計量論壇

標題: 國家計量院NIM振動基準 [打印本頁]

作者: 上帝 時間: 2008-12-7 16:40
標題: 國家計量院NIM振動基準
2.5×10^4～1×10^5 m/s2沖擊加速度基準裝置

2.5×10^4～1×10^5 m/s2沖擊加速度基準裝置由我國自行研制，1980年通過技術鑒定，并獲原國家計量局科技進步三等獎。1986年被批準為沖擊加速度國家基準(編號：GJJ（力）1201)。該裝置采用絕對法校準，主要校準參數為沖擊加速度靈敏度。工作原理：在炮管內的靶體上安裝有被測傳感器和角錐反射鏡，反射鏡將CO2激光反射到HgCdTe接受器上，在高壓氣體作用下，彈體撞擊靶體，被測傳感器產生的電信號和CO2激光產生的多普勒速度信號同時被接收，通過計算機處理即可獲得被測傳感器的沖擊加速度靈敏度。若在靶體上安裝標準傳感器，則可進行比較法校準。

（1993～1998）年進行技改。該裝置測量范圍為2.5×10^4～1×10^5m/s2,相對擴展不確定度為5％～10%(k=2)，可進行幅值線性度、脈沖持續時間及速度的測量。該基準裝置主要用于防護工程、核動力、兵器、宇航、船舶及爆破工程等部門用于高g值的沖擊加速度的校準。

低頻垂直向副基準裝置

低頻垂直向振動副基準裝置由我國自行研制，主要用于對低頻加速度計、低頻振動套組及低頻測振儀進行激光絕對法校準。1986年被批準為低頻振動國家副基準，承擔著全國各省市計量部門、航空航天及軍工、各部委最高振動標準的量值傳遞工作及國內外比對工作；為機械電力、橋梁建筑、水利建設、地質探測以及航天航空等領域的工程測量，地震監測，故障診斷、機械監控和大專院校、科研院所的高精尖技術研究提供低頻振動校準/檢測服務。

在2003年~2006年局“新一代振動幅相特性測量系統”技改課題中，對該基準的激光測振系統進行了技術改造和提升，研制了零差正交激光干涉儀，構建了基于虛擬儀器技術的數據采集處理系統，采用正弦逼近法實現了加速度計復靈敏度幅值和相移的絕對校準，并保留了原有的條紋計數法，主要技術指標達到了國際先進水平。

  主要技術指標：

1. 頻率：0.1Hz～120Hz；

2. 最大位移：40mm（p-p）；

3. 最大加速度：30 m/s2；

4. 傳感器復靈敏度（幅值/相移）校準的擴展不確定度（k＝2）：

   16H（10m/s2），0.30%和0.24°；

   0.1Hz~50Hz， 0.41%和0.39°；

   50Hz~100Hz， 0.67%和0.66°。

2005年~2006年在該裝置上采用零差正弦逼近法，完成了與德國物理技術研究院（PTB）加速度實驗室在10Hz~40Hz范圍內標準加速度計復靈敏度的雙邊比對。

低頻水平向副基準裝置

低頻水平向振動副基準裝置由我國自行研制，采用零差激光干涉條紋計數法測量技術。主要用于對低頻加速度計、低頻振動套組及低頻測振儀進行激光絕對法校準。1986年被批準為低頻振動國家副基準，承擔著全國各省市計量部門、航空航天及軍工、各部委最高振動標準的量值傳遞工作及國內外比對工作；為機械電力、橋梁建筑、水利建設、地質探測以及航天航空等領域的工程測量，地震監測，故障診斷、機械監控和大專院校、科研院所的高精尖技術研究提供低頻振動校準/檢測服務。

主要技術指標：

   1. 頻率0.1Hz～120Hz；

   2. 最大位移：40mm（p-p）；

   3. 最大加速度：30 m/s2；

   4. 傳感器靈敏度校準的擴展不確定度（k＝2）：

      16H（10m/s2），0.5%；

      0.1Hz~120Hz， 1.0%。

低頻水平向振動副基準為我國機械電力、航空航天和國防軍工等部門和領域振動量值的準確傳遞和量值的統一提供了可靠的技術保證。

高頻振動基準裝置

高頻振動裝置由我國自行研制，1978年2月通過原國家計量局技術鑒定。裝置采用的測量方法為-貝賽爾函數J0零值法、貝賽爾函數J0比值法及相位細分法，技術指標達到當時國際先進水平。1986年11月高頻振動裝置被批準為高頻振動國家基準，承擔全國高頻振動量值傳遞工作及國內外比對工作。證書號：(86)量局準證字第46號。1997年8月，高頻基準因儀器老化不能正常工作，由原國家技術監督局發文停用。

在2003年~2006年局 “新一代振動幅相特性測量系統” 技改課題中，對高頻基準進行了全面的技術改造和提升，研制了外差激光干涉儀，利用虛擬儀器技術，通過采用改進的外差正弦逼近法及基于波峰波谷的時間間隔法，在壓電疊堆高頻振動臺上，在國內外首次實現了振幅在（1~500）nm全頻段范圍內的納米級振動幅值和相位的校準/測量，克服了原裝置只能在某些固定零值點進行幅值測量的局限性，填補了國內外的空白。擴展了ISO 16063-11國際標準的頻率測量范圍（<10kHz）；提高了裝置自動化檢測能力，裝置達到的加速度計靈敏度幅值和相移校準的不確定度滿足ISO 16063-11國際標準的要求。

高頻基準的主要技術指標：

  1. 頻率范圍：2kHz～50kHz；

  2. 最大加速度：10000 m/s2；

  3. 位移范圍：(1～500)nm(0-p)；

  4. 加速度計復靈敏度（幅值/相移）測量的不確定度(k＝2）：

4kHz(100m/s2)：0.32%，0.34° ；

2kHz~10kHz,0.68%，0.50°；

10kHz~20kHz,1.4%，0.99°。

該裝置為壓電陶瓷特性研究，生物醫學應用、材料斷裂等微小振動量值的準確性測量提供了可靠技術保證。

4×102～2.5×104 m/s2沖擊加速度基準裝置

4×102～2.5×10 m/s2沖擊加速度基準裝置，1975年從瑞士Kistler公司購進，1986年被批準為沖擊加速度國家基準(編號：GJJ（力）1202)。該裝置工作原理：以安裝在固定底座上的傳感器作為標準，在載有被校傳感器的自由落體撞擊下，標準和被測傳感器輸出沖擊加速度電信號，兩路信號同時被采集和放大，并進行峰值保持顯示，從而完成沖擊力法或比較法的沖擊加速度校準。主要測量參數為沖擊加速度靈敏度，幅值線性度，沖擊加速度幅值、脈沖持續時間，并可完成對動態力、速度、能量等參數的校準。沖擊加速度靈敏度校準相對擴展不確定度為2.0％(k=2)。該裝置1982年曾在廣西南寧進行國內比對。

該基準裝置主要用于航天、航空、兵器、建筑、環境設備試驗、交通、船舶、礦山及物探等方面的沖擊加速度校準。

中頻振動基準裝置

中頻振動基準裝置由我國自行研制，主要用于對標準加速度計和振動標準套組進行激光絕對法校準。1978年4月通過原國家計量局技術鑒定，鑒定結論為主要技術指標達到國際先進水平，同年獲局科技進步三等獎。1986年11月被批準為中頻振動國家基準，承擔全國各省市計量技術機構、航空航天及軍工等各部門振動標準以及動態力標準、沖擊標準等的量值傳遞及國內外比對工作。

基準早在1985年參加過國際比對，加速度量值的一致性優于5×10－3。2004年～2005年作為主導實驗室組織了全國振動量值的國內比對。2005年~2006年與德國物理技術研究院（PTB）加速度實驗室進行了10Hz~10kHz范圍內標準加速度計復靈敏度的雙邊比對，現已上升為CIPM CCAUV.V-K1.1的振動關鍵量比對。

裝置于1993年～1995年進行的第一次技術改造中，首次在我國實現了標準振動臺鈹動圈的應用。其主要技術指標為：校準頻率20Hz～800Hz；靈敏度幅值校準的不確定度(k=2)0.5%(80Hz; 160Hz)，1%(其它)。

在2003年～2005年的技術改造升級中，裝置保留了原有的零差激光條紋計數法，增加了外差激光正弦逼近法和時間間隔法，實現了加速度計復靈敏度幅值和相移的絕對校準，達到了國際先進水平。

主要技術指標：

   1. 頻率10Hz～10kHz；

   2. 最大加速度：100 m/s2；

   3. 傳感器（復）靈敏度校準的擴展不確定度（k＝2）：

條紋計數法：

   160Hz(100m/s2)，0.24%；

   20Hz~2kHz，0.76%。

外差時間間隔法/正弦逼近法：

   160H（100m/s2），0.24%和0.23°；

   10Hz~2kHz，0.58%和0.46°；

   2kHz~10kHz，0.90%和0.91°。

中頻振動基準為我國機械電力、航空航天和國防軍工等部門和領域振動量值的準確傳遞和量值的統一提供了可靠的技術保證。

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