校准测量（通用8篇）
校准测量 篇1
摘要：针对触针式表面轮廓测量仪角度测量误差校准过程中存在的角度量块定位问题,设计了一种角度测量误差校准用夹具。在校准表面轮廓测量仪角度测量误差过程中,该夹具提供了一种角度量块相对于仪器的快速、精确定位手段,保证了校准精度,提高了校准效率。
关键词：表面轮廓测量仪,角度测量误差,校准,误差修正
1 引 言
触针式表面轮廓测量仪(以下简称轮廓仪)因具有测量分辨力高、触针针尖半径小等特点,被广泛应用于轴承、螺纹、滚珠丝杠、汽车零件、电工元件、医疗器械等制造领域的检测设备。测量过程中,轮廓仪的触针在驱动箱的带动下,沿被测物表面做匀速运动,触针随表面轮廓的几何形状上下起伏,传感器将触针的位移量转换为电信号,传送给信号处理系统,即可记录被测物轮廓形貌,由计算机根据测得轮廓拟合表面轮廓的几何要素,计算相应的二维几何参数值。
在测量中,驱动箱带动传感器水平移动,为传感器的触针提供水平测量基准;传感器触针的滑行轨迹反映了被测表面的二维轮廓形貌。
在测量过程中,触针滑过工件表面时会受到摩擦力的作用,故测量系统会产生一定的形变,这种形变是仪器测量系统误差的一个重要来源。由于这种形变将随被测表面形状变化而变化,所以角度测量误差是轮廓仪的一个重要计量特性指标。
校准轮廓仪的角度测量误差一般采用标准角度量块,在校准过程中,标准角度量规相对于轮廓仪触针滑行轨迹的定位误差是校准不确定度的一个重要来源。为了保证角度量块的定位精度,减少人为误差对测量精度的影响,提高校准过程中的工作效率,我们设计了一套专用夹具。
2 应用背景
在未应用此夹具校准轮廓仪角度测量误差时,一般采用平口钳等工具将角度量块固定好,调整平口钳的位置,用目测的方法保证角度量块两工作面的交线与触针滑行轨迹垂直。测量中,轮廓仪触针在被测角度量块两工作面依次滑过,记录触针轨迹轮廓,并依此计算角度量块两工作面间夹角。
在实际操作中,一般用目测的方法瞄准,使触针滑行轨迹与量块工作面两平行边平行,以保证测得轮廓真实反映角度量块工作面垂直截面的实际轮廓。由于目测瞄准误差,在摆放角度量块时,量块工作面两平行边与触针滑行轨迹间总会有一个角度误差,如图1(其中细实线为角度块的外轮廓,粗实线为触针滑行轨迹,虚线为辅助线)的结果。
为简化计算,假定触针滑行轨迹上升角与下降角相等,且在上坡段和下坡段水平行程相等,据图1可建立以下数学模型:
设角度量块角度的检定值为β,驱动箱水平测量距离为2L,测量垂直高度为H;假定触针滑行轨迹与角度量块工作面两平行边的夹角为α,实际测量时的测量距离也为2L,实际测量时垂直高度为h,求实际测量角β′。
由图中几何关系分析可知:
将测量轮廓线与理想轮廓线投影到同一平面,如图2。得到M=L(1-cosα) (3)
即实际测量与理想状态垂直高度相差,由此可得:
将式(4)带入式(1)中得到
若以标称值为90°的角度量块为例,假定由于摆放误差造成偏角为5°,则有1-cosα=3.8×10-3。经计算得到实测轮廓的标准角度约为90°9′14″。轮廓仪的角度测量误差一般在4′以内,很明显因角度量块的摆放位置与测量方向不平行而产生的误差已经严重影响到仪器测量的真实精度。
3 夹具结构设计
为解决角度量块的定位问题,我们设计了一套专用夹具,如图3所示。
专用夹具由一个装夹平口钳和一套调整机构组成,装夹平口钳是固定角度量块等检具的装置,调整机构用来提供各方向的旋转和平移运动。其结构特点如下:
(1)平口钳的钳口基准面与钳底面垂直,钳底面刻画了一条100mm长的基准刻线,与钳口基准面的平行度误差不大于0.002mm,是调整过程中的对线基准。钳口基准面是量块的定位基准,基准刻线是触针轨迹的对线基准,二者的平行性保证了量块工作面二平行边与触针滑行轨迹的平行度。
(2)调整机构通过滑板和水平移动手轮实现装夹平口钳的平行运动,使操作者可以根据需要对测量位置进行调整。这套机构通过高精度导轨机构,保证了平行运动的平稳性,避免了扭摆等现象的发生。
(3)工作台与底面之间用轴连接,操作者可通过转动手轮调整基准刻线与触针滑行方向的角度,从而实现触针滑行轨迹与基准刻线的对线精度。根据实验,触针针尖与基准刻线的目测对线误差不大于0.02mm,采用刻线两端对准的方式可以大大提高对线精度。
(4)倾斜调整旋钮可以调整装夹平口钳底面与驱动箱水平运动方向的平行性。
4 应用效果
校准轮廓仪角度测量误差前,先将专用夹具固定在轮廓仪底台上,再用固定在轮廓仪底台的T型槽中的定位螺栓将夹具底板紧固在底台上。调整水平移动旋钮,使传感器测针针尖与平口钳底面上的基准刻线对齐;通过启动驱动箱水平运动,使传感器先后运行到驱动箱量程左侧和右侧,调整转动旋钮使触针针尖在这两个位置都可以与刻线中心对正。放入角度量块,开始轮廓仪的角度测量误差校准。
根据实际测量结果,触针针尖与刻线中心目视对正的误差不大于0.02mm,刻线与平口钳基准面的平行度误差不大于0.002mm,因此,触针针尖滑行轨迹与平口钳基准面的最大偏角误差为±tan-1(0.022/50)=±1.5′,即α=1.5′。依然以标称值90°的角度量块为例,计算得β′=90°0′0.014″,即因角度量块位置带来的误差不大于0.014″。这个误差对于轮廓仪的角度测量误差校准来说是可以忽略不计的。
5 结 语
角度测量误差通过在轮廓仪的生产实践中的应用,设计的专用夹具保证了轮廓仪校准过程中角度量块的定位精度,提高了工作效率,减少了校准过程中的人为操作误差。
校准测量 篇2
一、监视和测量设备范围
各生产单位、部门使用的计量、仪表、检测设备和器具，主要包括生产系统原燃料计量（称）设备、地磅称重系统、化验仪器及设备、各产品储量计量仪器、水及蒸汽的流量计量设备等。
二、监视和测量设备的归口管理
1、各计量、仪表、检测设备，由使用单位负责日常使用、保管、维护工作，确保各设备的正常使用、规范操作。
2、计量设备的检定和校准，由具有资质和有专业技术的单位进行。强制检定需外协质量检验部门的仪器设备，由使用单位及设备部上报企划部对外协调联系；需自检的计量、仪表检测设备，根据各部门职责范围，由机电维修公司电子技术中心或化验室等专业人员承担。
3、监视和测量设备的维修由使用单位提出申请，报机电维修公司（电子技术中心、机械维修车间）进行修复，需要联系厂家协助维修的，由设备部联系供应部（公司）对外联系。
4、供应部（公司）在监视和测量设备、器具的管理中分管对外联系厂家进行设备、器具的维修工作和新增计量、器具、仪表检测设备的选型和购置。
5、设备部负责新技术和新设备的推广应用，对监视和测量设备、器具的使用过程进行监督和管理，对新增监视和测量设备进行经济论证，做好各种检测设备的更新改造工作。
三、监视和测量设备的管理细则
1、生产系统、化验、质检等所有使用监视和测量设备的单位，要对所归属的监视和测量设备进行统一标识并编制监视和测量设备台帐（附表
一）。
2、设备部、机电维修公司（电子技术中心、机械维修车间）协同使用部门编制有关电子、计量、仪表、检测设备的安全操作规程和日常维修保养细则，努力提高计量检测设备的使用率和完好率，保障精确操作和计量。
3、各使用单位要根据实际情况编制计量器具、设备的使用、校验、维修及保养记录，并严格填写记录，加强对设备的日常维护保养。
4、监视和测量设备的检定分为自检设备和强检设备，各使用单位和检定单位需制定监视和测量设备周期检定计划表（附表二）、强制检定监视和测量设备登记表（附表三），有计划地进行对监视和测量设备检定的申报工作。
5、监视和测量设备的检验周期
①、强制检定设备的周期一般为1年或半年，各监视和测量设备使用单位要根据国家质量检测标准和行业规定制定相应的监视和测量设备周期检定表，并严格按照设备检定周期进行设备的检定提报工作。
②、自检设备的周期根据生产实际情况定为每月进行一次检定工作，需负责监视和测量设备检定的单位按照周期检定计划对每月所有待检设备进行检验和标定工作，并详细记录检验和标定的原始记录和标定记录，以备查询和管理。
6、各监视和测量设备使用单位的检定提报需以送检通知单（附表四）的形式提报申请，根据检定性质上报到相关检定单位。强制检定时由使用单位及设备部上报企划部对外协调联系；设备自检时，根据各部门职责范围，由机电维修公司电子技术中心或化验室等专业人员承担。
7、随着监视和测量技术的发展，各设备使用单位要积极推行和使用新技术和新设备，设备部负责联合有关技术支持单位和使用单位对新检测设备和技术进行考察论证及具体的审报工作，积极推进监视和测量技术在生产上的应用。
8、设备部联合相关技术支持部门对各监视和测量设备使用单位提报的落后淘汰的监视和测量设备的封存、报废工作进行论证，加强落后设备的报废和新技术和设备的应用管理。
9、设备部监督管理各单位监视和测量设备的日常保养、维护及周期检定工作，对各监视和测量设备的各种记录、台帐等进行定期抽查。
直流电桥的校准和测量能力分析 篇3
关键词：CMC,不确定度,直流比较电桥,直流电阻测试仪
1 CMC概述
校准和测量能力(CMC)是校准实验室在常规条件下能够提供给客户的校准和测量的能力,其应是在常规条件下的校准中可获得的最小的测量不确定度。应特别注意当被测量的值是一个范围时,CMC通常可以用下列一种或多种方式表示:
(1)用整个测量范围内都适用的单一值表示。
(2)用范围表示。此时,实验室应有适当的插值算法以给出区间内的值的测量不确定度。
(3)用被测量值或参数的函数表示。
(4)用矩阵表示。此时,不确定度的值取决于被测量的值以及与其相关的其他参数。
(5)用图形表示。此时,每个数轴应有足够的分辨率,使得到的CMC至少有2位有效数字。
本文讨论的是第1种方法,主要利用QJ48型比较电桥作为主标准器。该电桥可用于0.01%电阻箱、0.01%电桥等直流电阻精密仪器的检定。使用QJ48不必采用替代法,且由于内附标准电阻量具,故免除对示值的修正。仪器测量范围为1～105Ω,准确度为±0.002%(不必修正),可以对QJ36型直流电桥的1～105Ω进行测量。但由于QJ36的测量范围为10-3～105Ω,本文还需要用到SB2230型直流电阻测试仪对QJ36的10-3～1Ω进行测量。
SB2230型直流电阻测试仪主要用于测量其范围内的直流电阻,适用于测量金属导体、导线以及其他的接触点电阻、电动机、变压器绕线电阻等,测量范围为10-9～1.9999kΩ,准确度为±0.05%,可以达到QJ36的10-3～1Ω的测量要求。
测量条件:温度(20±1)℃;湿度40%～60%。
2 1～105Ω测量范围评定
2.1 建立数学模型
直流电阻箱和直流电桥按元件检定的主要被测量是电阻Rr,该电阻的测量误差采用直接测量法获得,用下式表示:
式中,Rx为被检电阻表示值;RN为检定装置标准电阻值;M1、M为直流比较电桥桥臂电阻;δ1为直流比较电桥测量读数×10-4。
2.2 不确定度分量评定
(1)直流比较电桥比例臂K(M1/M2)值的误差所引入不确定度分量。
根据直流比较电桥对K值的要求,K取5×10-6。取,得:
(2)直流比较电桥内部二等标准电阻的误差所引入不确定度分量。
取,得:
(3)环境条件影响所引入不确定度分量。
根据技术资料,一般绕线电阻的温度系数为(10-6～10-4)/℃,取10-5/℃,规程中温度要求(20±0.5)℃,因此温度影响所产生的误差为0.5×10-5。取,得:
(4)检流计灵敏度影响所引入不确定度分量。
规程要求灵敏度影响不大于被测量准确度等级的1/10,取极值5×10-6。取,得:
(5)重复性实验所引入不确定度分量。
在同等条件下,用本装置对此电桥的×100Ω盘第10点重复检定10次,可得:
2.3 不确定度分量
不确定度分量如表1所示。
2.4 合成标准不确定度
以上各量互不相关,故合成标准不确定度为:
2.5 扩展不确定度
取k=2,扩展不确定度为:
3 10-3～1Ω测量范围评定
使用计量标准器SB2230直流电阻测试仪对QJ36型直流电桥的10-3～1Ω测量范围进行评定,方法同上,此处不再赘述。在同等条件下,用本装置对此电桥的×0.1Ω盘第1点重复检定10次,计算其不确定度分量如表2所示。
3.1 合成标准不确定度
以上各量互不相关,故合成标准不确定度为:
3.2 扩展不确定度
取k=2,扩展不确定度为:
4 测量不确定度评估
QJ36型直流电桥测量不确定度如表3所示。
5 结语
综上所述,QJ36型直流电桥的校准和测量能力为:1～105Ω,Urel=1.54×10-5;10-3～1Ω,Urel=6.2×10-4。在今后的工作中,我们可以直接引用以上CMC,在提高工作效率的同时也方便了客户对于校准证书的解读。
参考文献
[1]JJF1059—1999测量不确定度评定与表示[S]
测量仪器校准管理系统方案设计 篇4
为了从源头上确保各类测绘工程的质量,与测绘仪器相关的国家计量标准明文规定了测绘仪器必须在首次使用和后续使用中按照要求的条款进行检定[1]。只有检定合格的仪器才能投入到测绘生产中。测绘仪器检定机构常校检的仪器主要有全站仪、经纬仪、测距仪和水准仪四大类,每一种仪器用到的校检设备和校检方法不尽相同。整个校检过程包括送校登记入库、仪器校检、出具证书、仪器出库,需要记录大量的数据。以往的管理方法是手抄纸记的文件管理,这种管理方式在校检仪器量较少时还能胜任,但是在目前校检量快速增加的情况下,逐渐显出了很多弊端: 一是费劳力,容易出错; 二是数据不方便共享; 三是记录查找困难; 四是需要大量纸张并占空间等。针对这些问题,一些校准机构做过相关研究,提出了一些管理系统方案,但是采用的多是客户端/服务器模式,如: VFP平台在测绘仪器检定管理中的应用。这种模式需要在每台客户机上都安装客户端软件,当系统升级时,每台客户机都需要升级,维护成本很高。采用B / S ( Browse / Server) 模式的测绘仪器校准管理系统能够克服这个缺点。它无需在不同的客户机上安装不同的客户应用程序,而只需安装通用的浏览器软件[2]。通过提供的网址就可以进入管理系统,客户端是不需要维护的。
基于以上原因,并依据上海某测量仪器检定公司的校检流程和管理需求,本文对B /S模式下的测绘仪器校准管理系统进行了方案设计和系统开发。目前系统功能已基本开发完成,正在进行测试。下面详细介绍整个系统的设计思想、功能结构及实现方法。
1 设计思想
基于B /S ( Browse /Server) 模式开发的测绘仪器校准管理系统,测量仪器的检定校准过程从人工文件记录转变为从用户浏览器进行流程管理。一方面,依据检定校准的流程,校准信息从客户端浏览器通过局域网发送到服务器,存储在数据库里; 另一方面,客户端的查询、修改、出证书等请求得到服务器响应,响应结果通过局域网返回给用户浏览器。
B / S结构由表示层、功能层、数据层三个相对独立的单元组成,如图1所示[3]。
表示层指用户浏览器,用于显示用户界面,接收用户事件及向服务器发送请求。功能层是能够运行网站应用程序的Web服务器,位于表示层与数据层之间,作用是接收表示层请求,执行相关程序,并对数据库服务器发出操作请求,然后将执行结果返回给表示层。数据层是数据库服务器,功能是对数据表进行插入、查询、删除等操作。系统的Web服务器采用Windows自带的IIS,Web应用程序为C#开发的ASP. NET应用程序,数据库使用Access数据库,对浏览器没有要求 ( IE即可) 。
在ASP. NET平台上开发的Web应用程序,它的每一个页面都是一个 . ASPX文件,具有一定功能,比如登录验证、录入信息等。将Web应用程序置于B /S结构体系的IIS服务器下运行,当用户从客户机浏览器发出一个“请求”,该请求通过局域网到达服务器,IIS将“请求”通过相应 . dll文件,发送至ASP. NET引擎; ASP. NET引擎响应“请求”加载相应 . ASPX文件,并能通过ADO. NET对数据库进行操作,最后生成结果页面发送到客户机浏览器显示。图2显示了ASP. NET的运行机制。
测绘仪器校准管理系统的所有功能都以这样的机制运行。
2 系统结构设计及实现
2. 1 功能模块设计
客户将仪器委托给检定机构校准检定的一般流程是: 仪器入库—仪器校准检定—出具证书—仪器出库。仪器入库过程记录入库信息 ( 包括仪器名称、送校人、送校要求等) ; 仪器校准检定过程严格依据检定校准流程记录检定结果; 出具证书过程是在检定校准结束后出具校准检定证书; 仪器出库过程记录出库日期、付款情况等信息。由此设计测绘仪器校准管理系统的功能模块,包括登录验证模块、仪器入库模块、仪器校准模块、出具证书模块、仪器出库模块,如图3所示。
为了保证数据的安全性,系统只给特定人员登录权限,并设置权限级别。对于管理人员来说,他关心的是仪器的送检情况、检测人员[4]; 对于工作人员,他主要关心自己在检定环节里的那部分工作。一级用户可以进行所有操作; 二级用户可以使用系统的特定功能 ( 如: 出具证书) ; 三级用户仅能进行记录查询。登录信息和权限级别直接写入数据库,在用户登录时验证权限及权限级别,如图4所示。
在这样的功能结构里,有权限的工作人员能进入系统管理仪器的校准过程; 级别的划分使工作人员仅在权限范围内操作,保证系统数据的安全性;仪器依次经过仪器入库、仪器校准、出具证书、仪器出库四个过程,为一个生命周期; 每一过程必须在前面过程完成之后才能进行,实现有序管理。
2. 2 数据库设计
2. 2. 1 设计原则及数据结构
数据库的设计以实现对数据的高效存储,满足系统的需求为原则。测绘仪器校准管理系统的数据信息分为三块: 人员登录数据、校准仪器入库/出库数据、仪器的校准数据。不同类型仪器的校准数据不同,例如: 全站仪校准包括测距、测角两块校准数据; 经纬仪只有测角校准数据; 测距仪只有测距校准数据。如果给这些数据独自建表会带来数据库操作及编程上的麻烦。
因此,将仪器的校准数据集中存储在一个表,同时合并仪器的入库/出库信息,形成一条完整的校准记录。这样做的好处是减少了一部分数据冗余,同时避免了数据表间交叉索引造成的查询麻烦; 但其缺点是存在不少空值,不过这对小型数据库性能的影响可以忽略不计。以下是数据库中表的部分结构及实例:
登录信息表: 用于存储具有权限人员的身份信息,如表1所示。
校准信息表: 用于保存整个校检过程的信息( 仪器入库信息、仪器校准信息、仪器出库信息。)
仪器入库信息: 清单编号、校准编号、样品类型、送校要求、送校单位、送校人、联系电话、送校日期、校准费用、维修费用、样品接收人、样品名称、样品生产厂商、样品型号、样品编号、样品外观、附件、其它事项,如表2所示。
仪器校准信息: 加常数校准、周期误差校准、棱镜常数、校准棱镜、校准日期、温度、气压、设施、加常数K、标准不确定度、乘常数、振幅A、振幅A的标准偏差、初相位、校准员、校核者等。如表3所示。
仪器出库信息: 证书编号、证书批准人、证书取否、样品取否、取样品客户姓名、取样品日期、付款情况、发放样品人等,如表4所示。
2. 2. 2 ADO. NET 技术访问数据库
ADO. NET ( Active Data Object. NET) 可用于存取数据库和对数据库进行操作。它具有一些顶层对象,具体包含: Connection对象、Command对象、DataReader对象、Data Set对象、Data Adapter对象等。编程人员利用这些对象建立与Access数据库的联系,对数据库进行SQL语句操作。
系统的主要功能是通过用户浏览器对服务器上的数据库执行插入、修改、查询等操作,并将操作结果显示在浏览器上。下面是通过ADO. NET在. ASPX页面上实现以上功能的方法:
( 1) 创建数据库连接 ( Connection)
和数据库建立起连接,就能实现同数据库的交互。ADO. NET的Connection对象提供了连接功能。
( 2) 对数据库进行查询、修改、插入等操作
ADO. NET的Command对象可以对数据库进行查询、修改、插入等 操作。这个对 象是构架 在Connection对象上,也就是Command对象是通过连接到数据源的Connection对象来下命令的,所以Connection连接到哪个数据库,Command对象命令就下到哪里[5]。Command对象的命令是操作数据库的SQL语句。根据ASP. NET运行机制,操作请求通过浏览 器发送到ASP. NET引擎, 再调用ADO. NET的Command对象,执行SQL命令,就能实现对数据库的操作。
( 3) 控件的数据绑定
绑定数据到控件 ( 如: Gridview) 可以将数据在. ASPX页面上进行显示。Data Set对象实例可看作数据在内存中的镜像,为数据绑定控件提供了可能。
3 结论
采用B /S模式,结合ASP. NET技术、IIS和Access数据库技术开发的测绘仪器校准管理系统,实现了在局域网内通过浏览器对仪器的检定过程进行管理,相对于传统的纸张记录模式有了质的提高,相对于客户端/服务器模式的管理系统也有维护成本低的优势。测绘仪器校准管理系统的功能模块、数据结构依据上海某测量仪器检定公司的仪器校检流程进行设计,贴近实际的仪器校检过程,有很好的实用性。
实例测试证明,在使用测绘仪器校准管理系统后,工作人员不必再进行繁琐的纸张记录; 信息的查询修改变得更为容易; 记录的数据能够在网上进行共享,为工作带来了方便。
参考文献
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校准测量 篇5
关键词：浮标式氧气吸入器,压力,气体流量,校准与测量能力
浮标式氧气吸入器作为一种控制氧气流量准确、操作简单的医用计量器具广泛的使用在各级医疗部门, 其压力、氧气流量测量准确性直接关系到临床治疗的质量。为了保证浮标式氧气吸入器测量准确, 根据其仪器构造及工作原理, 我们从压力和流量两方面对它的校准与测量能力进行评估。
1 压力部分
1.1 实验条件概述
环境条件:温度 (20±5) ℃
测量标准:0.4级精密压力表
被测对象:浮标式氧气吸入器。测量范围: (0-10) MPa
示值误差:2.5级
测量过程
在规定的环境条件下, 以氧气为传压介质, 用直接比较法测量。用橡胶管和标准表连接, 通过气球造压, 当系统达到静平衡时, 根据标准表和被测表读数, 通过计算可得到浮标式氧气吸入器压力示值的误差的测量结果。
1.2 数学模型
式中:△p—被测氧气表的示值误差;
Px—被测氧气表的示值;
Pt—标准器示值。
1.3 不确定度传播率
式中, 灵敏系数
1.4 标准不确定度评定
1.4.1 标准压力表的测量误差引入的标准不确定度的评定, 用B类标准不确定度评定
我院使用的标准器中压力部分为0.4级, 在区间分布属均匀分布, 包含因子为, 用B类标准不确定度评定
1.4.2 被检浮标式氧气吸入器压力测量重复性引入的不确定度
用A类标准不确定度评定。以10MPa为例, 将标准压力表与被测氧气表连接, 待示值稳定后, 重复测量10次, 分别计算修正值,
1.4.3 测量过程中由于估读引入的不确定度urel (p2)
在实际测量时, 氧气压力表估读误差为最小分度值的1/5, 其估读误差为0.2MPa在区间分布属均匀分布, 包含因子为, 用B类标准不确定度评定
1.5 合成标准不确定度
1.5.1 主要标准不确定度见表1
1.5.2 合成标准不确定度计算
以上各项标准不确定度分量是互不相关的, 所以合成标准不确定度为:
1.5.3 扩展标准不确定度计算
取P=95%时, 可取包含因子k=2, 则:
1.6 对使用浮标式氧气吸入器装置校准氧气表的测量不确定度评估
依据JJG913—1996要求, 对氧气表的0 k Pa、1kPa、5 kPa、10 kPa进行校准, 其测量不确定度见表2。
1.7 压力部分校准和测量能力 (CMC)
利用压力部分为0.4级浮标式氧气吸入器检定装置对浮标式氧气吸入器压力部分示值误差进行校准, 因此该项目的CMC为:
2 气体流量部分
2.1 实验条件概述
环境条件:温度 (20±5) ℃
测量标准:1级气体流量计
被测对象:浮标式氧气吸入器。测量范围: (0-10) L/min
示值误差:4级
测量过程
将流量计的输出口与标准流量计输入口用橡皮管连接, 打开吸入器流量计的输出调节阀, 通过调节标准流量计输出调节阀将流量调0至10L/min检定点进行示值检定, 逐点读取被检流量计示值。
2.2 数学模型
式中:—被测流量计的示值误差;L/min
Q—被测流量计的示值;L/min
QN—标准流量计示值;L/min
Qmax—最大流量示值;L/min。
2.3 不确定度传播率
式中, 灵敏系数
2.4 标准不确定度评定
2.4.1 标准流量计的测量误差引入的标准不确定度
的评定, 用B类标准不确定度评定。
我院使用的标准器中流量部分为1级, 在区间分布属均匀分布, 包含因子为, 用B类标准不确定度评定
2.4.2 被检浮标式氧气吸入器压力测量重复性引入的不确定度
用A类标准不确定度评定。以5 L/min为例, 将标准流量计与被测流量计连接, 待示值稳定后, 重复测量10次, 分别计算修正值,
2.4.3 测量过程中由于估读引入的不确定度urel (Q2)
在实际测量时, 被测流量计估读误差为最小分度值的1/5, 其估读误差为0.02L/min, 在区间分布属均匀分布, 包含因子为, 用B类标准不确定度评定
2.5 合成标准不确定度
2.5.1主要标准不确定度见表3
2.5.2合成标准不确定度计算
以上各项标准不确定度分量是互不相关的, 所以合成标准不确定度为:
2.5.3扩展标准不确定度计算
取P=95%时, 可取包含因子k=2, 则:
2.6 对使用浮标式氧气吸入器装置校准被检流量计的测量不确定度评估
依据JJG913—1996要求, 对被检流量计的1 L/min、5 L/min、10 L/min进行校准, 其测量不确定度见表4。
2.7 气体流量部分校准和测量能力 (CMC)
利用流量部分为1级浮标式氧气吸入器检定装置对浮标式氧气吸入器压力部分示值误差进行校准, 因此该项目的CMC为:
流量为 (0～10) L/min, Urel=2.0% (k=2)
综上所述, 浮标式氧气吸入器的校准和测量能力 (CMC) 汇总见表5。
参考文献
[1]国家技术监督局.JJG913—1996《浮标式氧气吸入器》计量检定规程[M].北京:中国计量出版社, 1997.
[2]国家质量技术监督局计量司组.JJF1059-1999测量不确定度评定与表示[M].北京:中国计量出版社, 2005.
校准测量 篇6
随着尘埃离子计数器被环保、医药、化学等领域的广泛使用, 对其使用流量点的校准也显得尤为重要, 而校准流量的不确定度评估的好坏直接影响着最终的示值结果, 本文结合平时的实践经验, 依据校准规范, 给出了合理的不确定度的分析与评估。
1.1 测量依据
JJF1190-2008《尘埃粒子计数器校准规范》。
1.2 计量标准
主要计量标准设备便携式气体、粉尘、烟尘采样仪校验装置一套, 此外还有附属配套设备如下:
(1) 空盒气压表一个, 测量范围 (800~1604) h Pa;
(2) 水银温度计一支, 测量范围 (0~50) ℃。
1.3 被测对象
采样流量为2.83, 28.3, 50, 100L/min的尘埃粒子计数器。
1.4 测量方法
按JJF1190-2008《尘埃粒子计数器校准规范》, 将标准装置接在尘埃粒子计数器的进气口上, 接管尽可能短。开机, 开采样泵, 尘埃粒子计数器进入正常工作状态后, 调整仪器流量至其设定值, 重复测定流量三次。
2 尘埃粒子计数器测量不确定度的评估
2.1 数学模型
被检尘埃粒子计数器采样流量示值误差计算公式为:
式中:δQ———尘埃粒子计数器采样流量示值相对误差 (%) ;
Q0———尘埃粒子计数器采样流量的设定值 (L/min) ;
———尘埃粒子计数器采样流量的实际测量平均值 (L/min) 。
2.2 不确定度传播率
式中, 灵敏系数
2.3 标准不确定度的评估
2.3.1 尘埃粒子计数器采样流量的设定值Q0的标准不确定度u (Q0)
尘埃粒子计数器采样流量的设定值Q0的标准不确定度u (Q0) 主要是由尘埃粒子计数器采样流量进行重复性测量引入的, 用A类标准不确定度表示。
选择一台采样流量为2.83L/min的尘埃粒子计数器, 重复测量3次, 得到数据 (L/min) :2.823, 2.847, 2.832。
平均示值为:
实验标准偏差:
实际测量中, 取3次连续测量的平均值, 则可得到:
2.3.2 尘埃粒子计数器采样流量的实际测量平均值的标准不确定度
尘埃粒子计数器采样流量的实际测量平均值的标准不确定度主要是来源于便携式气体、粉尘、烟尘采样仪校验装置, 用B类标准不确定度表示。
便携式气体、粉尘、烟尘采样仪校验装置校准证书中给出该装置在2.83L/min的流量点下的相对扩展不确定度为Urel=1.1%, k=2, 所以
2.4 合成标准不确定度
2.4.1 灵敏系数
2.4.2 主要标准不确定度的汇总
由上面分析可知采样流量的测量不确定度的来源可分为两类即流量测量的重复性和标准装置, 分类汇总如表1所示。
2.4.3 合成标准不确定度的计算
以上2项标准不确定度分量是互不相关的, 所以合成标准不确定度为:
2.5 扩展不确定度
P=95%时, 取包含因子k=2, 则采样流量的扩展不确定度为:U (δQ) =kuc (δQ) =1.3%, k=2。
2.6 采样流量为28.3 L/min的尘埃粒子计数器的采样流量的测量不确定度评估
选择一台采样流量为28.3L/min的尘埃粒子计数器, 依上述方法同样进行重复性测量, 即采样流量的设定值Q0为28.3L/min, 而采样流量的实际测量平均值平均示值为27.00L/min。从而得到采样流量的设定值Q0的标准不确定度u (Q0) 为0.0376L/min。
便携式气体、粉尘、烟尘采样仪校验装置校准证书中给出该装置在2.83L/min的流量点下的相对扩展不确定度为Urel=0.46%, k=2, 所以
而灵敏系数为
从而合成标准不确定度uc (δQ) 为0.278%, 扩展不确定度为U (δQ) =kuc (δQ) =0.56%, k=2。
2.7 采样流量为50L/min的尘埃粒子计数器的采样流量的测量不确定度评估
选择一台采样流量为50L/min的尘埃粒子计数器, 同理Q0为50L/min, 为48.52L/min, u (Q0) 为0.113L/min。
而便携式气体、粉尘、烟尘采样仪校验装置校准证书中给出该装置在50L/min的流量点下的相对扩展不确定度为Urel=0.46%, k=2, 所以
而灵敏系数c (Q0) 为0.0206min/L, 为-0.0212min/L。
故合成标准不确定度uc (δQ) 为0.332%, 扩展不确定度为U (δQ) =kuc (δQ) =0.67%, k=2。
2.8 采样流量为100L/min的尘埃粒子计数器的采样流量的测量不确定度评估
选择一台采样流量为100L/min的尘埃粒子计数器, 同理Q0为100L/min, 为108.17L/min, u (Q0) 为0.171L/min。
而便携式气体、粉尘、烟尘采样仪校验装置校准证书中给出该装置在100L/min的流量点下的相对扩展不确定度为Urel=0.44%, k=2, 所以。
而灵敏系数c (Q0) 为0.00925min/L, 为-0.00855min/L。
故合成标准不确定度uc (δQ) 为0.257%, 扩展不确定度为U (δQ) =kuc (δQ) =0.52%, k=2。
3 校准和测量能力 (CMC)
综合以上测量不确定度的评估, 该项目的CMC见表2所示。
4 结束语
以上是对尘埃粒子技术器使用流量的校准和测量能力的评定, 可为从事此类专业的同仁提供参考, 对于使用不同计量标准设备进行此类校准的, 可依据本文中标准装置不确定度的评定进行分析。
参考文献
[1]JJF1190-2008, 尘埃粒子计数器校准规范[S].
[2]倪育才.实用测量不确定度评定[M].三版.中国计量出版社.
校准测量 篇7
一般显示器的色域覆盖率主要取决于显像三基色的色度坐标在色度图中构成的基色三角形面积,三角形色域称为常规色域,它所能重显的彩色只能在这个三角形之内,三角形之外的颜色不可能被重显。为追求更完美的色彩重显,国际标准组织研究制定了比常规色域更宽的色域标准。Pointer色域是实测的“物体真实表面色色域”,《未来电视和图像系统的国际统一色度和相关特性》建议书ITU-R BT.1361[1,2]将Pointer色域作为目标色域,ITU BT.709和我国GY/T 155-2000中的扩展色域部分均采用了ITU-R BT.1361。此外,国际电工委员会也制定了IEC 61966-2-4《多媒体系统和设备—彩色测量与管理2-4:彩色管理—面向视频应用的扩展色域YCC彩色空间—xvYCC》标准[3]。同时,近年来出现的发光二极管(LED)显示器、数字光学处理投影显示器、采用LED做背光源的液晶显示器等能够重显比常规色域更宽的色域。
为构建三维色域图,需对被测样机进行多个色块的色坐标测量。由于这些色块不只是常规色域测试所采用的R,G,B基色,而是具有不同色调、亮度(明度)和色饱和度的色块,为保障测试结果的准确性,需对使用的亮色度计进行校准,得到多个色块的修正值。本文首先介绍了数字电视显示器的亮色度计校准方法,然后介绍了宽色域测量多个色块的校准方法。
1 光谱亮度计校准方法
使用光谱亮度计测量电视显示器的方法如图1所示。
用X,Y,Z表示1931 CIE-XYZ色品图中任意色光的三刺激值,若被测电视显示器发出的彩色光具有光谱功率分布ϕ(λ),则该彩色光的三刺激值分别为[4]
式中:是CIE标准观察者光谱三刺激值。由X,Y,Z再进行归一化处理,就可以求出任意色光的色度坐标x,y,z为
由式(1)可以看出,光谱亮度计的测量值与被测电视显示器发出的彩色光的光谱功率分布ϕ(λ)有关,因此,对用于测量电视机显示器的光谱亮度计进行校准时,除了用标准光源进行校准,还应进一步通过利用与被测样机相似光谱形状的标准光源进行校准。根据显示器发光原理不同,电视发出彩色光的光谱功率分布不同,电视显示器相对光谱功率分布如图2所示。
采用CCFL背光、LED背光的LCD与CRT的相对光谱功率分布有明显不同的特征。虽然3种谱线都呈线状,但LED背光的光谱功率峰值在450 nm附近,CRT的峰值在625 nm附近,而CCFL背光的光谱功率峰值在550 nm附近,在610 nm附近也有较高的谱线。这说明不同发光器件的显示器发出彩色光的光谱功率分布不同。而且由图2可以看出,A光源光谱呈连续分布,无线谱特性,与电视显示器的相对光谱功率分布差异很大,因此,除了采用国际通用的A光源对测量电视机显示器的光谱亮度计进行校准,还应该使用与被测样机光谱接近的标准屏,减小由于光谱分布不同所引入的不确定度,如图3所示。
选取光谱功率分布稳定的显示器作为标准显示屏,采用标准测量仪器对标准屏的量值进行标定,然后用待校准的光谱亮度计对标准显示屏进行测量,测量结果与标准显示屏的准确值进行比较,得出修正值。该校准方法通过标准屏完成量值传递。
2 宽色域测量的色块校准方法
为构建精确的三维色域图,需对大量具有不同色调、亮度(明度)和色饱和度的色块进行测量。为保证测量结果的准确性,需要对使用的光谱亮度计进行校准,得到该仪器测量这些色块的修正值。光谱亮度计的校准通过采用标准光谱亮度计传递量值来实现,该校准方法需保证标准光谱亮度计测量电视显示器这种光谱分布的样机能够得到正确结果,这需要通过修正光谱亮度计的光谱响应度来实现。通常采用标准A光源对测光仪器的光谱响应度进行可见波长范围内逐个波长段的标定。这就引发一个思考,如前面所述,校准时所用的光源光谱应与被校准光谱亮度计所测的样机光谱一致,采用标准A光源校准的标准光谱亮度计测量光谱完全不同并具有一定线光谱特征的电视显示器,得到的测量值是否是准确的?通过计算证明,理论上进行仪器的光谱响应度修正时,各个波长段的修正值与采用的标准光源光谱谱形无关。证明如下:
1)图4为校准光谱图,假设用测光仪器对准A光源进行测量,则测量后测光仪器得到B光谱,然而正常应该得到A光谱,所以需要对B光谱响应度进行修正使其得到C光谱。
设光谱响应度的修正系数为a1(λ),则
2)假设用另一F光源对同一测光仪器校准,则有光谱图如图5所示。
设光谱响应度的修正系数为a2(λ),则
由于探测器的光谱响应度是单位光(辐射)量产生的电流(电压)量[5],该参数是仪器固有参数,与其输入激励无关,因此有则有
将式(3)和式(4)代入式(5),则
推出a1(λ)=a2(λ),即上述2种校准方法在波长λ处的修正值相等。
理论上不同光谱类型的标准光源对测光仪器的光谱响应度进行修正都能够得到相同的修正值。标准A光源光谱为连续光谱,无典型的特征谱线,通过精确控制光源电压和电流,保持其光谱辐射功率分布稳定,因此通常采用标准A光源进行光谱响应度校准。校准后的测光仪器测试其他光谱的光源时能够得出准确结果。
按照上述方法完成标准光谱亮度计光谱响应度修正后,进行测量色块的光谱亮度计校准,如图6所示。首先,采用中国计量科学研究院的标准光谱亮度计对样机显示出的色块进行测量,得到准确值A,然后在被测屏的相同测量面积内用被校准设备对色块进行测量,得到测量值B,则测量结果的修正值是A和B的差值。
3 小结
测量电视显示器使用的光谱亮度计应采用光谱与被测样机接近的光源进行校准。理论上不同光谱类型的标准光源对测光仪器的光谱响应度进行修正都能够得到相同的修正值。三维色域的色块测量可采用光谱响应度经修正后的标准光谱亮度计进行校准。
摘要：数字电视显示器的宽色域技术是显示领域的发展方向。近年来,宽色域显示器件和显示方式有长足进步,以发光二极管为背光源的液晶显示器等已商品化。采用三维色域测量方法,可以比传统测量方法更加准确地衡量产品的色域。提出了利用显示器宽色域色块校准方法,解决三维色域测量的准确性问题。
关键词：宽色域,校准,色域覆盖率
参考文献
[1]徐岩,李彦,安永成,等.宽色域视频标准ITU-R BT.1361与IEC61966-2-4的分析和比较[J].电视技术,2009,33(3):92-94.
[2]李彦,徐岩,李桂苓.宽色域HDTV信号兼容传输方案研究[J].电视技术,2009,33(12):45-48.
[3]温娜,徐岩.面向视频应用的扩展色域YCC彩色空间——xvYCC标准简介[J].电视技术,2010,34(1):88-90.
[4]国家广播电视产品质量监督检验中心.数字电视与平板电视中的色度学[M].北京:人民邮电出版社,2010.
校准测量 篇8
现今精密电池测试系统电压测量技术的特点主要有以下几方面[1]。 (1) 该系统在运行的过程中, 可以根据运行的环境温度, 并对主回路导线的电阻进行实时校正, 确保主回路导线电阻的适应性。 (2) 电池测试系统无噪音开关, 而且, 开关次数也不会受到限制, 不仅具有较高的稳定性, 其重量和体积也较小, 并不会对系统造成任何影响。 (3) 具有较强的抗干扰性能, 进一步保证电池运行的可靠性和安全性。 (4) 电池测试系统电压测量技术, 能够结合电池的实际运行情况, 对其运行性能进行分析, 及时发现性能缺陷, 并采取有效的处理措施, 确保电池在最佳状态下运行。
2 电池测试系统电压测量技术分析
2.1 差模测量与共模测量
差模测量与共模测量是电池测试系统电压测量的主要方法, 应用范围极为广泛[2]。如果从测量精确度来对两种测量方法进行分析的话, 共模测量主要以相对参考点为主, 利用精度电阻等比例衰减的方式对各个电压点进行测量, 然后再将各个测量值依次相减来得出各节电池的电压值。从测量方式来看, 该方法操作简单, 但是, 测量精度却不高, 大多将其应用到对测量经济要求不高的测量工作中, 或是串联电池较少的情况下, 这样才不会对电池各节点电压测量的准确性造成影响。而差模测量方式, 主要是应用继电器设备来选用单节电池, 并对其进行直接的测量, 这样就能保证每次测量都是单独对一个电池进行直接测量, 测量精度非常高, 更适合用到串联数量较多的电池测量中, 从而有效的提升电池测试的工作效率。
2.2 浮动地技术测量
在对电池进行测试测量的过程中, 大多都为电池组, 而在这些串联的电池组中有的电压已经达到几十伏, 还有更高的已经超过百伏, 已经超出了电池测试系统电压测量的模拟开关正常工作电压, 因此, 对这类高伏电压电池组进行测量的过程中, 必须采取有效的电压测量方法, 这样才能确保电池组电压测量的准确性和有效性[3]。浮动地技术是电池测试系统电压测量方法之一, 针对高伏电压的电池组测量有着很高的效率。浮动地技术测量可以对当前测量电压数据进行分析, 并自动判断当前测量电位是否能够达到电池的测量要求, 如果符合要求的话, 将会起到A/D对其进行测量, 当然, 如果在这个过程中电位与实际电池电压测量要求不符, 过高或过低的话, 将会通过系统控制器再经过D/A对地点位行浮动进行控制, 从而有效的提升电池测量的有效性。另外, 在使用浮动地技术对电池组进行测量的过程中需要注意的是, 要结合现场实际的情况来取测量值, 虽然浮动地技术测量方法具有很高的测量精度, 但是, 在正常使用的过程中, 电位也经常会受到现场其他因素的干扰而影响到电池组的测量效果, 影响到测量精度, 因此, 在这种情况下, 必须找出影响测量精度的原因, 并及时处理, 提高电池测试系统电压测量方法实施的有效性和准确性, 提高测量精度。
2.3 直接采样法
直接采样法是电池测试系统电压测量的重要方法之一, 主要是运用线性运算放大器来组成相应的线性采样电路, 再经过测试系统的模拟开关来选通采样的通道, 再利用嵌入式微处理器的运用, 将电压跟随器送入到微处理器中[4,5]。当然, 电池测试系统电压测量使用的微处理器片内必须集成ADC技术, 这样在采样的过程中, 就无需外加采用保持电路, 不仅节省了大量的资源, 而且提高了测量的准确性、可靠性也有着一定的保障。另外, 在采用直接采样法对电池组进行测量的过程中, 可以根据电池组总电压大小的情况, 来选择合理的方法倍数, 而且, 在这个过程中也无需改变地电位或电阻分压网络等, 这样就可以随意对任何串联电池组中的一个电池电压进行测量, 具有较高精确性。
3 电池测试系统校准方法探讨
根据电池测试系统电压测量的特点, 我们主要采用的方法有标准电源电压法、标准电压表法。具体到实际操作的时候, 可分为如下几种方式:
第一种采用精密稳定的标准电压源, 大多数电池测试系统有直接测量的功能, 此时采用一台标准源可以直接输出得到对应的示值, 从而得到电池测试系统的电压测量误差。
但现在市面上还有很大一部分测试系统没有直接测量功能, 或者需要精确的对应充电电压和放电电压采样时, 则第一种方法局限性就出来了, 根据作者多年的经验, 标准电压源的带载能力一般都很难达到电池测试系统的要求, 而且很容易损坏昂贵的标准源, 而一般的符合带载能力的电压源的精确度又达不到电池测试系统充放电电压的要求, 此时就可以采用电压源和标准电压表的组合来校准电池测试系统的充放电电压。标准电压表监控电源的电压和电池测试系统的充放电电压示值比较得出误差值, 但注意采取该方法校准时, 标准电压表的采样端要尽量和电池测试系统的电压采样端靠近, 以消除导线误差。
由于电池充电的性能特点, 客户常常采用恒流充电的方式, 此时由于回路必须通过电流, 采用的电源往往会要求了较大容量, 这样电源体积会比较大, 而客户一般都会要求我们到现场计量, 这样就造成了很大的不便。为了解决这种问题, 我们就采用了标准电阻采样法, 电池测试系统电流端通过串联一个合适的采样电阻, 然后用一个标准的电压表 (我们用的是六位半万用表34410或8846) 测量采样两端电压, 但注意电压采样端要位于电流采样两端的内侧, 这样可以达到很高的测量精度, 但是要注意电池测试系统采取两端采样法时要考虑规避线阻的影响。
4 结束语
综上所述, 电池测试系统测量方法的不同会影响到测量电池电压的精度, 不同测量方法在一定的应用环境下都有着一定的优势, 但是相对的也会存在一些缺陷。文章通过对差模测量与共模测量、浮动地技术测量、直接采样法、V/F测量方法等常用的电池测试系统测量技术的介绍, 以及结合作者多年的工作经验, 对电池测试系统的电压校准方法及技巧进行了具体的分析和探讨, 希望文章的探讨能对广大的电池电压计量工作者提供一点帮助。
摘要：随着社会经济的不断发展, 蓄电池技术的发展也极为迅速, 而且很多行业都应用到蓄电池, 串联蓄电池也得到广泛的应用和发展, 其是将多个电池串联在一起来达到电压的要求, 同时也能够提升电池的使用时间, 当然, 在这个过程中也可能出现电池电压过高或偏低的现象, 这就需要在使用前对电池的电压进行测量, 确保电池电压能够达到标准要求。而行业内普遍采用的电池测试系统正是监测电池电压的准确度及稳定与否的重要工具, 如何从源头保证电池电压的准确度就显得极其重要了, 文章将主要以此为出发点进行分析。
关键词：电池电压,电池测试系统,电池电压校准方法
参考文献
[1]张丽霞, 李和明, 颜湘武, 等.切比雪夫滤波器在动力蓄电池组检测中的应用[J].电工技术学报, 2008 (3) .
[2]李运姣, 任苗苗, 韩强, 等.热处理过程中锂离子电池正极材料Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2的结构变化及电化学性能[J].中国有色金属学报, 2014 (7) .
[3]黄妙华, 严永刚, 朱立明.改进BP神经网络的磷酸铁锂电池SOC估算[J].武汉理工大学学报 (信息与管理工程版) , 2014 (6) .
[4]丁伏林.可充电电池综合检测仪的校准方法[A].江苏省计量测试学术论文集 (2011) [C].2011 (9) .