JJF
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF1427—2013
微机电（MEMS）线加速度计校准规范
Calibration Specification for MEMS Linear Accelerometers
2013-09-02发布
2013-12-02实施
国家质量监督检验检疫总局发布 JJF1427—2013
微机电（MEMS）线加速度计
校准规范
JJF1427—2013
Calibration Specification for MEMS
Linear Accelerometers
归口单位：全国惯性技术计量技术委员会起草单位：中国电子科技集团公司第十三研究所
中航工业北京长城计量测试技术研究所
本规范委托全国惯性技术计量技术委员会负责解释 JJF1427—2013
本规范主要起草人：
杨拥军（中国电子科技集团公司第十三研究所）董雪明（中航工业北京长城计量测试技术研究所）徐淑静（中国电子科技集团公司第十三研究所）
参加起草人：
何懿才（中航工业北京长城计量测试技术研究所）各海锋（中国电子科技集团公司第十三研究所）田阳（中航工业北京长城计量测试技术研究所） JJF1427—2013
目 录
引言
(I) (1) (1) (1) (1) (2) (3) (3) (3) (4) (4) (5) (14) (14) (15) (21)
范围· 引用文件
1
2 3 术语及定义 4 概述 5
计量特性· 6 校准条件… 6.1校准环境条件 6.2测量标准及设备 7校准项目和校准方法 7.1校准项目… 7.2校准方法… 8校准结果表达 9复校时间间隔附录AMEMS线加速度计重力场校准不确定度评估示例附录B米 校准证书内页格式
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引言
微机电（MEMS）线加速度计广泛应用于国民经济各领域，基于此考虑，结合微机电（MEMS）线加速度计校准的实际情况，参照国际电工委员会IEC（INTERNATIONAL ELECTROTECHNICALCOMMISSION）编写的60747-14-4Ed.1/CDVIEC半导体加速度计（SEMICONDUCTORDEVICES-Part14-4：Semiconductoraccelerometers）编写本规范。 JJF1427—2013
微机电（MEMS）线加速度计校准规范
1范围
本规范规定了微机电（MEMS）线加速度计（以下简称MEMS线加速度计或加速度计）的校准项目和校准方法，适用于单敏感轴MEMS线加速度计。 2引用文件
本规范引用了下列文件： JF1116一2004线加速度计的精密离心机校准规范 GJB1037A一2004单轴摆式伺服线加速度计试验方法 GB/T20485.21—2007振动与冲击传感器校准方法第21部分：振动比较法
校准
IEC60747Part14-4半导体加速度计（14-4：Semiconductoraccelerometers）凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文
件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。 3术语及定义 3.1微机电MicroElectroMechanicalSystem，MEMS
运用半导体工艺集成了传感器、执行器和/或电路的系统。 3.2MEMS线加速度计MEMSlinearaccelerometers
采用MEMS加工工艺制作的用于将输人的线加速度成比例的转化为输出（通常为电学量）的传感器。 3.3敏感质量proofmass
线加速度计中把沿着或绕输人轴的加速度转换为力矩（或力）的有效质量。 4概述
MEMS线加速度计一般由敏感质量、挠性支承和转换线路等构成；工作原理为敏感质量在外界加速度产生的惯性力作用下产生一定位移，该位移与输入加速度相关，其物理模型可由公式（1）进行简化：
M+D+Ka+C=-Ma
(1)
de2+ dt
式中： M—敏感质量，kg； D- 一周围气体提供的阻尼，N·s/m； K-弹簧刚度，N/m;
1 JJF1427—2013
工一敏感质量质心的相对位移，m； a输人加速度，m/s； C常值，N。 将公式（1）进行Laplace变换可以得到MEMS线加速度计的传递函数见
公式（2）：
1
H()+2+
(2)
式中：
-Laplace变换的复变量；
5
K
O= NM 固有频率，Hz；
D
=2M 阻尼比。 5 计量特性
MEMS线加速度计的计量特性包括静态特性和动态特性，校准参数见表2，其中1~16 项为静态特性，第17项为动态特性。
MEMS线加速度计的静态特性模型可由公式（3）进行简化：
E=B+ai+Ka?+Kal+a,-a
(3)
Ki
式中： E- 一加速度计输出，加速度计输出单位； B 偏值，g（g为重力加速度，g=9.80665m/s）； Ki 标度因数，输出单位/g； ai 沿加速度计输入基准轴IRA的加速度，g， a, 沿加速度计摆基准轴PRA的加速度，g； a。 沿加速度计输出基准轴ORA的加速度，g； K2 二阶非线性系数，g/g； K. 三阶非线性系数，g/g； Y。 一输人轴IA相对于输人基准轴IRA绕输出基准轴ORA的安装误差，rad；
一输人轴IA相对于输人基准轴IRA绕摆基准轴PRA的安装误差，rad； MEMS线加速度计的动态数学模型由公式（4）和公式（5）进行描述，公式（4）
Y
为MEMS线加速度计的幅频特性，公式（5）为MEMS线加速度计相频特性。
() )+(2)
2
(4)
20
Wn
(5)
6 -arctg
()
1-
2 JJF1427—2013
式中：
输人加速度的频率，rad；一敏感质量之心位移的相位，rad。
1
对于采用摆式工作原理的MEMS线加速度计，通常用输人基准轴（IRA）、输出基准轴（ORA）、摆基准轴（PRA）来表示加速度计的三个正交方向，相应的安装状态分为摆态和门态两种。如果被校准的MEMS线加速度计不能区分摆态和门态，则按照与输人基准轴（IRA）正交的两个方向进行安装和测试。但本规范中统一按照摆态和门态进行描述。图1和图2分别为两种状态的位置定义。
IRA
PRA
OR X
OR
IRA
PRA
田 ORA
风 ORA
IRA
PRA 180*
IRA 270*
位置
90*
0*
图1摆态安装校准位置定义
ORA
IRA
PRA C
PRA
ORA
ORA
IRA
C PRA
C PRA
IRA
ORA 00
IRA 270*
位置
90°
180*
图2门态安装校准位置定义
6 校准条件 6.1 校准环境条件
温度：（20士5）℃，校准过程中温度波动量不超过2℃ 相对湿度：<85%；周围无强电磁场，无腐蚀性气体或液体，无强震源。
6.2测量标准及设备
校准用标准装置及配套设备如表1所示。
3