北京市地方計(jì)量技術(shù)規(guī)范

JJF（京）108-2023

光纖光柵傳感器溫度、壓力參數(shù)校準(zhǔn)規(guī)范

CalibrationSpecificationforTemperatureand

PressureParametersofFiberGratingSensor

2023-5-22發(fā)布2023-7-1實(shí)施

北京市市場監(jiān)督管理局發(fā)布

JJF(京)108-2023

光纖光柵溫度、壓力傳感器校準(zhǔn)規(guī)范

1范圍

本規(guī)范適用于各類光纖光柵傳感器溫度、壓力參數(shù)計(jì)量性能的校準(zhǔn)。

2引用文件

GB/T2421.1-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)概述和指南

3名詞術(shù)語

3.1光纖光柵傳感器FiberBragggratingsensor

利用光纖光柵的敏感性來測量溫度、壓力等物理參數(shù)的傳感器。

3.2溫度重復(fù)性Temperaturerepeatability

同一觀測者在同一溫度下進(jìn)行重復(fù)測量所得結(jié)果之間的一致程度。

4概述

光纖光柵傳感器是監(jiān)測各種動(dòng)態(tài)或靜態(tài)信號(hào)如溫度、壓力、應(yīng)變、機(jī)械波等

物理參數(shù)的重要傳感器。光纖光柵是利用光纖中的光敏性制成的，所謂光纖中的

光敏性是指激光通過摻雜光纖時(shí)，光纖的折射率將隨光強(qiáng)的空間分布發(fā)生相應(yīng)變

化的特性。寬帶光進(jìn)入光纖，經(jīng)過光柵反射回特定波長的光，通過測量光柵反射

波長，換算被測體溫度、應(yīng)變等物理量。

5計(jì)量特性

5.1溫度示值誤差

光纖光柵傳感器溫度示值誤差應(yīng)不超過±0.5℃。

5.2溫度重復(fù)性

溫度重復(fù)性應(yīng)小于0.5%。

5.3壓力示值誤差

壓力示值誤差應(yīng)不超過±1%（按量程的百分?jǐn)?shù)計(jì)算）。

注：以上指標(biāo)不作為合格性判定。

6校準(zhǔn)條件

6.1環(huán)境條件

6.1.1環(huán)境溫度：（15～35）℃；環(huán)境濕度：（25～75）%RH

1

JJF(京)108-2023

[電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)概述和指南（GB/T2421.1-2008）]

6.1.2當(dāng)電測儀器設(shè)備對環(huán)境條件另有要求時(shí)，應(yīng)滿足其規(guī)定的要求。

注：如不能滿足上述條件應(yīng)考慮因此引入的不確定度。

6.2測量標(biāo)準(zhǔn)

6.2.1溫度測量標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備

標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備見表1。

表1標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備

序號(hào)設(shè)備名稱技術(shù)要求用途備注

鉑電阻溫溫度標(biāo)準(zhǔn)

1二等標(biāo)準(zhǔn)

度計(jì)器也可使用

與標(biāo)準(zhǔn)鉑滿足要求

電阻溫度的其他測

2電測設(shè)備

相對誤差不大于計(jì)配套使量標(biāo)準(zhǔn)

用

測溫范圍-40℃～100℃

溫度均勻也可使用

0.02℃

性滿足校準(zhǔn)

提供恒定

3恒溫槽溫度波動(dòng)要求的其

0.02℃/10min溫度源

度他恒溫設(shè)

深×直徑：25cm×15cm，或者容積是備

恒溫區(qū)域

被校傳感器體積的5倍以上

6.2.2壓力測量標(biāo)準(zhǔn)

壓力測量標(biāo)準(zhǔn)器可選用補(bǔ)償式微壓計(jì)、數(shù)字壓力計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)壓力發(fā)生器或其他

符合要求的壓力標(biāo)準(zhǔn)器對光纖光柵傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)器允許誤差絕對值不超

過被校儀表最大允許誤差絕對值的1/3。

7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法

7.1校準(zhǔn)項(xiàng)目

校準(zhǔn)項(xiàng)目包括溫度示值誤差、溫度重復(fù)性、壓力示值誤差。

7.2校準(zhǔn)方法

7.2.1外觀及解調(diào)器檢查

傳感器外觀應(yīng)光潔、無銹斑及裂痕，各部分應(yīng)連接牢固光纖引線應(yīng)無損，

標(biāo)示應(yīng)清晰。傳感器應(yīng)配備可完成光纖光柵傳感器的信號(hào)采集并進(jìn)行輸出的設(shè)

備。

7.2.2溫度示值誤差、溫度重復(fù)性的校準(zhǔn)

2

JJF(京)108-2023

7.2.2.1校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備

a）開啟電測設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)間至少20min或滿足其使用說明書的要求。

b）按恒溫槽使用說明書的要求使其處于正常工作狀態(tài)，并保證工作區(qū)域的液面處

于規(guī)定的位置。

c）調(diào)制解調(diào)器開機(jī)預(yù)熱。

7.2.2.2溫度示值誤差的校準(zhǔn)過程

a）測量溫度點(diǎn)一般選擇傳感器的下限值、中間值和上限值，也可根據(jù)用戶需要選

擇實(shí)際常用的溫度點(diǎn)。為保證示值有效，所選溫度點(diǎn)偏離環(huán)境溫度至少10℃。

b）將傳感器與調(diào)制解調(diào)器相連，使其處于正常工作狀態(tài)。將傳感器與標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻

溫度計(jì)一同放入恒溫槽，浸沒深度不小于25cm。

c）將恒溫槽設(shè)定在下限溫度，待恒溫槽溫度穩(wěn)定，實(shí)際溫度最大偏差不超過±

0.2℃時(shí)（以標(biāo)準(zhǔn)器為準(zhǔn)），穩(wěn)定10min，分別讀取標(biāo)準(zhǔn)器的溫度示值和調(diào)制解調(diào)

器顯示的溫度示值，每2min讀取一次，連續(xù)測量5次。在測量過程中，恒溫槽溫

度變化不超過0.05℃。

d）根據(jù)上述測量要求，依次測量中間溫度和上限溫度時(shí)標(biāo)準(zhǔn)器和調(diào)制解調(diào)器

的溫度示值。

7.2.2.3溫度重復(fù)性的校準(zhǔn)

將傳感器放入恒溫槽內(nèi)，設(shè)置恒溫槽溫度至60℃，待溫度穩(wěn)定20min后記錄

傳感器示值，然后將傳感器取出在室溫環(huán)境下回復(fù)10min后再次放入恒溫槽內(nèi)讀

數(shù)。重復(fù)試驗(yàn)6次，在此期間要求標(biāo)準(zhǔn)器讀數(shù)波動(dòng)不得超過0.05℃。

7.2.3壓力校準(zhǔn)

7.2.3.1壓力校準(zhǔn)點(diǎn)的選擇

壓力傳感器校準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)量一般不少于5個(gè)點(diǎn)（包括零點(diǎn)、壓力傳感器測量上

限），均勻分布在量程范圍內(nèi)，也可以根據(jù)客戶要求選取。

7.2.3.2校準(zhǔn)過程

校準(zhǔn)時(shí)，通過壓力發(fā)生器產(chǎn)生壓力，由零點(diǎn)開始校準(zhǔn)，逐漸平穩(wěn)加壓到各個(gè)

校準(zhǔn)點(diǎn)，直至測量上限；然后由測量上限開始，逐漸平穩(wěn)降壓到各校準(zhǔn)點(diǎn)，直至

零點(diǎn)，每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)壓力穩(wěn)定后，分別讀取并記錄標(biāo)準(zhǔn)器示值和壓力傳感器示值，

此為一個(gè)循環(huán)。壓力校準(zhǔn)應(yīng)進(jìn)行正反行程的三個(gè)循環(huán)校準(zhǔn)。

7.3數(shù)據(jù)處理

3

JJF(京)108-2023

7.3.1溫度示值誤差

=(1)

(2)

(3)

式中：

—溫度示值誤差，℃；

—傳感器讀數(shù)平均值，℃；

—標(biāo)準(zhǔn)器讀數(shù)平均值，℃；

7.3.2溫度重復(fù)性

×100%

式中：

S—溫度重復(fù)性

—第i次傳感器溫度示值，℃；

—傳感器溫度示值的平均值，℃；

—測量次數(shù)；

—傳感器的量程，℃。

7.3.3壓力示值誤差

壓力傳感器各校準(zhǔn)點(diǎn)示值誤差按公式（4）計(jì)算：

?p=pp

ii0i（4）

p

式中：i—第i個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的壓力示值誤差，Pa；

p

i—第i個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的壓力示值，Pa；

p

0i—第i個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)器示值，Pa。

4

JJF(京)108-2023

傳感器壓力示值誤差取所有校準(zhǔn)點(diǎn)中示值誤差絕對值最大者。

8校準(zhǔn)結(jié)果的表達(dá)

校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書上反映。校準(zhǔn)證書應(yīng)至少包括以下信息：

a)標(biāo)題：“校準(zhǔn)證書”；

b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址；

c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)（如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同）；

d)證書的唯一性標(biāo)識(shí)（如編號(hào)），每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識(shí)；

e)客戶的名稱和地址；

f)被校對象的描述和明確標(biāo)識(shí)；

g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期，如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí)，應(yīng)說明被校對

象的接收日期；

h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性應(yīng)用有關(guān)時(shí)，應(yīng)對被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說

明；

i)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí)，包括名稱及代號(hào)；

j)本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明；

k)校準(zhǔn)環(huán)境的描述；

l)各校準(zhǔn)項(xiàng)目檢查結(jié)果的說明；

m)對校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明；

n)校準(zhǔn)證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí)；

o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校對象有效的聲明；

p)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)制證書的聲明。

9復(fù)校時(shí)間間隔

復(fù)校時(shí)間的間隔是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決

定的，因此，用戶可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時(shí)間間隔。

建議復(fù)校時(shí)間間隔最長不超過一年，使用特別頻繁時(shí)應(yīng)適當(dāng)縮短。

5

JJF(京)108-2023

附錄A

光纖光柵溫度、壓力傳感器校準(zhǔn)原始記錄格式

記錄編號(hào)：

委托單位：樣品名稱:

制造廠：型號(hào)規(guī)格：

環(huán)境溫度℃濕度%RH出廠編號(hào)：

校準(zhǔn)地點(diǎn)：外觀檢查：

主要計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器

最大允許誤

證書編號(hào)及

名稱型號(hào)規(guī)格差/準(zhǔn)確度等儀器編號(hào)有效期

溯源單位

級/不確定度

1.溫度示值誤差：

校準(zhǔn)溫度(℃)校準(zhǔn)溫度(℃)

次數(shù)標(biāo)準(zhǔn)器示值(℃)傳感器示值(℃)次數(shù)標(biāo)準(zhǔn)器示值(℃)傳感器示值(℃)

(℃)(℃)

11

22

33

44

55

平均值平均值

示值誤差(℃)示值誤差(℃)

示值誤差擴(kuò)展不確定度U，k=2示值誤差擴(kuò)展不確定度U，k=2

6

JJF(京)108-2023

2.溫度重復(fù)性：

次數(shù)傳感器示值（℃）平均值（℃）

1

2

3

4

5

6

溫度重復(fù)性：%

3.壓力示值誤差：

計(jì)量單位（）

第一次第二次第三次示值誤差擴(kuò)

示值

標(biāo)準(zhǔn)值正行反行正行反行正行反行展不確定度

誤差

程程程程程程U，k=2

校準(zhǔn)員：___________核驗(yàn)員：__________

校準(zhǔn)日期：___________簽發(fā)日期：___________

7

附錄B

校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式

1.溫度示值誤差（單位：℃）

校準(zhǔn)溫度示值誤差不確定度

2.溫度重復(fù)性：%

3.壓力示值誤差（單位：）

壓力標(biāo)準(zhǔn)值示值誤差不確定度

復(fù)校時(shí)間間隔建議：年

———（以下空白）———

8

附錄C

光纖光柵溫度、壓力傳感器溫度示值誤差校準(zhǔn)不確定度評定實(shí)例

C.1概述

C.1.1測量方法：

用二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)和配套數(shù)字多用表作為標(biāo)準(zhǔn)器，采用比較法校準(zhǔn)

光纖光柵溫度壓力傳感器。操作本規(guī)范7.2.2的要求，選擇60℃作為校準(zhǔn)點(diǎn)。

C.1.2主要標(biāo)準(zhǔn)器:二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)、數(shù)字多用表（最大誤差）和

恒溫槽。

C.1.3被校對象：光纖光柵溫度壓力傳感器，解調(diào)器顯示分辨率為0.1℃。

C.2數(shù)學(xué)模型

=

式中：

—溫度示值誤差，℃；

—傳感器讀數(shù)平均值，℃；

—標(biāo)準(zhǔn)器讀數(shù)平均值，℃。

C.3不確定度來源和傳播公式

C.3.1不確定度來源

C.3.1.1被校傳感器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

被校光纖光柵傳感器測量重復(fù)性導(dǎo)致相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

C.3.1.2標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)量值溯源、配套電測儀器本身誤差、標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)穩(wěn)

定性及恒溫槽溫場的不勻均也會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

C.3.2傳播公式

傳播公式中的各分量可認(rèn)為彼此獨(dú)立，所以被校光纖光柵傳感器溫度示值誤

差的測量不確定度傳播率為:

C.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

C.4.1t引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

9

被校光纖光柵傳感器溫度測量重復(fù)性引入的不確定度

采用A類評定方法，以60℃為例，在恒溫槽穩(wěn)定后，對傳感器進(jìn)行6次獨(dú)

立重復(fù)測量，從其顯示儀表上讀取6次顯示值，記為、、……,

平均值記為。測量結(jié)果見表C.1。

表C.1

i（次數(shù)）（℃）i（次數(shù)）（℃）i（次數(shù)）（℃）

160.0360.0560.3

260.1460.2660.2

由公式：

計(jì)算得算術(shù)平均值t的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s()=0.05℃。則由6次獨(dú)立重復(fù)測量

引人的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量==0.05℃

C.4.2引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

C.4.2.1標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)量值溯源引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)在60℃時(shí)的擴(kuò)展不確定度U=3mK，k=2。

則標(biāo)準(zhǔn)不確定度=3mK/2=1.5mK=0.0015℃

C.4.2.2配套電測設(shè)備引入的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

配套電測設(shè)備的最大潤徐誤差為±，60℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)

的電阻比變化率

，帶來的溫度誤差為

=0.02（℃）

按均勻分布，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

=0.02/=0.012(℃)

10

C.4.2.3標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)穩(wěn)定性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

直接使用檢定證書中的水三相點(diǎn)值，帶來的最大變化8mK，為均勻分布，則

標(biāo)準(zhǔn)不確定度為=0.008/=0.005(℃)

C.4.2.4恒溫槽不均勻引入的不確定度

在60℃時(shí)，恒溫槽溫場均勻性不超過0.02℃，為均勻分布，則標(biāo)準(zhǔn)不確定

度為

=0.02/=0.012℃

C.5合成不確定度計(jì)算

標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表見表C.2

表C.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表

序號(hào)不確定度來源分布標(biāo)準(zhǔn)不確定度/℃

1被校光纖光柵傳感器溫度測量重復(fù)性引入的不確定度0.05

2標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)量值溯源引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度正態(tài)0.002

3配套電測設(shè)備引入的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)不確定度均勻0.012

4標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)穩(wěn)定性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度均勻0.005

5恒溫槽不均勻引入的不確定度均勻0.012

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度（）0.053

C.6擴(kuò)展不確定度的評定

取k=2，則=2×0.053≈0.2

11

附錄D

光纖光柵溫度、壓力傳感器壓力示值誤差校準(zhǔn)不確定度評定實(shí)例

D.1概述

D.1.1被校計(jì)量器具

名稱：光纖光柵溫度壓力傳感器（壓力參數(shù)）

測量范圍：（200～4000）kPa。

D.1.2標(biāo)準(zhǔn)器

配套設(shè)備見表D.1。

表D.1標(biāo)準(zhǔn)器

名稱現(xiàn)場全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀

準(zhǔn)確度等級0.02級

測量范圍（0～4）MPa

D.1.3校準(zhǔn)環(huán)境條件

校準(zhǔn)時(shí)環(huán)境溫度：21.0℃，相對濕度：54%，大氣壓：100.730kPa。

D.2測量結(jié)果

光纖光柵溫度壓力傳感器壓力示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果見表D.2。

表D.2壓力計(jì)校準(zhǔn)結(jié)果

計(jì)量單位（kPa）

第一次第二次第三次示值誤差擴(kuò)

標(biāo)準(zhǔn)值示值誤差展不確定度

正行程反行程正行程反行程正行程反行程U，k=2

200202.1203.5203.9202.6202.5201.0+3.92.5

10001001.71001.01000.41002.61000.71003.0+3.02.5

20002001.92002.52000.22001.72001.92002.4+2.52.5

30002999.83001.83001.33003.43001.73003.8+3.82.5

40004001.84003.64001.64003.14001.34001.5+3.62.5

D.3不確定度分析

D.3.1數(shù)學(xué)模型

依據(jù)本規(guī)范，光纖光柵溫度壓力傳感器壓力示值誤差是在所要求的校準(zhǔn)條件

12

下，用現(xiàn)場全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀作標(biāo)準(zhǔn)器，以測量被校光纖光柵溫度壓力傳感器壓

力示值誤差為例，進(jìn)行不確定度評定。（如式（D.1））

?piiip=p0（D.1）

p

式中：i—第i個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的壓力示值誤差，kPa；

p

i—第i個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的壓力示值，kPa；

p

0i—第i個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)器示值，kPa。

D.3.2不確定度來源

a)被校傳感器的示值pi引入的不確定度分量up(i)

b)標(biāo)準(zhǔn)器的壓力值p0i引入的不確定度分量up()0i

D.3.3不確定度分量的評定

D.3.3.1輸入量pi的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量up(i)的評定

a)被校傳感器重復(fù)性引入的不確定度分量up

(i1)

對被校光纖光柵溫度壓力傳感器在2000kPa處重復(fù)測量10次，其測得值如表

D.3所示。

表D.3

測量次10次測量

數(shù)12345678910

示值

2002.2004.2003.2000.2002.2003.2003.2001.2001.2002.

（kPa

8248792610

）

n2

∑(pi-p)

u(p)=i=1.16kPa

i1(n-1)

b)被校傳感器分辨力引入的不確定度分量up(i2)

儀表分辨力引入的誤差區(qū)間的半寬為分辨力的1/2，取均勻分布（分辨力為

0.1kPa）

0.1

u(p)==0.0289kPa

i223

13

c)標(biāo)準(zhǔn)不確定度up(i)的確定

22

u(pi)=u(pi1)+u(pi2)=1.16kPa

對公式（式C.1）求偏導(dǎo)，得到up(i)的靈敏度系數(shù)cp(i)=1

D.3.3.2輸入量p0i的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量up()0i的評定

根據(jù)檢定證書，現(xiàn)場全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀的測量范圍為（0～4）MPa，準(zhǔn)確度等

級為0.02級，其最大允許誤差=40000.02%=0.8kPa，則置信區(qū)間半寬度

a=0.8kPa，服從均勻分