加速度计灵敏度幅值测量结果不确定度评定

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随着工业的发展和科技的进步，在航空、航天、车辆、机械等工程领域，机械振动和结构动力学问题 日益突出。振动测量和动态分析已成为机械、结构产品研究、设计、生产和使用、维护中不可缺的重要手段。而在整个过程中，加速度计成为振动测量的关键因素。本文对加速度计在 160Hz参考点灵敏度幅值的相对扩展不确定度进行评定1、测量方法被检加速度计与参考加速度计背靠背刚性安装在振动台台面中心位置，或将其与振动台内装传感器同轴安装，或与装在振动台台面上附加固定装置内的参考加速度计同轴安装，在基于PC技术上通过系统的振动激励系统 (振动台)产生振动，配合参考加速度计套组的正压电效应，采用比较法进行测量。

2、数学模型和灵敏系数由检定规程，被校加速度计套组的输 出电压为：u2axS2 ， 口 U L1，考虑考zR鲁 詈故 被 校 传 感 器 灵 敏 度 为 ：2 ·式中： -.看 隹加速度计套组的灵敏度值； .被检加速度计套组的灵敏度值；Zl-标准加速度计套组输出的电压值； -被校加速度计套组输出的电压值； .电压输出比；U 标准加速度计套组输 出的输出电压 ：U， 被校加速度计套组输出的输出电压； a-主振方向的加速度：由有关测试资料和测试经验可知，各测量不确定度分量可为相互独立，且这些灵敏系数 C的绝对值均等于 1。

3、标准不确定度的主要来源BK3629比较法校准系统用 BK8305作为参考标准加速度计，由BK PULSE多功能振动测量分析仪输出信号，通过 BK 2719功率放大器至 BK4808.W 标准振动台，使振动台在规定的频率、幅值下振动。8305标准振动传感器和被校振动传感器 (如 B&K4508B振动传感器)安装在振动台面上，它们处于同状态的振动，通过 BK公司的 PUL SE多功能振动测量分析仪分别测量它们通过 BK2719适调放大器的输出电压，从而确定被校工作加速度计的灵敏度幅值，标准不确定度分量由上述各测量环节产生。

4、标准不确定度评定4.1、参考标准加速度计套组检定引入的标准不确定度分量：Utel，参考标准加速度计套组溯源到中国计量院，由中国计量院检定合格，根据检定规程，在 160Hz参考频率点，其灵敏度幅值的扩展不确定度为 O.5% (k-2)，因此相对标准不确定度分量：： ： 0.25%Urell - 。 24.2、8305参考标准加速度计参考灵敏度年稳定度引入的标准不确定度分量：U ，根 据 压 电 加 速 度 计 检 定 规 程 ：JJG233-2008的要求，标准加速度计的参考灵敏度年稳定度应优于±O.5%，由于该系统中的标准加速度计采用 B&K公司生产的8305，根据出厂的技术指标，其参考灵敏度年稳定度优于±0.05%，按照-年的变化量考虑，并可视为均匀分布，则由其引入的相对标准不确定度为： ： -0-.0 5% O.029% ” -U √34I3、电压比 V 测量误差引入的标准不确定度分量：Urel3电压比 VR由 Pulse分析仪测得，根据Pulse分析仪检定证书可知，其幅值示值误差为 0.25%，可认为是均匀分布，故电压比VR测量误差引入的相对标准不确定度分量为： 13：-0-.2 5%： 0.14% √34.4、相对运动对电压比 Vn测量影响引入的标准不确定度分量： 14参考标准加速计与被校加速度计间采用背靠背刚性连接，它们之间相对运动对电压比测量带来的误差估计在±O.05%之内，可认为是均匀分布，则其相对标准不确定度分量为：： -O-.O 5-%： 0.029%Urel4 ：-，/34.5、被校加速度计的安装参数及其他条件 (环境、标准振动台磁尝安装人员技术水平等因素)对电压比 V 测量影响引入的相对标准不确定度分量：U 1由经验可以估计其他因素带来的误差估计在±0.05%之内，可认为是均匀分布，相对标准不确定度分量：： -0-.0 5-%： 0.029%Urel5 U 7--、/34.6、测量过程中由测量重复性引入的相对标准不确定度分量： 16A类评定，选择 B&K4508B振动加速度计，在加速度为 10m/s，参考加速度计灵敏度为：9.59 mV/m.s ，用本标准装置对其进行l0次测量，纪录其测量数据如下：(单位：mV/m.S )：9.61、9.53、9.65、9.52、9.61、9.52、9.56、9 46，9.56，9 47根 据 贝 塞 尔 公 式≈0.062 mV/m.S实际测量情况，在重复性测量条件下连续测量 3次，以 3次测量的平均值作为测量结果，则xlO0% -o-s，%5、相对合成不确定度由于各分量，互不相关，因此本标准装置的相对合成不确定度为： ，，)O.49%6、相对扩展不确定度取 k2，则相对扩展不确定度为，kXUrel 2×0.49% ≈1.0%7、结束语本文通过对被校加速度计在 160Hz参考点的灵敏度幅值进行评定，根据 JJG233-2008压电加速度计检定规程对工作用加速度计灵敏度幅值测量不确定度的要求，而本文中评定的测量结果不确定度符合检定规程上所要求的，由此可见，此方法科学可行。