JJF 1801-2020 线速度测量仪校准规范

J™

屮华人民共和国国家计量技术规范

JJF1801—2020

线速度测量仪校准规范

CalibrationSpecificationfor

LinearVelocityMeasuringInstrument

2020-01-17发布2020-04-17实施

国家市场监督管理总局发布

JJF1801—2020

线速度测量仪校准规范

JJF1801—2020

CaIibrationSpecificationfor

LinearVeIocityMeasuringInstrument

归口单位：全国振动冲击转速计量技术委员会

主要起草单位：河南省计量科学研究院

江西省计量测试研究院

参加起草单位：中国计量科学研究院

陕西省计量科学研究院

北京市计量检测科学研究院

本规范委托全国振动冲击转速计量技术委员会负责解释

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本规范主要起草人：

孙钦密（河南省计量科学研究院）

杨琪琪（江西省计量测试研究院）

张中杰（河南省计量科学研究院）

参加起草人：

王晓伟（河南省计量科学研究院）

范哲（中国计量科学研究院）

张崇武（陕西省计量科学研究院）

于宝良（北京市计量检测科学研究院）

JJF1801—2020

目录

引言II

1范围1

2引用文件1

3术语和计量单位1

4概述1

5计量特性2

6校准条件2

6.1环境条件2

6.2测量标准及其他设备3

7校准项目和校准方法3

7.1校准项目3

7.2校准方法3

8校准结果表达6

9复校时间间隔7

附录A线速度测量仪校准方法示意图8

附录B线速度测量仪校准记录9

附录C接触式线速度测量仪线速度示值误差测量结果的不确定度评定10

附录D双点线速度测量仪线速度示值误差测量结果的不确定度评定13

I

JJF1801—2020

引言

本规范根据JJF1071《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001《通用计量术语及

定义》、JJF1059.1《测量不确定度评定与表示》等计量技术规范进行编写。

本规范主要参考JJG105《转速表》、JJG326《转速标准装置》、JJF1193

《非接触式汽车速度计校准规范》、JJF1156《振动冲击转速计量术语及定义》等计量

技术规范。

本规范为首次制定。

II

JJF1801—2020

线速度测量仪校准规范

1范围

本校准规范适用于（0.1~4）m/s接触式线速度测量仪和（0.3〜30）m/s双点线速

度测量仪的校准，其他线速度测量仪可以参照本规范进行校准

2引用文件

本规程引用下列文件：

JJG105转速表

JJG326转速标准装置

JJF1156振动冲击转速计量术语及定义

JJF1193非接触式汽车速度计校准规范

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术语和计量单位

3.1线速度linearvelocity

指旋转刚体上任一点在单位时间内的位移量，是描述转动刚体上任一点的运动特性。

3.2双点线速度测量仪twopointslinearvelocitymeasuringinstrument

以固定位置的两个测点来测量旋转刚体的线速度或者一沿直线运动的物体的线速

度的测量仪器

4概述

线速度测量仪分为接触式线速度测量仪和非接触式线速度测量仪两种o接触式线速

度测量仪一般由前端转轴连接的测速盘和采集部分组成，当测速盘的工作面与运动的被

测物体接触时，根据测速盘的周长和转速测量出被测物体的线速度；常用的非接触式线

速度测量仪为双点线速度测量仪，由成对使用的开关传感器和配套采集器等组成，工作

时两个传感器以一定的间距稳固安装到被测物体通过的路径上，通过测量被测物体在两

个传感器之间移动的路径长度与被测物体先后触发两个传感器的时间计算得到物体的

线速度。图1为接触式线速度测量仪的工作原理框图，图2为双点线速度测量仪的工作

1

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原理框图，附录A为校准方法示意图。

图1接触式线速度测量仪工作原理框图

图2双点线速度测量仪工作原理框图

5计量特性

5.1测量范围：

接触式线速度测量仪：(0.1〜4)m/s；

双点线速度测量仪：(0.3〜30)m/s。

5.2示值误差：不超过±2.0%。

5.3示值重复性：不超过2.0%。

注：以上指标不用于合格性判定。

6校准彌

6.1环境条件

6.1.1环境温度：(23±5)°C；

6.1.2相对湿度：W85%；

6.1.3供电电压：(220±22)V

6.1.4周围环境无影响校准的污染、振动、电磁干扰等。

2

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6.2测量标准及其他设备

测量标准及其他设备见表仁

表1测量标准及其他设备

测量标准及其他设备技术要求

转速标准装置测量范围：(60-6000)r/min；扩展不确定度优于0.01%(扫3)

标准转盘周长0.Im,0.2m,0.3m,扩展不确定度不大于0.05%(A=2)

游标卡尺最大允许误差：±0.03mm

7校准项目和校准方法

7.1校准项目

校准项目见表2

表2校准项目一览表

序号校准项目

1示值误差

2示值重复性

7.2校准方法

7.2.1接触式线速度测量仪的校准

7.2.1.1按照被校仪器说明书要求，预热和正确安装线速度测量盘。

7.2.1.2把接触式线速度测量仪正确安装到接触式线速度测量仪安装支架上，使测速盘

与标准转盘紧贴，并且使二者的旋转轴线互相平行，手动转动标准转盘，确认测速盘与

标准转盘接触良好。低速启动转速标准装置，应能正常运行，没有明显的打滑现象。

7.2.1.3校准点的选择

在测量标准的量限内按被校接触式线速度测量仪使用情况均匀选定5个校准点，或

根据用户的需要选定校准点。

3

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7.2.1.4示值误差校准

根据选定的线速度校准点，按照公式(1)计算转速标准装置的各校准点标准转速值。

%=理(1)

0,C

式中：n各校准点标准转速值，r/min；

Qi

v,一一各校准点标准线速度值，m/s；

0

C——标准转盘周长，m

o

将转速标准装置分别调到校准点的转速值，待转速输出稳定后，在同一校准点连续

读取并记录被校线速度测量仪的10个显示值。

每一个校准点的示值误差按照公式(2)计算：

Av,.=^^Lxl00%(2)

V°i

式中：Av,.——线速度示值相对值误差，%;

V/——被校线速度测量仪的示值测量平均值，m/s；

v0/一一各校准点线速度标准值，m/so

7.2.1.5示值重复性校准

将转速标准装置分别调到校准点的转速值，待转速输出稳定后，在同一校准点连续

读取并记录被校线速度测量仪的10个显示值。

每一个校准点的示值重复性按照公式(3)计算：

V—-V

K=皿—诚xlOO%(3)

式中：4——测量重复性，％；

vimax10次测量值中的最大值，m/s；

Xmin10次测量值中的最小值，m/so

7.2.2双点线速度测量仪的校准

4

JJF1801—2020

7.2.2.1按双点线速度测量仪使用说明书，在转速标准装置遮光板旋转平面上，把两个

传感器以转轴轴心点为中心对称安装。

7.2.2.2使用游标卡尺测量传感器间距a,通过公式(4)计算运动物体通过两个传感器

间的半圆周的路径长度，并将其输入线速度测量仪。

L=—⑷

2

式中：L——运动物体通过传感器的路径长度，m；

71——圆周率，取3.142；

a——传感器直线间距，m；

7.2.2.3校准点的选择

在测量标准的量限内按被校双点线速度测量仪使用情况均匀选定5个校准点，或根

据用户的需要选定校准点。

7.2.2.4示值误差校准

根据选定的线速度校准点，按照公式(5)计算转速标准装置的各校准点转速值。

弘严⑸

n

式中：0j各校准点标准转速值，r/min；

恂一一各校准点线速度标准值，m/s；

将转速标准装置分别调到校准点的转速值，待转速输出稳定后，在同一校准点连续

读取并记录被校线速度测量仪的10个显示值。

每一个校准点的相对示值误差按照下式计算：

VJVJ

Av.=~°xlOO%(6)

恂

式中：Av——线速度示值相对值误差，％;

y

5

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Vj——被校线速度测量仪的示值测量平均值，m/s；

恂一一各校准点线速度标准值，m/so

7.2.2.5示值重复性校准

将转速标准装置分别调到校准点的转速值，待转速输出稳定后，在同一校准点连续

读取并记录被校线速度测量仪的10个显示值。

每一个校准点的示值重复性按照下式计算：

7?.=%匸耳叫100%（7）

7Vj

式中：Rj——示值重复性，％;

v7max一一校准点10次测量值中的最大值，m/s；

vymin——校准点10次测量值中的最小值，m/s。

8校准结果表达

校准后，出具校准证书，校准证书至少应包括以下信息:

1）标题：校准证书；

2）实验室名称和地址；

3）进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；

4）证书或报告的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；

5）客户的名称和地址；

6）被校对象的描述和明确标识；

7）进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的

接收日期；

8）如果与校准结果的有效性应用有关时，应对被校对象的抽样程序进行说明；

9）校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；

10）本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；

11）校准环境的描述；

12）校准结果及其测量不确定度的说明；

13）对校准规范的偏离的说明；

6

JJF1801—2020

14）校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;

15）校准结果仅对被校对象有效的声明；

16）未经实验室书面批准，不得部分复制证书或报告的声明。

9复校时间间隔

由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸多因素

决定的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。建议复校时间间

隔为1年。

7

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附录A

线速度测量仪校准方法示意图

A.1接触式线速度测量仪校准方法示意图1

图1接触式线速度测量仪校准方法示意图

A.2双点线速度测量仪校准方法示意图2

光电探头.

图2双点线速度测量仪校准方法示意图

8

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附录B

线速度测量仪wt记录

送校单位______________________________型号/规格______________出厂编号_________

制造厂_________________________校准依据_______________________________________

测量标准名称__________测量标准型号________________测量标准编号________________

标准测量范围___________测量设备准确度等级或不确定度或最大允许误差_____________

测量标准证书号及有效期________________________________________________________

校准地点__________________温度_____°c相对湿度_____%测量方式□接触式□双点式

速度转速准线标准标刑值s值均平差值性示复误值重示〃题和瓯值示

m/

23456789o％

r/mi％

nm/sA=2

m/s

nnnnnnnnnnnnnnnn

nnnnnnnnnnnnnnnn

nnnnnnnnnnnnnnn0

nnnnnnnnnnnnnnnn

nnnnnnnnnnnnnnn0

□□□□□□□□□□□□□□□□

注：所用标准转盘周长m

校准证书号______________校准员________核验员_______校准日期—年—月_日

9

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附录c

接触式线速度测量仪线速度示值误差测量结果的不确定度评定

C.1测量方法

接触式线速度测量仪是利用转速标准装置产生的标准转速，将其测速盘与标准转盘

紧密接触，由标准转盘带动测速盘旋转，将测得的线速度与标准线速度进行比较，二者

之差即为线速度示值误差。

C.2测量模型

列=1LZ1qLx100%=(--1)x100%(C.1)

%Cxn.

01

式中：3v——线速度示值相对值误差，％；

t

V,-——被校线速度测量仪示值的测量平均值，m/s；

vOf各校准点线速度标准值，m/so

C标准转盘周长，m

nOi标准转速值，r/mino

C.3方差和灵敏系数

以1.50m/s校准点为例分析不确定度

取％和v为1.50m/s,C=0.1m,n=900r/min

G=d8v60=ts/m

dvCxn

{

型=_半=_10

1/m

dCnxC2

„d3v-60卩1min/r

G甘-2

Cxn900

22222

u(创)=cjXu(v)+C2xm2(c)+c3xm(„)

C.4输入量的标准不确定度的评定

C.4.1输入量L的标准不确定度的评定

1

JJF1801—2020

C.4.1.1输入量d估计值的不确定度主要来源于线速度测量仪的测量重复性及数显

仪器的示值量化误差。测量重复性可以通过连续测量得到的测量列，采用A类方法进行

评定。

在转速标准装置正常工作条件下，当转速标准装置输出标准转速值为900r/min

时，线速度测量仪等精度重复测量10次，得如下数据(m/s)：1.49、1.49、1.50、1.50、

1.49、1.50、1.49、1.50、1.50、1.49

单次实验标准s(%)=

实际测量时，在重复性条件下连续测量10次，以10次测量的算术平均值作为测量

结果，则可得标准不确定度为

u,fv）=彳^=0.0017m/s

V）尿

C.4.1.2被校线速度测量仪线速度估计值(数显量化误差)的标准不确定度评定

被校线速度测量仪的分辨力为0.01m/s,其量化误差属均匀分布，采用B类方法进

行评定，^=V3,其引入的标准不确定度分量为:

“2匕）=（0.01x0.29=0.0029m/s

由于重复性分量包含被校线速度估计值(数显量化误差)的标准不确定度分量，为避

免重复计算，只计最大影响量。因在本次测量中，重复性引入的不确定度小于分辨力引

入的不确定度，故只考虑分辨力引入的不确定度，舍弃“J可。

C.4.2输入量C的标准不确定度评定：

根据被校周长给定的不确定度：方0.05%,02,贝!J：

“(c)=000^x0.1=°000025m

C.4.3输入量"的标准不确定度的评定

转速标准不确定度由转速标准装置引入，转速标准装置的相对扩展不确定度为

-4

&1=1x10A=3,故

u(n)=GO。：x900=003r/min

C.5输出量的标准不确定度分量

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输出量的标准不确定度分量见表1.1

表1.4输出量的标准不确定度分量一览表

输入量估计值的标准不确定度评定输出量估计值的标准不确定度分量

序号

来源符号数值灵敏系数GIG|X“(X)

“何2.

1分辨力0.0029m/s—s/m0.0019

3

2周长测量误差“(c)0.000025m-101/m0.00025

3转速测量误差u(n)0.03r/min———min/r0.000033

900

C.6合成标准不确定度的计算

由于各标准不确定度分量独立不相关，故合成标准不确定度为

222

u(3v)=Vo.0019+0.00025+0.00033=0.00194

C.7扩展不确定度的计算

取k=2,贝！J

C7=A;x(^)=2X0.00194

relM

取一位有效数字，则

S.4%

C.8测量不确定度的报告

由上述分析得线速度为1.50m/s时，示值误差测量结果的不确定度:

[7rel=0.4%(上=2)

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附录D

双点线速度测量仪线速度示值误差测童结果的不确定度评定

D.1测量方法

双点线速度测量仪是利用转速标准装置产生的标准转速，带动遮光板匀速旋转，先

后通过两个固定距离的测量点的时间，从而测得旋转遮光板的线速度，该线速度与标准

线速度进行比较，二者之差即为线速度示值误差。

D.2测量模型

vj-vn.60v,八

=-―X1OO%=(—-1)x100%(D.1)

3v兀a®

Qj

式中：创丿一一线速度示值相对值误差，％;

V；——被校线速度测量仪的示值测量平均值，m/s；

恂一一各校准点线速度标准值，m/s；

a——传感器直线间距，m；

n标准转速值，r/mirio

D.3方差和灵敏系数

以5.240m/s校准点为例分析不确定度

取％和u为5.240m/s,a=0.2m,n=500r/min

d8v6060

G=0.19s/m

"3.142x0.2x500~

dSv60Vj60x5.24

-5.01/m

12

dann.a3.142x500x0.2"

d8v60v60x5.24

y-0.002min

dn兀an；3.142x0.2x5002

/(创)=Cj^u2(v)+C2x2()+c2x2

2M3w(n)

D.4输入量的标准不确定度的评定

D.4.1输入量i•的标准不确定度的评定

1

JJF1801—2020

输入量匚估计值的不确定度主要来源于线速度测量仪的测量重复性及数显仪器的

示值量化误差。

D.4.1.1被校线速度测量仪线速度测量重复性的标准不确定度评定

测量重复性可以通过连续测量得到的测量列，采用A类方法进行评定。

在转速标准装置正常工作条件下，转速为500r/min时，线速度测量仪等精度重复

测量10次，得如下数据（m/s）：5.230、5.223、5.221、5.230、5.228、5.227、5.222、

5.225、5.221、5.224。

单次实验标准差=0.0035m/s

实际测量时，在重复性条件下连续测量10次，以10次测量的算术平均值作为测量

结果，则可得标准不确定度为

u.V.）（=耳陀=0.0011m/s

v

Vio

D.4.1.2被校线速度测量仪线速度估计值（数显量化误差）的标准不确定度评定

被校线速度测量仪的分辨力为0.001m/s,其量化误差属均匀分布，采用B类方法

进行评定，A=V3,其引入的标准不确定度分量为：

”2（%）=0.001x0.29=0.00029m/s

由于重复性分量包含被校线速度L估计值（数显量化误差）的标准不确定度分量，为

避免重复计算，只计最大影响量。因在本次测量中，重复性引入的不确定度小于分辨力

引入的不确定度，故只考虑分辨力引入的不确定度，舍弃“2山）。

D.4.2输入量路径长度引入的标准不确定度评定

D.4.2.1由游标卡尺测量两传感器间距a引入的标准不确定度

此分量为游标卡尺示值引入的不确定度，由于庐0.03mm,A=2,则

u（a）=。辔"=0.000015m

0

D.4.2.2由于两传感器安装不对称引入的不确定度

由机械加工造成传感器安装不对称量约为0.02mm,从而对0.2m的标准转盘造成路

径计算的变化为：土3142x0000040.0000628m

=

2

1

JJF1801—2020

/、0.0314

w(«i)=—7=—=0.000018m

均匀分布，则

由于两者皆对路径长度带来不确定度，取二者的合成不确定度，故

22

“(a)=yju(a)+u(flj)=0.000023m

0

D.4.2输入量"的标准不确定度的评定

转速标准不确定度由转速标准装置引入，转速标准装置的相对扩展不确定度为

4

&i=1X10扫3,故

0000x500

u(ri)=j=0.0167r/min

D.5输出量的标准不确定度分量

输出量的标准不确定度分量见表2.1

表2.1输出量的标准不确定度分量一览表

输入量估计值的标准不确定度评定输出量估计值的相对标准不确定度分量

序号

来源符号数值灵敏系数G|G|xw(x)

1分辨力0.0011m/s0.19s/m0.00021

2间距测量误差0.000023m-5.01/m0.00012

3转速测量误差u(n)0.0167r/min-0.002min/r0.000034

D.6合成标准不确定度的计算

由于各标准不确定度分量独立不相关，故合成标准不确定度为

222

m(Jv)=a/0.00021+0.00012+0.000034=0.0003

D.7扩展不确定度的计算

取£=2,则久产上X“(戈)=2X0.0003=0.0006

取一位有效数字，则

ti=o.1%

re

D.8测量不确定度的报告

由上述分析得线速度为5.240m/s时，示值误差测量结果的不确定度

1%(Jc=2)