地球重力法低频振动校准规范-征求意见稿

新闻专员

联系方式：caichenguang@nim.ac.cn

1  任务来源
“动态重力法加速度计校准规范”制定项目来源于市监量函[2018]540号“市场监管总局办公厅关于国家计量技术规范制定、修订及宣贯计划有关事项的通知”及国振计委第[2018]18号“关于下发2018年国家计量技术法规制制定、修订计划’的通知”。
2  制订依据
本规范依据《国家计量检定规程管理办法》、JJF 1001-2011《通用计量术语及定义》、JJF 1071-2010《国家计量校准规范编写规则》和JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》的相关规定编制。结合已经发布的国际标准ISO 16063-16：2014《振动与冲击传感器校准方法第16部分地球重力法振动校准》、ISO 16063-42：2014《振动与冲击传感器校准方法第42地球重力法地震仪高精度校准》和正在起草的国际标准ISO 16063-18《振动与冲击传感器校准方法第18部分地球重力法低频振动校准》，编写本规范，以满足加速度传感器生产制造企业、广大用户和计量机构对地球重力法低频振动校准的需求。
3  主要技术说明
3.1  关于范围
本规范适用于频率范围DC～20Hz、加速度范围≤1 gloc内，对加速度计的校准。
3.2  关于引用文件
规范中引用的相关标准和规范均为现行最新版本。
3.3  关于术语
本规范定义了地球重力法低频振动校准涉及的旋转台面、旋转台面零位、旋转台面重力轴、最大灵敏度、几何轴灵敏度、最大横向灵敏度、灵敏度、动态时空同步法及静态时空对准法等术语。
3.4  关于概述
加速度计是基于惯性原理把被测加速度转化为电量的传感器，通常由加速度敏感元件和电量转换元件组成。按敏感机理，可分为：惯性质量式、气体热对流式等；按转换机理，可分为：压电式、电容式、压阻式、电磁式、力平衡式、热式等。
加速度计动态重力法校准的基本原理是将加速度计在重力场中匀速旋转，使加速度计敏感轴上的重力分量呈正弦变化，实现加速度计向当地重力加速度的绝对法溯源。按将加速度计在重力场旋转的形式，动态重力法校准可分为：单轴转动式、双轴转动式、倾斜转动式、虚拟摆式等。
3.5 关于计量特性
根据地球重力法低频振动校准和加速度传感器的特性，给出了灵敏度幅值、灵敏度相位、频率响应、幅值线性度等计量特性，并于ISO 16063-1、-11、-16、-31等相关国际标准协调统一。
3.6  关于校准条件
按照对测量不确定度的影响和实验室环境条件，综合给出了校准条件。
3.7  关于校准项目和校准方法
对各灵敏度幅值、灵敏度相位、频率响应、幅值线性度等校准项目给出了对应可行的校准方法。
3.8  关于校准结果表达
经校准的仪器出具校准证书。并对相应校准证书的基本内容作了规定。
3.9 关于附录
附录A给出了校准原始记录推荐格式，附录B给出了校准证书的内容，附录C给出了不确定度评定示例。
4 有关专利的说明
本规范不涉及知识产权问题。
5 预期达到的社会效益
解决低频高加速度量值的溯源问题
传统的振动台校准系统受到行程限制在低频段的加速度幅值往往很小，造成加速度计的信噪比变差，难以满足传感器低频段的校准需求。目前，我国低频振动计量基标准装置0.5Hz频率点的最大加速度测量能力低于5m/s2。最大加速度与频率平方成正比，随着频率的减小而逐渐降低，在0.1Hz时将低于0.2m/s2。显然无法满足低频高加速度的溯源要求。基于地球重力场动态校准方法能够在频带范围内提供高达1g的加速度幅值，确保加速度计低频段动态校准结果的有效性，有效拓展了加速度计动态校准的频率范围。因此本项目拟建立地球重力场法振动校准系统，旨在解决低频高加速度的量值溯源问题。
风力发电、导线舞动监测领域，由于振动幅度极大（米级以上，甚至百米级），频率极低（0.1Hz），所用传感器的灵敏度很低（典型100mV/g），采集器的位数较低（典型12bit）。振动台方法，由于信噪比的限制难以校准。而国外多采用重力进行校准，成本低、效率高，直接支撑了国外传感器的国际竞争力。而我国厂家由于校准方法的限制，难以与国外产品竞争。
补充激光绝对法振动校准的不足
国内比对和国际比对中，都出现了由于重力分量造成的低频灵敏度超差，而有些国家具备重力法绝对校准的能力，避免了这一现象的发生。
6 废止现行相关规范的建议
本校准规范是首次发布。