JF
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF1370—2012
正弦法力传感器动态特性校准规范
Calibration Specification for Dynamic Characteristics of
Force Transducer under Sinusoidal Loading
2012-12-03发布
2013-03-03实施
国家质量监督检验检疫总局发布 JJF1370—2012
正弦法力传感器动态特性校准规范
Calibration Specification forDynamic Characteristics of Force Transducer
JJF1370—2012
under Sinusoidal Loading
归口单位：全国力值硬度计量技术委员会
主要起草单位：北京长城计量测试技术研究所
参加起草单位：中国计量科学研究院
本规范委托全国力值硬度计量技术委员会负责解释 JJF1370—2012
本规范主要起草人：
张力（北京长城计量测试技术研究所）王宇（北京长城计量测试技术研究所）秦海峰（北京长城计量测试技术研究所）
参加起草人：
张立喆（北京长城计量测试技术研究所）彭军（北京长城计量测试技术研究所）胡刚（中国计量科学研究院） JJF1370—2012
目 录
引言 1范围· 2引用文件 3术语和计量单位· 3.1静态幅值灵敏度 3.2 动态幅值灵敏度
(I) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (3) (4) (4) (9) (10) (11) (17) (18)
..
3.3 相位延迟 3.4 传感器端部等效质量· 4 概述 5计量特性 5.1 外观和附件 5.2技术指标 6校准条件… 6.1环境条件， 6.2校准用仪器设备 7校准项目和校准方法 7.1外观及附件检查 7.2其他计量特性校准 8校准结果表达 9复校时间间隔附录A测量不确定度评定示例附录B相关术语名词解释 .... 附录C正弦波三参数（已知频率）最小二乘拟合算法
..
T JJF1370—2012
引言
本规范为初次制定。JF1071《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001《通用计量术语及定义》、JJF1059《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本校准规范制订工作的基础性系列规范。本校准规范在激光干涉法进行振动加速度测量方面参考了GB/T20485.11一2006《振动与冲击传感器校准方法第11部分：激光干涉法振动绝对校准》（ISO16063-11：1999，IDT）所提出的方法。
Ⅱ JJF1370—2012
正弦法力传感器动态特性校准规范
1范围
本校准规范适用于采用激光于涉法对新制造（或新购置）、使用中、修理后的力传
感器（以下简称传感器）和测力仪在力值不大于100kN、频率范围在1Hz～3kHz内的幅值灵敏度和相位延迟校准。
2引用文件
本校准规范引用了下列文件： JG391-2009力传感器 JJG624-2005动态压力传感器 GB/T20485.112006振动与冲击传感器校准方法第11部分：激光干涉法振
动绝对校准（ISO16063-11：1999，IDT）
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本校准规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本校准规范。
3术语和计量单位
3.1静态幅值灵敏度staticamplitudesensitivity
静态校准时，获得的传感器输出增量与所加力值增量之比，单位：对于压电式传感器为皮库［仑］每牛【顿］（PC/N）对于应变式传感器为毫伏每伏［特」牛［顿】 (mV/(V.N)). 3.2动态幅值灵敏度dynamicamplitudesensitivity
在给定频率的正弦激励下，被校传感器的输出幅值与输入力值之比，按照公式（A.1）表示，单位：对于压电式传感器为皮库「仑】每牛「顿1（pC/N)：对于应变式传感器为毫伏每伏【特】牛【顿I（mV/（V.N））。 3.3相位延迟phaselag
在给定频率的正弦力激励下，被校传感器的输出与输入力之相位差，单位：度（)。 3.4传感器端部等效质量equivalentendmassofforcetransducer
在校准时，传感器自身的一部分质量产生的惯性力在运动中也对其敏感元件施加动态力，这部分质量称为端部等效质量，单位：千克（kg）。 4概述
力传感器通常通过敏感元件和信号调理器将力转换为电信号，主要用于各种静态或动态力的测量。根据敏感元件的原理，力传感器有应变式、压电式、压阻式、电容式等多种。
1 JJF1370—2012
5计量特性 5.1外观和附件
被校传感器应配有连接电缆及其他必要的附件，还应具有安装尺寸及安装要求、应用环境条件等信息的说明书或其他技术资料。传感器及附件表面不能有影响其性能的瑕症或机械损伤。传感器壳体上应标有型号和编号、制造厂商、接线标识。 5.2技术指标
在校准频率范围内，传感器在不同力值和频率下获得的动态幅值灵敏度与静态幅值灵敏度（静态无输出的传感器采用参考频率点幅值灵敏度）相对误差一般小于10%：传感器在参考频率点的相位延迟一般小于5，其他频率点小于15°
注： 1推荐的参考频率点f.为80Hz 2以上指标不是用于合格性判别，仅供参考。
6校准条件
6.1环境条件
环境温度：相对湿度：大气压力：供电电源：其他条件：校准时不得有影响校准结果的振动、噪声、电磁场或其他干扰源。
（23±5)℃; <75%; (86~106)kPa
-（220±22）V（50±1)Hz;
6.2~校准用仪器设备 6.2.1一般要求
校准所用的仪器设备应经过计量技术机构检定或校准，满足使用要求，并在有效期
内。所采用的校准装置可实现的最佳测量不确定度为：
幅值灵敏度：参考频率点1%：其他频率点2%。 相位延迟：参考频率点1；其他频率点3°
6.2.2振动台
a）加速度波形失真：小于5%（参考频率点）或小于10%（其他频率点）； b）横向运动与纵向运动的加速度幅值之比或小于5%（参考频率点），小于10%
（其他频率点）；
c）加速度值稳定性：在每个频率点校准过程中优于1%： d）振动台地基的质量应不小于振动运动部件质量的1000倍。
6.2.3激光干涉仪
采用激光干涉仪测量质量块上表面的加速度值。要求加速度测量误差为：士0.05% （参考频率点），土0.1%（其他频率点）。
激光干涉仪的地基应与振动台地基分开，以减少振动台及环境振动对测量的干扰。
2 JJF1370—2012
6.2.4质量块及连接机构
将质量块通过连接机构与传感器紧密同轴连接（如图1）。质量块采用圆柱体结构，要求圆柱体密度均匀及力学性能稳定。连接机构的材质及质量准确度要求与质量块相同。质量块具体技术要求如下：
a）质量测量不确定度：0.01%（k=2）： b）高度与直径之比值：1～5； c）上表面粗糙度小于R,0.2； d）圆柱度优于0.01mm； e）上下表面平行度优于0.015mm；）与传感器安装要有一定预紧力（可参考具体传感器对安装力矩的要求），且受力
均匀。
质量块
传感器
图1质量块与传感器安装
6.2.5控制器
a）频率范围：1Hz~3kHz; b）频率最大允许误差：士0.05%； c）频率稳定度：在测量周期内，应在读数的士0.05%之内； d）幅值稳定度：在测量周期内，应在读数的士0.05%之内。
6.2.6数据采集系统
要求能够与激光干涉仪同步测量，技术指标要求如下： a）采样率不低于4MHz； b）A/D位数不低于12位。
6.2.7激励电源
传感器校准中使用的激励电源输出电压的4h稳定性，应不超过传感器相应技术指标最大允许误差的五分之一。 7校准项目和校准方法
校准项目见表1，校准频率点可根据用户要求或合同要求确定。
3 JF
中华人民共和国国家计量技术规范
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正弦法力传感器动态特性校准规范
Calibration Specification for Dynamic Characteristics of
Force Transducer under Sinusoidal Loading
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2013-03-03实施
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正弦法力传感器动态特性校准规范
Calibration Specification forDynamic Characteristics of Force Transducer
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under Sinusoidal Loading
归口单位：全国力值硬度计量技术委员会
主要起草单位：北京长城计量测试技术研究所
参加起草单位：中国计量科学研究院
本规范委托全国力值硬度计量技术委员会负责解释 JJF1370—2012
本规范主要起草人：
张力（北京长城计量测试技术研究所）王宇（北京长城计量测试技术研究所）秦海峰（北京长城计量测试技术研究所）
参加起草人：
张立喆（北京长城计量测试技术研究所）彭军（北京长城计量测试技术研究所）胡刚（中国计量科学研究院） JJF1370—2012
目 录
引言 1范围· 2引用文件 3术语和计量单位· 3.1静态幅值灵敏度 3.2 动态幅值灵敏度
(I) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (3) (4) (4) (9) (10) (11) (17) (18)
..
3.3 相位延迟 3.4 传感器端部等效质量· 4 概述 5计量特性 5.1 外观和附件 5.2技术指标 6校准条件… 6.1环境条件， 6.2校准用仪器设备 7校准项目和校准方法 7.1外观及附件检查 7.2其他计量特性校准 8校准结果表达 9复校时间间隔附录A测量不确定度评定示例附录B相关术语名词解释 .... 附录C正弦波三参数（已知频率）最小二乘拟合算法
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T JJF1370—2012
引言
本规范为初次制定。JF1071《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001《通用计量术语及定义》、JJF1059《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本校准规范制订工作的基础性系列规范。本校准规范在激光干涉法进行振动加速度测量方面参考了GB/T20485.11一2006《振动与冲击传感器校准方法第11部分：激光干涉法振动绝对校准》（ISO16063-11：1999，IDT）所提出的方法。
Ⅱ JJF1370—2012
正弦法力传感器动态特性校准规范
1范围
本校准规范适用于采用激光于涉法对新制造（或新购置）、使用中、修理后的力传
感器（以下简称传感器）和测力仪在力值不大于100kN、频率范围在1Hz～3kHz内的幅值灵敏度和相位延迟校准。
2引用文件
本校准规范引用了下列文件： JG391-2009力传感器 JJG624-2005动态压力传感器 GB/T20485.112006振动与冲击传感器校准方法第11部分：激光干涉法振
动绝对校准（ISO16063-11：1999，IDT）
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本校准规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本校准规范。
3术语和计量单位
3.1静态幅值灵敏度staticamplitudesensitivity
静态校准时，获得的传感器输出增量与所加力值增量之比，单位：对于压电式传感器为皮库［仑］每牛【顿］（PC/N）对于应变式传感器为毫伏每伏［特」牛［顿】 (mV/(V.N)). 3.2动态幅值灵敏度dynamicamplitudesensitivity
在给定频率的正弦激励下，被校传感器的输出幅值与输入力值之比，按照公式（A.1）表示，单位：对于压电式传感器为皮库「仑】每牛「顿1（pC/N)：对于应变式传感器为毫伏每伏【特】牛【顿I（mV/（V.N））。 3.3相位延迟phaselag
在给定频率的正弦力激励下，被校传感器的输出与输入力之相位差，单位：度（)。 3.4传感器端部等效质量equivalentendmassofforcetransducer
在校准时，传感器自身的一部分质量产生的惯性力在运动中也对其敏感元件施加动态力，这部分质量称为端部等效质量，单位：千克（kg）。 4概述
力传感器通常通过敏感元件和信号调理器将力转换为电信号，主要用于各种静态或动态力的测量。根据敏感元件的原理，力传感器有应变式、压电式、压阻式、电容式等多种。
1 JJF1370—2012
5计量特性 5.1外观和附件
被校传感器应配有连接电缆及其他必要的附件，还应具有安装尺寸及安装要求、应用环境条件等信息的说明书或其他技术资料。传感器及附件表面不能有影响其性能的瑕症或机械损伤。传感器壳体上应标有型号和编号、制造厂商、接线标识。 5.2技术指标
在校准频率范围内，传感器在不同力值和频率下获得的动态幅值灵敏度与静态幅值灵敏度（静态无输出的传感器采用参考频率点幅值灵敏度）相对误差一般小于10%：传感器在参考频率点的相位延迟一般小于5，其他频率点小于15°
注： 1推荐的参考频率点f.为80Hz 2以上指标不是用于合格性判别，仅供参考。
6校准条件
6.1环境条件
环境温度：相对湿度：大气压力：供电电源：其他条件：校准时不得有影响校准结果的振动、噪声、电磁场或其他干扰源。
（23±5)℃; <75%; (86~106)kPa
-（220±22）V（50±1)Hz;
6.2~校准用仪器设备 6.2.1一般要求
校准所用的仪器设备应经过计量技术机构检定或校准，满足使用要求，并在有效期
内。所采用的校准装置可实现的最佳测量不确定度为：
幅值灵敏度：参考频率点1%：其他频率点2%。 相位延迟：参考频率点1；其他频率点3°
6.2.2振动台
a）加速度波形失真：小于5%（参考频率点）或小于10%（其他频率点）； b）横向运动与纵向运动的加速度幅值之比或小于5%（参考频率点），小于10%
（其他频率点）；
c）加速度值稳定性：在每个频率点校准过程中优于1%： d）振动台地基的质量应不小于振动运动部件质量的1000倍。
6.2.3激光干涉仪
采用激光干涉仪测量质量块上表面的加速度值。要求加速度测量误差为：士0.05% （参考频率点），土0.1%（其他频率点）。
激光干涉仪的地基应与振动台地基分开，以减少振动台及环境振动对测量的干扰。
2 JJF1370—2012
6.2.4质量块及连接机构
将质量块通过连接机构与传感器紧密同轴连接（如图1）。质量块采用圆柱体结构，要求圆柱体密度均匀及力学性能稳定。连接机构的材质及质量准确度要求与质量块相同。质量块具体技术要求如下：
a）质量测量不确定度：0.01%（k=2）： b）高度与直径之比值：1～5； c）上表面粗糙度小于R,0.2； d）圆柱度优于0.01mm； e）上下表面平行度优于0.015mm；）与传感器安装要有一定预紧力（可参考具体传感器对安装力矩的要求），且受力
均匀。
质量块
传感器
图1质量块与传感器安装
6.2.5控制器
a）频率范围：1Hz~3kHz; b）频率最大允许误差：士0.05%； c）频率稳定度：在测量周期内，应在读数的士0.05%之内； d）幅值稳定度：在测量周期内，应在读数的士0.05%之内。
6.2.6数据采集系统
要求能够与激光干涉仪同步测量，技术指标要求如下： a）采样率不低于4MHz； b）A/D位数不低于12位。
6.2.7激励电源
传感器校准中使用的激励电源输出电压的4h稳定性，应不超过传感器相应技术指标最大允许误差的五分之一。 7校准项目和校准方法
校准项目见表1，校准频率点可根据用户要求或合同要求确定。
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