高精度转速标准装置的准确度探究

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1 高精度转速标准装置的准确度分析1.1 测量方法(依据 JG326-2006)依据检定规程JJI∞26-2006《转速标准装置》规定方法，用转速标准测量仪(型号 BZX-2S，器号 0913，下同)直接测量转速标准装置(型号 BZX-2H，器号 0912，下同)检定点输出转速值，两者进行比对检测。

1.2 数学模型转速标准装置示值误差由下列方程得到：erm-rs (1)式中：rm-被检转速标准装置指示转速值；- 转速标准测量仪指示转速值。

1.3 方差和传播系数依据方程：(e) 喾( ) ( ) (2)得：U (e)c (rs)·u (rs)c ( )·u (rm)式中：Ⅱ(rm)-被检转速标准装置指示转速值的不确定度分量 ，r/min；/2，( )-转速标准i贝0量仪指示转速值的不确定度分量，r/min。

灵敏系数：c( )券1，c rm) -1因而： (e) (rs)M (rm)又由于：rs rm (3)所以：车： 塑r-m r-m上式化为相对不确定度形式：u2 (e) 2，(rs)u ( ) (4)式中： (r，1)-被检转速标准装置指示转速值的相对不确定度分量，%；(rs)-转速标准测量仪指示转速值的相对不确定度分量，%。

1.4 计算分量不确定度1.4.1 由转速测量值的重复性引人的不确定度 (rs1)，属A类评定。

由转速标准装置的步进电机步距角加工分度不均匀，运转控制的调速脉冲的脉冲宽度和周期及干扰力矩的随机变化，齿轮变速箱齿节加工分度不均匀、齿轮磨损和游隙的随机变化直接影响输出转速的重复性；由转速标准测量仪传感器测速分辨率和重复性，计数器闸门控制不同步及触发误差的随机变化而影响转速i见4量示值的重复陛。这些因素的影响量不可单独测量估计，但由转速测量指示值的离散程度得到综合反映∩用贝塞尔公式计算测量仪的实验标准差(S)，按下公式计算相对标准不确定度分量 u ( )：(rs1) 1×rSslx 100%式中：s-各个检定点 10次指示转速值的实验标准差；- 各个检定点标称转速值；n-测量次数，n10。

自由度为： 1(rs1)n-19 (5)1.4.2 转速标准测量仪受内置标准频率源频率偏移等系统效应引入的相对标准不确定度分量 ，(rs2)，属 B类评定，均匀分布。按下式计算：u (r∞)： 1× /-X 100% 1.2 X 10- ～ √3 ，0式中： -内置频率源标称频率值为10MHz；.内置标准频率偏称值，根据检定结果， <2Hz；自由度为： 2(rs2)- ∞。

1.4.3 转速标准测量仪的量子化误差引人的相对标准不确定度分量，Ⅱ (rs )，按 B类评定，均匀分布。

因转速标准测量与的转速示值是计算机根据设定标称转速值和采样时间、计数器对40ns时标脉冲进行累计测时后运算的结果。不能按通常的电子计数器量子化误差采用尾数±1个字来表示。根据该仪器的原理和特点，应按下式计算：(rs3)去×1 0×100%2.0×10式中：t-设定采样时间或周期所相当的时间，最短《计量s溺试技术》2013年第4o卷第8期为 1s； -时标脉冲的周期，71o40ns。

自由度为： (rs )- o1.4.4 转速标准装置受内置标准频率源频标偏移等系统效应的影响而引入的相对标准不确定度分量 (rs )，属 B类评定，均匀分布。按下式计算：1 A f( )去× ×100%2.9×10。

，j ”砌式中： -内置频率源标称频率值为 IOMHz；△产内置标准频率偏移值，根据检测结果， 在5Hz以内。

自由度为： 4( )-∞各项相对标准不确定度分量列于表2中表 1 标准不确定度分量-览表1.5 合成标准不确定度各分量标准不确定度各自独立、互不相关，可按下式合成相对标准不确定度： √ ；(rs1) ；(r )Ⅱ (r )H；(rsm)1.6 有效 自由度依据各检定点的分量标准不确定度及合成相对标准不确定度，按 Welch-satethwaite公式分别计算有效自由度。

4r- 4 (r s1) u4 (r ) u4 (rS3) u (r帅)- - 十 - - 十 - 十 - 1.7 扩展不确定度依据各检定点的合成相对标准不确定度及有效 自由度 查表得置信概率P为99%时包含因子 的值，按下式计算得相对扩展不确定度：Ukp U。

各检定点的标准不确定度分量、合成标准不确定度、有效自由度及扩展不确定度的计算结果列于表 2中，在转速范围：(20-40000)r/rain，转速扩展不确定度 f优于5×10- (p99%， 3)。

根据上述分析，高精度转速标准装置的准确度等级符合0.0l级的要求。

表2 各检定点标准不确定度分量、合成标准不确定度及扩展不确定度2 高精度转速标准装置的不确定度计算验证依据JJG326-2006(转速标准装置检定规程》5.3.2的方法得到在标称转速(r0)为20r/min的检测点的不确定度计算如下：l0∑ri ∑ f其平均值为：了 ： 20·O0000(r/mi.)检测点 lO次测量值的标准不确定度为：N5×10 (～ ) ，v。1 了- j·)× L mn检测点不定系差的相对误差表示的标准不确定度分."t7a- % 2检i见0点平均值的相对标准不确定度分量：O"N×100% 5.5×10-检测点的转速测量相对扩展不确定度为(置信系数k3)：U：.jX-V/aa2ab2 面： 1.7 X 10-5同理可得：(下转第 79页)李俊等：酒精计修正值的不确定受评定4.2 各不确定度分量汇总及计算表，见表 1。

4.3 合成标准不确定度的计算△)[ ]2蓑 式中：u(A)-被检酒精计修正值合成标准不确定度；(1D标)-二等标准酒精计修正后示值的不确定度；u(0检)-被检酒精计示值的不确定度。

故：M(A)√u (10标) (10检)u (A)/M (10标) (10检)： /(0.04)2(0.15)20.16%同理，对酒精计在测试点 q：50%和 q：7O%的不确定评定可以参考以上评定。

5 测量不确定度的报告测量结果的扩展不确定度：g：(3O-7O)%的酒精计，取测量点分别为 q：30%、q：5O%、q：70%修正值的扩展不确定度如表2：表 2 修正值的扩展不确定度 单位(%)因 /，(10标)，u(101)， (1D2)， (fD3)均为固定值，所以得出q：(30 70)%的酒精计的不确定度为同-值，其修正值的扩展不确定度如表 3：表 3酒精计 力学 计1：(3070 % u： ：。.4%， 2作者简介：李俊，女，工程师。工作单位：沈阳计量测试 院。通讯地址110179辽宁省沈阳市浑南新区世纪路 43号。

收稿日期：2013-04-26(上接第 77页)表 1上述分析是在(6os)处进行分析打表机构转换误差、分辨力引起误差是主要来源，根据规程，在 3s 1800s内时间间隔最大允许误差误差指标均满足：U 6.2 ms；(规程时间问隔最大允许误差 ±0.Is～±0.24 s)U29.2 ms；(规程时间间隔最大允许误差 ±0.1s-±0.3 s)U344.8 m8；(规程时间间隔最大允许误差±0.3s～ ±1.6 s)U 89.6 I1s；(规程时间间隔最大允许误差±O.4s～ ±2.4 s)作者简介：陈-华，女，工程师。工作单位：江西东华计量测试研究所。通讯地址：330029江西省南昌市南池路 229号。