热模态试验系统高温振动校准测试装置设计

针对平板式热模态试验系统用激光测振系统原位校准需求,开展试验系统高温环境振动加速度幅值原位校准测试方法研究。基于振动标准法校准技术提供标准振动加速度幅值信号,研建能够将常温下振动信号传递到高温环境的陶瓷传递杆,研制能够有效隔绝高温对标准振动信号影响的隔热装置,组建高温环境加速度幅值原位校准测试装置。通过对陶瓷传递杆的热变形分析,以及陶瓷传递杆传递系数的标定,确保校准测试装置满足校准要求,扩展不确定度优于3%。利用装置对平板式热模态试验系统开展原位校准测试试验,结果表明,该装置可以实现对平板式热模态试验系统高温环境振动加速度幅值测量的量值溯源,保障试验数据的准确可靠。     

加速度计参考点灵敏度幅值的不确定度评定

为了保证我旧振动量值的准确一致和正确传递,为我国国民经济各行业提供准确的检测手段,2005年我国10个单位进行了全国振动基准、标准的最值比对,我所的超低频振动标准也参加了这次比对.本文介绍了激光绝对法校准的原理、方法,分析了在加速度计绝对法校准过程中,对加速度计灵敏度幅值有影响的不确定度的来源,并给出了校准不确定度的评定方法.     

风电用低频结构振动监测仪的校准方法

介绍了一种基于MEMS原理的风电用低频结构振动检测仪,根据低频结构振动监测仪的工作原理和实际使用情况,提出了一种基于低频振动传感器校准装置的加速度灵敏度幅值、灵敏度幅值线性的校准方法,解决了这种风电用低频结构振动监测仪量值溯源问题。试验结果和不确定度评定结果表明,该方法能够满足量值传递要求。     

激光干涉法进行正弦力校准研究

采用绝对法进行正弦力校准,动态力由安装在振动台上的质量块产生,力值根据力的定义直接溯源到质量、加速度和时间。为了减少测量不确定度,质量块上的加速度分布必须进行准确测量。文中介绍了采用激光干涉法进行动态力校准的原理和信号处理方法,同时介绍了与德国PTB加速度实验室进行加速度测量的比对情况。结果表明,采用所介绍的正弦力校准方法可以提高校准的准确度。     

激光测振仪振动幅值校准不确定度

依据ISO 16063-41《激光测振仪的校准》FDIS稿[1],介绍了激光测振仪的校准方法,并对此方法中影响振动幅值测量的多个误差来源进行分析和评定,给出了激光测振仪在160Hz频率下振动幅值测量结果的扩展不确定度,为进一步完善振动量值的不确定度评估以及振动计量器具检定系统提供技术支持.     

高g值加速度传感器激光绝对法冲击校准技术研究

在详细分析反射式激光多普勒原理的基础上,研究了高g值加速度传感器的冲击校准方法。该方法利用Hopkinson杆作为加载手段,利用差动式激光多普勒干涉仪来绝对复现冲击加速度的量值。针对高g值压阻加速度传感器SIMIT-AYZ-60k进行了一系列的校准试验,利用积分运算法和最小二乘法的组合从准动态条件下的校准数据得到了准静态条件下的传感器冲击灵敏度。试验表明,这种方法实现了利用脉宽有限的激励脉冲对固有频率在20kHz以上的高g值加速度传感器的校准,校准的不确定度可以满足冲击测试的工程需求。     

基于正弦激励的压电加速度计模型参数辨识

针对压电加速度计常规校准无法完全满足实际机械动态量测量要求的问题,采用基于加速度计模型参数校准的方法。参数未知的线性二阶微分方程用来表示加速度计动态特性,利用绝对法振动校准加速度计频率响应数据,采用最小二乘算法确定了未知的参数的值,同时利用蒙特卡罗法确定了参数值的不确定度。最后对加速度计进行了瞬态冲击加速度校准,计算辨识所得模型在相同冲击激励下的预测输出。结果表明:瞬态冲击加速度校准与计算辨识模型结果相差不超过1%。     

工作测振仪频率响应幅值示值误差的不确定度评定

本文主要介绍采用振动比较法进行工作测振仪频率响应幅值校准的不确定度评估,从数学模型的建立、标准不确定度分量的分析与计算,给出了工作测振仪通频带频率响应加速度幅值示值误差不确定度评估的结果,为振动计量领域应用最为广泛的振动比较法校准提供了不确定度评估的参考范例。     

高精度低峰值冲击加速度绝对法标准装置的研究与建立

介绍建立的一种高精度低峰值的冲击加速度标准装置,该装置利用空气轴承支撑的两根金属棒间的机械碰撞来产生冲击加速度激励,利用外差式激光干涉仪测量碰撞过程中的机械位移量,按照ISO国际标准推荐的算法,结合虚拟仪器技术精确复现冲击加速度物理量,从而实现加速度计的冲击绝对法校准.实验数据表明,该标准装置在冲击加速度峰值小于5000m/s2范围内,测量结果扩展不确定度小于1％(k=2),并且与绝对法振动校准结果比较的En值小于0.1.     

外差式激光干涉仪应用于正弦直线和旋转振动测量技术的研究

介绍外差式激光干涉仪和应用于旋转振动测量的衍射光栅技术理论和工作原理。针对马赫-泽德外差式激光干涉仪在绝对法振动校准技术中的应用，简要介绍了测量系统另外两个重要组成部分（频移变换和数字信号处理）的原理、算法和技术实现。这种振动测量系统与正弦直线和旋转激振系统相配合，采用同一种正弦逼近的信号处理方法，可实现直线振动量（位移、速度、加速度）和旋转振动量（角位移、角速度、角加速度）两大类型、各种振动传感器幅相特性绝对法的精确校准。     

一种振动转矩传感器标定方法研究

提出了一种标定振动转矩传感器的方法。标定系统包括振动转矩激励源、振动转矩传感器和可调负载,工作时3者同轴相连。振动转矩激励源通电后产生的电磁转矩包括恒定分量和振动分量,且两者的幅值大小相同,因此,标定系统稳态运行时,根据转矩平衡方程可知,负载值与振动转矩的幅值相同,通过记录振动转矩传感器的输出电压和负载值即可实现标定。最后对振动转矩传感器进行了标定实验,振动转矩传感器的灵敏度系数达到4.58V/(N·m)。     

石英挠性加速度计在超低频振动国家基准研制中的应用研究

介绍了超低频振动国家基准装置。采用改进型石英挠性加速度计SA704和研发的适配器MSA-I组成的振动套组,作为超低频振动台负反馈控制的拾振器和装置性能测试的标准器,有效地降低了振动台台面输出加速度波形的失真度,抑制了环境振动的影响,实现了0.002 Hz以上加速度失真度小于1%;解决了1 Hz以下超低频段无测量传感器的问题。该套组可作为低频和超低频振动基标准装置量值传递的标准器和核查标准。     

基于外差激光干涉法的三轴向振动绝对校准方法研究

与单轴向振动激励相比,三轴向标准振动台能够模拟被校三轴向加速度计的实际应用环境。利用三轴向标准振动台获取被校加速度计真实的空间响应特性,以实现被校加速度计的精确校准。立足于加速度矢量理论与三轴向加速度计的灵敏度矩阵模型,提出基于带通采样的外差激光干涉法的三轴向振动绝对校准方法,通过计算被校加速度计的灵敏度矩阵实现其校准。实验结果表明,该方法能够同时实现高精度的三轴向加速度计主轴与横向灵敏度的校准,有效地降低了校准时间与重复安装误差。     

落锤式冲击加速度标准装置的研究与建立

阐述了基于落锤式冲击加速度标准装置的结构及试验原理,基于相应的数字化仪硬件,结合虚拟仪器技术,按照ISO16063—22冲击比较法校准标准的要求设计了相应的校准软件,实现了加速度计冲击比较法校准。并且与基于Hopkinson杆的冲击激励系统产生的冲击波形进行了比较分析,通过试验数据验证了该冲击加速度标准装置的可靠性,同时对振动与冲击2种校准方式进行了比较并说明了校准结果差异的原因。     

0.1 Hz～50 kHz直线振动幅值和相位国家计量基准系统的研究

描述中国计量科学院在直线振动幅值和相位测量的理论研究和技术实现方面取得的最新进展。简要介绍了国家高、中、低频振动基(副基)准幅相特性测量装置的系统构建、测量原理和技术实现,以及装置达到的主要技术指标。提出振动基(副基)准优化提升中关键的技术创新点,如自主提出了改进的外差正弦逼近法和基于波峰波谷的外差时间间隔法,在压电高频(2kHz～50kHz)振动台上,首次在国内外实现了(1nm～500nm)振幅范围内的纳米级振动传感器灵敏度幅值和相移的测量。中国计量科学研究院(NIM)与德国物理技术研究院(PTB)在10Hz～10kHz范围内开展的标准加速度计灵敏度幅相特性国际双边比对验证了国家基准的测量不确定度。     

零差激光干涉仪在超低频大振幅振动测量中的应用

介绍了利用正交的零差激光干涉仪测量安装于振动台面被测靶体的位移,实时计算出运动速度和加速度,从而实现对位移达1m的超低频振动传感器的实时绝对校准。     

基于窄脉冲冲击激励的压电加速度计动态校准

论述了目前加速度计校准的方法以及主要不足之处,并以压电加速度计为例,采用冲击激励法对其进行了动态校准,详细说明了校准所使用的装置和校准过程,采用单自由度的质量弹簧系统来描述加速度计的数学模型,利用系统辨识的方式得到了数学模型的参数,分析了加速度计动态校准的结果并且与绝对法振动校准进行了比较与分析。     

基于离心-振动复合装置的加速度计整流误差校准

通过对加速度计传统整流误差校准方法的分析研究,提出了基于离心-振动复合加速度输入的加速度计整流误差校准方案。并通过建立加速度计的非线性耦合模型,给出恒加速度和振动加速度复合作用下加速度计整流误差计算方法。利用研制的离心-振动复合校准装置,进行了恒加速度和振动加速度复合作用下加速度计的整流误差试验,结果验证了基于恒加速度和振动加速度复合输入的加速度计整流误差校准方法的合理性和可行性。