JJF××××—××××標準角振動臺校準規范范圍本規范適用于頻率范圍0.1Hz~1.2kHz、角加速度幅值范圍0.01rad/s2~3000rad/s2的標準角振動臺的校準，其他頻率范圍或角加速度幅值范圍的標準角振動臺參照執行。引用文件本規范引用下列文件：JJF1156振動沖擊轉速計量術語及定義GB/T20485.15/ISO16063-15振動與沖擊傳感器校準方法第15部分：激光干涉法角振動絕對校準凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規范。術語JJF1156界定的以及下列術語、定義和符號適用于本規范。3.1角振動臺徑向振動比radialvibrationratioforangularvibrationexciter：對角振動臺臺面徑向振動程度的度量。測試時應使用三向加速度計安裝在臺面中心，垂直于回轉軸的兩個方向加速度幅值的最大值與激光干涉儀測量點處切線方向的加速度幅值的比值。概述標準角振動臺主要由以高精度回轉空氣軸承作為動圈支撐的角振動臺、功率放大器和控制測量系統等組成。標準角振動臺產生標準正弦角運動激勵，一般采用激光干涉法或精密光柵進行絕對法測量，用于校準角振動傳感器和角振動測量儀器。其中角振動臺按驅動方式可分為兩種：電動式角振動臺和基于無刷電動機的角振動臺。電動式角振動臺采用的基本原理是洛倫茲力定律，即當電流流過磁場中的導體時，導體會受到一個與電流方向和磁場強度相關的力，角振動臺置于磁路氣隙中的線圈，在洛倫茲力的作用下產生動態扭矩，激勵裝有被校角振動傳感器的測量臺面實現角振動。如圖1所示為角振動臺示例（功能示意圖），由于受結構設計限制，其最大轉動角度有限制；基于無刷電動機的角振動臺采用商用電動機設計和制造，沒有最大幅值限制，可以360度回轉，但是受電氣時間常數的制約工作頻率上限較低。1——角加速度計2——衍射光柵3——空氣軸承4——外殼5——線圈6——磁體圖1.角振動臺示例（功能示意圖）計量特性標準角振動臺的計量特性見表1。表1.標準角振動臺計量特性序號計量特性技術指標1磁通密度不大于5mT2信號噪聲比≥60dB3頻率示值誤差優于±0.05%4角加速度諧波失真度≤5%(0.1Hz~1.2kHz)5角速度諧波失真度≤2.5%(0.1Hz~10Hz)6幅值穩定性≤0.1%7頻率穩定性≤0.05%8徑向振動比≤1%9最大角加速度幅值/10幅值控制誤差優于±5%注：以上技術指標不作為合格性判定條件，僅供參考。校準條件6.1校準環境條件環境溫度：（23±3）℃；相對濕度：不大于75%；周圍無強震動源；無腐蝕性氣、液體；無強電磁環境。6.2測量標準及其他設備校準用測量標準及其他設備如下表2所示。表2.測量標準及其他設備技術指標序號標準/設備名稱技術指標校準參數1特斯拉計測量不確定度2%（k=2）磁通密度2動態信號分析儀A級動態信號分析儀信號噪聲比頻率示值誤差諧波失真度幅值穩定性頻率穩定性徑向振動比幅值控制誤差最大角加速度幅值3數字電壓表（可選）交流電壓幅值0.05%（k=2）4頻率計（可選）0.01%（k=2）5角加速度計套組靈敏度幅值測量不確定度：2%（k=2）6三軸向加速度計套組靈敏度幅值測量不確定度：2%（k=2）；每個軸向的橫向靈敏度應不大于3%7光纖陀螺靈敏度幅值測量不確定度：2%（k=2）8角運動激光測量儀（可選）幅值測量不確定度：1%~3%（k=2）9加速度計套組靈敏度幅值測量不確定度：2%（k=2）；橫向靈敏度應不大于3%校準項目和校準方法7.1校準項目校準項目見表3。表3校準項目表序號校準項目校準方法1磁通密度7.2.12信號噪聲比7.2.23頻率示值誤差7.2.34諧波失真度7.2.45幅值穩定性7.2.56頻率穩定性7.2.57徑向振動比7.2.68最大角加速度幅值7.2.79角加速度幅值控制誤差*7.2.8注:標“?”的校準項目僅當標準角振動臺的控制系統中具備這些功能，且這些功能無法脫離角振動臺單獨使用時，需要校準。7.2校準方法7.2.1磁通密度當標準角振動臺處于工作狀態時，用特斯拉計測量傳感器安裝位置的磁通密度，記為磁通密度。7.2.2信號噪聲比角振動臺臺面空載時，把角加速度計剛性的安裝在角振動臺臺面上，角加速度計的測量軸與角振動臺臺面的回轉軸平行，角加速度計套組的的輸出接動態信號分析儀（或數字電壓表）。當角振動臺處于工作狀態，功率放大器（或驅動器）增益調至最大，且無激勵信號輸入時，測量臺面噪聲的等效角加速度幅值α0，并按公式（1）計算出臺面信噪比MM=20lg式中：αmax——角振動臺額定角加速度幅值，rad/s2α0——無激勵信號輸入，臺面噪聲等效角加速度幅值，rad/s27.2.3頻率示值誤差把角加速度計或光纖陀螺剛性的安裝在角振動臺臺面上，角加速度計或光纖陀螺的測量軸與角振動臺臺面的回轉軸平行，角加速度計套組或光纖陀螺的輸出接動態信號分析儀（或頻率計）。在標準角振動臺的工作頻率范圍內，適當選取包括上、下限頻率及參考頻率在內的不少于10個頻率值進行校準，記錄實測頻率值，按公式（2）計算出角振動臺的頻率示值誤差δfδf式中：δff0f17.2.4諧波失真度把角加速度計或光纖陀螺剛性的安裝在角振動臺臺面上，角加速度計或光纖陀螺的測量軸與角振動臺臺面的回轉軸平行，角加速度計套組或光纖陀螺的輸出接動態信號分析儀。在標準角振動臺的工作頻率范圍內，適當選取包括上、下限頻率及參考頻率在內的不少于10個頻率值，在各頻率的最大角加速度幅值下，按公式（3）測量角加速度或角速度諧波失真度。γ=式中：γ——角加速度或角速度諧波失真度，%；α1——基波的角加速度或角速度幅值，rad/s2α2——二次諧波的角加速度或角速度幅值，rad/s2α3——三次諧波的角加速度或角速度幅值，rad/s2α4——四次諧波的角加速度或角速度幅值，rad/s2α5——五次諧波的角加速度或角速度幅值，rad/s2注：當五次諧波接近傳感器的安裝諧振頻率時，安裝諧振將增加諧波失真度的測量不確定度，此時建議采用角運動激光測量儀或加速度計切向安裝方式測量諧波失真度。7.2.5幅值穩定性和頻率穩定性把角加速度計或光纖陀螺剛性的安裝在角振動臺臺面上，角加速度計或光纖陀螺的測量軸與角振動臺臺面的回轉軸平行，角加速度計套組或光纖陀螺的輸出接動態信號分析儀（或頻率計和數字電壓表）。選取參考頻率點（如160Hz或16Hz或其他），測量該頻率下臺面上的最大角加速度或最大角速度幅值，每隔10s記錄一次頻率和幅值，連續測量11次，其頻率和角加速度或角速度幅值在10s內的穩定性按公式（4）和公式（5）計算。Sf式中：Sf?f(i，i+1)maxfiSα式中：Sα?α(i，i+1)max——10s內角加速度或角速度幅值的最大變化量，rad/s2αi，7.2.6徑向振動比把三軸向加速度計剛性的安裝在角振動臺臺面中心，三軸向加速度計套組的輸出接動態信號分析儀，選取參考頻率點（160Hz，80Hz，40Hz或16Hz），角振動臺開到正常工作的最小角加速度幅值，同時測量并記錄垂直于回轉軸的兩個互相垂直方向的加速度信號和角振動臺面的角加速度幅值，按公式（6）計算出角振動臺臺面徑向振動比T。T=式中：α(t)——角加速度幅值，rad/srL——臺面激光或光柵測點axt,ay7.2.7最大角加速度幅值角振動臺面空載時，把角加速度計剛性的安裝在振動臺臺面中心，角加速度計套組的輸出接動態信號分析儀（或數字電壓表）。在角振動臺的工作頻率范圍內，選取參考頻率點（160Hz，80Hz，40Hz，16Hz，8Hz，4Hz或1Hz等），調節角振動臺的功率放大器（或驅動器）和控制系統，使角振動臺臺面輸出正常工作的最大角加速度幅值，記錄為最大角加速度幅值。7.2.8角加速度幅值控制誤差把角加速度計剛性的安裝在角振動臺臺面中心，角加速度計套組的輸出接動態信號分析儀（或數字電壓表），在標準角振動臺的工作頻率范圍內，適當選取包括上、下限頻率及參考頻率在內的不少于10個頻率值，在各頻率的最大角加速度幅值下，同時記錄標準角振動臺測量系統的角加速度示值和動態信號分析儀（或數字電壓表）的實測值，按公式（8）計算角加速度幅值控制誤差δαδf式中：δαα0——角加速度示值，rad/s2α1——實測角加速度，rad/s2校準結果表達校準結果應在校準證書或校準報告上反映。校準證書或報告應至少包括如下信息：a)標題，如“校準證書”或“校準報告”；b)實驗室名稱和地址；c)如果不在實驗室內進行校準時，需說明進行校準的地點；d)證書或報告的唯一性標識（如編號），每頁及總頁數的標識；e)送校單位的名稱和地址；f)被校對象的描述和明確標識；g)進行校準的日期，如果與校準結果的有效性及應用有關時，應說明被校對象的接收日期；h)如果與校準結果的有效性及應用有關時，應對抽樣程序進行說明；i)對校準所依據的技術規范的標識，包括名稱及代號；j)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明；k)校準環境的描述；l)校準結果及其測量不確定度的說明；m)校準證書及校準報告簽發人的簽名、職務或等效標識，以及簽發日期；n)校準結果僅對被校對象有效的聲明；o)未經實驗室書面批準，不得部分復制證書或報告的聲明。經校準的掃描激光測振儀，發給校準證書或校準報告，加蓋校準印章。復校時間間隔校準時間間隔由用戶根據需要自定。確定原則是相鄰兩次校準時間間隔內，被校準儀器的計量性能變化在實際需求允許的范圍內。推薦校準時間間隔為1年。附錄A校準證書內頁格式證書編號：A.1一般檢查A.2頻率示值誤差、諧波失真度、角加速度幅值控制誤差頻率Hz角加速度或角速度幅值rad/s2或rad/s頻率示值誤差%角加速度或角速度諧波失真度%角加速度幅值控制誤差%A.3其他1.磁通密度：mT;2.信號噪聲比：dB；3.參考頻率為：Hz時，頻率穩定性：%，幅值穩定性：%；5.參考頻率為：Hz時，臺面徑向振動比：%。3.最大角加速度幅值：rad/s2；A.4測量不確定度：1.頻率測量不確定度為：2.角加速度幅值測量不確定度為：附錄B角加速度幅值的不確定度評定根據國家標準GB/T20485.15-2010中推薦的不確定度評定方法進行角加速度幅值的測量不確定度評定。角加速度的測量流程如圖B.1所示。αα(+αd)角加速度計套組+動態信號分析儀S圖B.1角加速度幅值的測量流程圖中：α——角加速度；αd——角加速度失真度；S——角加速度套組的靈敏度。角加速度幅值αm的測量模型為：αm式中：Vm——動態信號分析儀測得的電壓信號幅值。實際測量中，考慮到傳感器安裝因素、失真度等都會對被測輸出電壓Vm的幅值的測量引入不確定度，因此角加速度幅值αm的數學模型擴展為：αm由于式（B.2）中各輸入量相互之間不相關，角加速度幅值αm的測量不確定度為：uc,rel角加速度幅值αm的相對測量不確定度評定如表B.1所示：表B.1角加速度幅值αm的相對測量不確定度評定表不確定度來源描述相對擴展不確定度或估計誤差分量的范圍/%概率分布模型因子x靈敏度系數c相對不確定度貢獻uS角加速度計幅值靈敏度（10Hz~500Hz）1正態210.5Vm交流電壓幅值的測量不確定度0.2矩形√310.12I（Vm，T）溫度變化對Vm測量的影響，角加速度計靈敏度在（20±5）℃內變化＜0.2%/℃1矩形√310.58I（Vm，H）信噪比對Vm測量的影響，信噪比為50dB引入的測量誤差0.3矩形√310.18I（Vm，d）加速度失真度可以通過頻譜分析、窄帶濾波等有效的消除估計≤0.1矩形√310.06I（Vm，N）安裝參數（電纜、插座、扭矩等）對Vm測量的影響（10Hz~500Hz）0.1矩形√310.06I（Vm，L）傳感器非線性對Vm測量的影響估計≤0.03矩形√310.017I（Vm，l）動態信號分析儀非線性對Vm測量的影響估計≤0.03矩形√310.017I（Vm，RE）其他影響量（如重復性測量中的隨機效應；算術平均值的實驗標準偏差）對Vm測量的影響估計＜0.1矩形√310.058urel(ωm)標準不確定度(k=1)0.80Urel(ωm)擴展不確定度(k=2)1.6附錄C原始記錄格式證書編號：A.1一般檢查：A.2頻率示值誤差、諧波失真度、角加速度幅值控制誤差標稱頻率Hz角加速度或角速度幅值rad/s2或rad/s實測頻率Hz頻率示值誤差%角加速度或角速度諧波失真度%實測角振動幅值rad/s2或rad/s角加速度幅值控制誤差%A.2幅值和頻率穩定性（參考頻率f=Hz）序號角加速度或角速度幅值rad/s2或rad/s頻率示值Hz1234567891011頻率穩定性：%，幅值穩定性：%。A.3臺面徑向振動比參考頻率為Hz，角加速度幅值為rad/s2；角加速度等效測量半徑