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。     

O．1Hz～50kHz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。     

2～50 kHz高频振动幅值和相位基准的研究

在外差激光干涉原理的基础上,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,研制了Mach-Zehnder外差式激光干涉仪和信号调理仪,构建了PXI虚拟仪器测量系统,在压电高频(2～50 kHz)振动台上.实现了1～500 nm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,建立了国家高频振动幅值和相位基准,并在2～10 kHz频率范围内完成中国计量科学研究院(NIM)与德国物理技术研究院(FIB)的国际比对.     

衍射光栅外差激光干涉法角振动校准技术研究

开展了角加速度校准方法的研究和基准装置的研制。介绍研制的稳态正弦角振动激励系统和衍射光栅马赫-泽德干涉仪,以及结合采用正弦逼近法外差测量技术。角加速度国家计量基准装置在角振动频率0.05 Hz~1.2 kHz、角位移大于300°和角加速度大于2000 rad/s~2测量范围内,可实现角加速度幅值和相位的精确测量。实验数据和测量不确定度分析结果表明,装置校准高精度角加速度传感器的测量扩展不确定度优于1%(k=2)。     

超低频快速高精度虚拟多功能仪的研究

低频(≤3 Hz)尤其是超低频(≤0.1 Hz)信号的频率幅值和失真度、相位等参数的测量分析一直是个难题,特别是极超低频(≤0.01～0.0001 Hz)的信号的快速测量一直是国内外的重大难题,在振动计量标定界几乎是一个空白.本文介绍了COINV(东方所)研制成功的DASP超低频快速高精度虚拟多功能仪的研究情况.     

超低频振动国家计量基准装置的研究与建立

根据超低频振动标准装置的研究现状和应用需求,研究和建立了国家振动幅值和相位基准装置,其频率为0.002 Hz~160Hz、振幅为峰峰1 m、承载30 kg、加速度波形失真度＜1%。介绍了装置的结构组成,描述了大行程水平振动台的设计方案、反馈控制技术、管线拖曳系统和激光测振系统,给出了装置的主要技术指标和比对实验数据。解决了我国超低频振动计量的溯源问题     

超低频激光干涉法振动幅相特性测量技术的研究

基于对结构动力学、地球物理和地震物探等研究领域中超低频振动计量器具量值溯源迫切需求的分析,对超低频（低至0.002Hz）、大振幅（1m（p-p））激光绝对法振动幅值和相位测量技术进行了研究。针对激光干涉仪在动态超低频、大振幅情况下,跟踪测量性能变差的问题,研制了具有直流输出特性的大光程零差正交激光干涉仪;采用自主提出的自适应动态分解算法,解决了超低频数据量庞大、数据采集处理困难的技术难题.。给出了在超低频振动台上对石英挠性加速度计进行校准的实验数据。结果表明,该系统可实现动态光程大于1m、频率范围0.002Hz~2kHz的加速度幅值和相位的激光绝对法精确测量。     

低频振动传感器幅值和相移测量的不确定度

深入研究影响测量结果的不确定度来源和大小，参考ISO 16063-11:1999不确定度分量表，根据实验结果和经验数据，对低频振动国家副基准测量高精度低频振动传感器套组灵敏度幅值和相移进行测量不确定度的分析和评估，为修订国家振动传递系表提供了参考依据，其灵敏度幅值和相移测量的不确定度（ =2）为16Hz参考点，0.30%和0.19；0.1Hz120Hz通频带，0.66%和0.65。     

钢弹簧浮置板中低频振动特性分析

为了探究高架线路上钢弹簧浮置板减振轨道在外激励作用下的振动特性,建立钢弹簧浮置板减振轨道-箱梁桥三维有限元模型,以美国六级谱激励下的轮轨力作为输入,对钢弹簧浮置板减振轨道的振动特性进行系统的研究;在此基础上,分析不同刚度的钢弹簧对整体轨道结构振动的影响。研究结果表明:浮置板结构的振动特性以纵向上的弯曲振动为主,同时存在不均匀分布的局部振动特性,因此只有利用三维有限元模型才能很好地研究浮置板结构的整体和局部振动特性。整体轨道结构在中低频段的振动明显,其中钢轨的主振频率集中在200 Hz～250 Hz以及425 Hz～475 Hz;浮置板在150 Hz以下的低频段振动密集,主振频段与钢轨一致,但在425 Hz～475 Hz的振动幅值与低频段相近;浮置板在主振频段的弯曲振动不是规则的同幅值正弦形式,其幅值呈逐渐递增或递减分布。钢弹簧刚度对钢轨50 Hz以下的振动频率分布有一定的影响;主要影响浮置板结构的整体振动形式,在频率较低时对振动幅值及局部振动形式也有较大的影响。     

中国计量院与土耳其国家计量院签署合作谅解备忘录

<正>日前,土耳其国家计量院(TUBITAK UME)与中国计量科学研究院(以下简称中国计量院)在京签署计量合作谅解备忘录。中国计量院院长方向、土耳其国家计量院院长穆斯塔法·赛汀塔司分别代表两国国家计量院在谅解备忘录上签字。赛汀塔司一行4人首先参观了位于中国计量院昌平院区的量子化霍尔电阻基准、约瑟夫森电压基准、计算电容、焦耳天平、玻尔兹曼常数测量、原子干涉重力仪、纳米材料测量、气体流量计量和化学计量     

钢弹簧浮置板中低频振动特性分析

为了探究高架线路上钢弹簧浮置板减振轨道在外激励作用下的振动特性,建立了钢弹簧浮置板减振轨道-箱梁桥三维有限元模型,以美国六级谱激励下的轮轨力作为输入,对钢弹簧浮置板减振轨道的振动特性进行了系统的研究;在此基础上,分析了不同刚度的钢弹簧对在整体轨道结构振动的影响。研究结果表明：浮置板结构的振动特性以纵向上的弯曲振动为主,同时存在不均匀分布的局部振动特性,因此利用三维有限元模型才能很好的研究浮置板结构的整体和局部振动特性。整体轨道结构在中低频段的振动明显,其中钢轨的主振频率集中在200-250Hz以及425-475Hz;浮置板在150Hz以下的低频段振动密集,主振频段与钢轨一致,但在425-475Hz的振动幅值与低频段相近;浮置板在主振频段的弯曲振动不是规则的同幅值正弦形式,其幅值呈逐渐递增或递减分布。钢弹簧刚度对钢轨50Hz以下的振动频率分布有一定的影响;主要影响浮置板结构的整体振动形式,在频率较低时对振动幅值及局部振动形式也有较大的影响。     

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.     

振动幅相特性测量系统溯源问题的研究

简要介绍基于正弦逼近理论的激光绝对法振动幅相特性测量技术的基本原理和特点 ,针对加速度幅值和初相位两个校准参量的溯源问题进行详细论述 ,指出虚拟仪器技术的应用将与振动基准传统溯源思路产生较大的冲突 ,强调按照量纲向对应的基本量溯源已不能确保量值的准确可靠 ,并提出只有采用比对的方法才能达到量值的统一。     

自力更生建立渐开线国家标准

我国齿轮渐开线标准的建立由企、事业单位齿轮生产部门提出,经过深入实际调查研究、生产验证、听证会、鉴定会、国际比对等形式,最后决定由中国计量科学研究院(以下简称"计量院")长度处来承担建立渐开线国家基准课题.     

振动幅相特性测量系统溯源问题的研究

简要介绍基于正弦逼近理论的激光绝对法振动幅相特性测量技术的基本原理和特点，针对加速度幅值和初相位两个校准参量的溯源问题进行详细论述，指出虚拟仪器技术的应用将与振动基准传统溯源思路产生较大的冲突，强调按照量纲向对应的基本量溯源已不能确保量值的准确可靠，并提出只有采用比对的方法才能达到量值的统一。     

环境振动监测仪校准方法研究

本文利用环境振动检测仪便携式校准装置研究了频率范围在(1～200) Hz,振级范围(50～160) dB的环境振动监测仪的校准方法,并分析其加速度(0. 1～10) m/s2的计量特性。所提出的比较校准法方法较绝对法和调频电信号法具有良好相关性,并能对监测仪的频率响应及幅值线性度进行较为准确的计量。     

低频超低频振动计量技术的研究与展望

从低频和超低频振动测量多个应用领域的角度讨论研究建立低频超低频振动幅相特性计量基标准溯源体系的重要性,介绍国内外研究发展状况,提出低频电压测量的溯源性问题,分析了超低频振动计量基标准实现精确测量的若干关键技术。     

基于激光干涉仪数字信号解码的振动校准方法

提出了一种基于Polytec外差激光干涉仪输出S/PDIF数字信号解码的加速度计校准方法,优化了校准过程,并保障了加速度计的灵敏度幅值与相位校准精度。通过与ISO 16063-11推荐的外差激光干涉法在5 Hz～20 kHz频率范围内的校准结果对比,提出方法的灵敏度幅值相对误差与相位差分别小于0.969%和0.165°;灵敏度幅值相对标准差与相位标准差分别小于0.560%和0.356°。     

基础振动下直动式减压阀动态特性分析

针对基础振动对TBM液压元件性能的影响,为TBM液压元件优化设计提供理论依据,选择直动式减压阀为研究对象,分析其工作原理,建立减压阀的动态响应数学模型,仿真研究基础振动幅值和频率对减压阀波动特性的影响规律,分析减压阀不同结构参数对压力波动的影响.结果表明：基础振动会引起减压阀出口压力波动,波动幅值随振动幅值增加而增大;当基础振动频率大于50 Hz时,压力波动幅值随频率的增加明显增大;减小背压腔初始容积和回流通道直径能提高减压阀的动态稳定性.     

正弦角振动绝对法标准装置研究进展

随着各领域对旋转角振动测量需求的增加,研究和建立角加速度国家计量基准,解决各类旋转角振动传感器和测量仪的量值溯源问题迫在眉睫。在分析国内外现状的基础上,对稳态正弦角振动激励系统、激光干涉测量系统进行了讨论;提出了高精度旋转角振动激励系统和正弦相位衍射光栅盘研制中的技术难点。