能檢定結(jié)果分別確定等級(jí),發(fā)給檢定證書。證書中除24.1規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)外,還應(yīng)給出EAt(和eAt),或幅頻特性數(shù)據(jù),B,fo,EAf(和eAf)。25檢定周期一般為1年。10(2)(2)標(biāo)準(zhǔn)裝置的激勵(lì)(輸入)信號(hào)(一)瞬變信號(hào)1鐘形脈沖信號(hào)(高斯函數(shù))(1)f(t)=Ee-()2(1)a=0.3295如圖1所示。落錘式?jīng)_擊力裝置等可以產(chǎn)生沖擊脈沖信號(hào)。圖1鐘形脈沖信號(hào)2截平的斜變信號(hào)(?K?τtR(t)(?K?τt(0≤t<τ0)(t≥τ0)如圖2所示,液壓式快啟伐門裝置等可以產(chǎn)生截平的斜變信號(hào)。圖2截平的斜變信號(hào)113階躍信號(hào)(0≤t<t0)(t>t0)U(t-t0)(0≤t<t0)(t>t0)如圖3所示,激波管校準(zhǔn)裝置可以產(chǎn)生階躍力信號(hào)。圖3階躍信號(hào)(二)正弦信號(hào)正弦信號(hào)的函數(shù)表達(dá)式:f(t)=Ksin(ωt+θ)式中,角頻率ω與周期T、頻率f滿足下列關(guān)系式:ω2πf如圖4所示,校準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)等可以生產(chǎn)正弦力信號(hào)。(3)(4)(5)圖4正弦信號(hào)12附錄2落錘式動(dòng)態(tài)力標(biāo)準(zhǔn)裝置1裝置的組成落錘式動(dòng)態(tài)力標(biāo)準(zhǔn)裝置可分為三部分:沖擊力源、標(biāo)準(zhǔn)參考測(cè)量系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)。檢定裝置框圖如下:圖5檢定裝置框圖2主要結(jié)構(gòu)和原理落錘式?jīng)_擊力源盡量采用整體結(jié)構(gòu),剛性好。重錘質(zhì)量均勻、集中,認(rèn)為是剛體,從而保證沖擊力波形光滑、頻響較高。標(biāo)準(zhǔn)沖擊加速度計(jì)安裝在重錘上,被檢傳感器安裝在砧子上,如圖6所示。重錘自由下落作用在被檢傳感器上,此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)參考測(cè)量系統(tǒng)和被檢傳感器測(cè)量系統(tǒng)同時(shí)、分別響應(yīng),將響應(yīng)信號(hào)記錄(顯示、打印或儲(chǔ)存)和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。該裝置經(jīng)6年多的使用圖6結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖13和比較試驗(yàn)表明其性能穩(wěn)定、可靠,精度不變。3主要技術(shù)指標(biāo)量程幅值上升時(shí)間幅值不確定度500N~1MN≥0.3ms(10%~90%)±2.0%(誤差分析部分略)14附錄3單自由度二階線性系統(tǒng)力傳感器從理論上講屬單自由度二階線性系統(tǒng),運(yùn)動(dòng)方程:(1)m+c0+k0x=f(t)(1)如圖7所示,上式可改寫為(2)++x=f)(2)圖7單自由度二階線性系統(tǒng)示意圖(3)(4)其中k0=mω(3)(4)ξ=c0式中:ωn—傳感器的固有頻率,也稱自然頻率,即無阻尼自由振蕩頻率;ξ阻尼比。傳遞函數(shù): 1/k(5)H(jω)=1-2 1/k(5)H(jω)=其中幅頻特性:15相頻特性:(1-z2)(1-z2)2+4ξ2z2(6)Φ(ω)=arctan(7)式中:z。實(shí)際上力傳感器一般都是多自由度的,都不止一個(gè)共振頻率。但最重要的是最低的共振頻率,稱為主振頻率。如果主振頻率占支配地位,則在低于主振頻率的頻率范圍內(nèi),可近似地看作是單自由度二階線性系統(tǒng)。JJG632—198916附錄4壓電晶體力傳感器電容測(cè)試方法在室溫下要求在低激勵(lì)電壓、頻率800Hz~1000Hz時(shí)進(jìn)行測(cè)試。一般用數(shù)字電容表測(cè)量傳感器端點(diǎn)間的電容。數(shù)字電容表的技術(shù)指標(biāo)(以MI-303為例):激勵(lì)電壓:2.8V頻率:800Hz顯示:液晶3位溫度:0~40℃相對(duì)濕度:<80%測(cè)量精確度:<10%JJG632—198917附錄5壓電晶體力傳感器靈敏閾的測(cè)試方法傳感器的“靈敏閾”是按國(guó)家檢定規(guī)程“常用計(jì)量名詞術(shù)語及定義JJG1001—1982(試行)”中的規(guī)定,指引起儀表示值可察覺變化的被測(cè)量的最小變化值。設(shè)定傳感器和電荷放大器在小量程(50N,100N,…)時(shí)輸出最大,如10V。可將放大器歸一化擋調(diào)到10pC/N、衰減擋調(diào)到100mV/N。傳感器在有預(yù)負(fù)荷情況下進(jìn)行微量加載,將0.1N,0.05N,0.02N或0.01N重的砝碼加在承壓面上(或從承壓面上卸下來),便可得到示值變化時(shí)相應(yīng)被測(cè)量的最小變化。JJG632—19891819JJG632—198920附錄8傳感器動(dòng)態(tài)技術(shù)送檢單位:制造廠:傳感器名稱增益CH1CH2序號(hào)落高/cm墊層mm/沖擊次數(shù)TC(CH1)靈敏度/V采樣時(shí)間/μs零點(diǎn)最大值最小值上升時(shí)間/ms磁帶數(shù)字量電壓