二等标准玻璃量器国家比对.docx
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二等标准玻璃量器国家比对
中频振动激光绝对法基标准装置
国内量值比对技术报告
主导实验室：
中国计量科学研究院
比对时间：
2004年2005年
2006年11月30日
目录
1比对概况1
1.1《比对方案及细则》的确定1
1.2比对工作的完成情况2
2传递标准3
3比对技术方案3
4比对试验结果判定标准4
5比对试验数据4
5.1参考点的加速度电荷灵敏度4
5.2频率响应4
6比对实验数据的统计分析5
6.1数据统计5
6.1.1参考点及通频带内参比实验室测试值与参考值的偏差5
6.1.2参考点及通频带内主导实验室测试值与参考值的偏差6
6.2数据分析7
6.3关于数据处理的说明7
7测量不确定度评估8
7.1主导实验室测量不确定度评估8
7.1.1系统描述8
7.1.2建立数学模型8
7.1.3参考灵敏度幅值测量的相对扩展不确定度Urel（S）9
7.1.4通频带内的灵敏度幅值相对扩展不确定度Urel（St）14
7.1.5中频振动基准不确定度评定结论15
7.2参加比对实验室测量不确定度16
8 比对结论16
8.1测试值与参考值比较16
8.2En比法16
8.3总结性意见17
9建议17
附录1.数据图表19
附录2.参加比对的单位和人员名单61
中频振动激光绝对法基、标准装置量值比对技术报告
1比对概况
根据国家质量监督检验检疫总局计量司质检量函〔2004〕29号“关于下达2004年计量器具量值比对工作的通知”，按照附件一的要求，由全国振动冲击转速计量技术委员会归口，中国计量科学研究院作为主导实验室，国家航空、航天、工程物理、热工电力、地震等科技部门的振动计量实验室和中国测试技术研究院、陕西省计量测试研究所共10个实验室参加了比对。
1.1《比对方案及细则》的确定
2005年3月在北京全国振动冲击转速计量技术委员会组织的工作会议上对主导实验室提交的《比对方案及细则》进行了初审。
主导实验室根据专家和技术委员会秘书处的意见和建议，对其进行了进一步修改和完善，并重新提交秘书处。
4月17日全国振动冲击转速计量技术委员会在北京组织召开了比对工作的技术研讨会，与会的专家有中国计量科学研究院的林鸿初研究员，徐殷高工；中国航空工业第一集团公司北京长城计量测试技术研究所的何天祥研究员；航天科技集团一院102所的高金芳研究员等。
参加比对的实验室（除中国测试技术研究院外）均派了代表参会。
由林鸿初和何天祥研究员作为主审主持了对主导实验室提交的“比对方案及细则”的审查和讨论。
洪宝林总工对比对技术问题作了重要发言，并对比对评价的依据提出了宝贵意见。
与会代表对主导实验室编写的《中频振动激光绝对法基、标准装置量值比对》“比对方案及细则”进行了认真的讨论，对个别条款提出了修改意见并取得了一致的意见；对比对工作可能遇到的问题也进行了认真的讨论和研究；确定了比对的实施计划和时间安排。
会议还对一些曾经建有激光绝对法振动标准装置的单位不能参加比对提出质疑，希望有条件的实验室都能参与这次比对任务。
根据会议的提议，主导实验室给北京市计量检测科学研究院和上海市计量测试技术研究院发函征询参加比对的意见。
北京计量院回复不能参加比对的原因为装置“基本配置不全，标准器早已无法正常使用”，上海计量院回复不能参加比对的原因为“绝对法振动标准装置已于1998年9月撤销”（以上均有回复公函）。
此外，中国地震局地球物理研究所的激光绝对法振动标准装置因为一直未建标，且标准器多年未检定，也无法参加比对。
主导实验室根据此次会议的精神，对《比对方案及细则》进行了修改，形成了比对工作的最终指导性和技术依据的文件。
1.2比对工作的完成情况
2005年4月21日由在京的中国航空工业第一集团公司北京长城计量测试技术研究所和航天科技集团一院102所两个振动实验室作为试点，开始了比对数据的采集工作。
全国范围的比对工作历时四个月，于8月20日结束。
表1.参加比对工作单位的名单
序号
参加比对单位的名称
图表中的简称
1
中国计量科学研究院
计量院
2
中国航空工业第一集团公司北京长城计量测试技术研究所
304所
3
航天科技集团一院102所
102所
4
中国测试技术研究院机械研究所
中测院
5
中国工程物理研究院计量测试中心
工程物理院
6
陕西省计量测试研究所
陕西计量所
7
西安热工研究院有限公司
西安热工院
8
中国地震局工程力学研究所
工程力学所
9
浙江省电力试验研究所
浙江电力所
10
中国地震局地球物理勘探中心振动标定实验室
河南计量站
共有10个实验室参加了这项工作。
需要说明的是；原要求参加比对的中国飞行实验研究院，经现场的研究论证，认为装置中的频比记数器或显示器部分电路损坏，已不具备绝对法测量能力。
经主导实验室与所在单位领导协商和确认，该院同意放弃参加此次比对工作。
比对过程中，各参比单位都给予了主导实验室工作上的最大支持。
各参比实验室的技术人员表现出了极大的工作热情和工作的积极性。
一些单位的负责人和主管部门领导直接过问并给予工作指导。
由于需要通过对两套标准套组的绝对法校准来实现数据比对，各参比实验室都付出了大量劳动以获取80组约1600个数据。
因此在三天的工作中实验室的技术人员非常辛苦，通常要加班到八、九点钟。
通过大家的共同努力，克服了各种困难，按时递交了原始数据，保证了比对工作的顺利进行。
需要提出的是；西安热工研究院有限公司和浙江省电力试验研究所的技术人员甚至通宵加班以现场完成全部上报数据。
中国航空工业第一集团公司北京长城计量测试技术研究所根据主导实验室的要求先后对两套标准套组进行了两次测试，各参加比对实验室在规定的时间内，按时完成了比对测试工作。
2传递标准
选择B&K公司生产的8305标准压电加速度计作为传递标准，根据实际考察，这种传感器十年的灵敏度变化量小于千分之一。
满足生产厂商声称的年稳定度优于万分之一的指标，也完全满足比对的不确定度要求。
此外它的传递面安装反射镜比较方便，实验室技术人员对这种传感器也非常熟悉。
传感器的适配器选用2525型和2650型，因为公认它们的稳定性好。
为了提高比对的安全系数，在这次比对中主导实验室提供了两套标准套组，虽然加大了比对的工作量和数据量，但这样做可以防止在比对过程中，标准套组发生故障导致在此之前取得的比对数据失效。
确保比对工作安全有序地进行。
此外，两套数据可使统计更准确，更具有公正性和说服力。
3比对技术方案
比对线路采用花瓣式，以大区或省、市为比对单元。
每完成一个单元的比对工作，主导实验室都对传递标准进行一次校核。
由于参加比对的两套标准套组工作频段存在较大差异，加速度输出能力也不尽相同。
因此比对内容包括了20Hz至2000Hz的12个频率点以及10m/s2至100m/s2的4个加速度点。
保证了每个实验室根据自己的能力完成全部或部分工作点的测试后，都会有较多的数据参加比对。
4比对试验结果判定标准
（1）参比实验室的校准结果，经剔除离群值后取平均值做为参考值。
离群值判定的原则是：
取平均值后其测试值仍偏离平均值1.0％以上的值认为是离群值。
剔除离群值后，各实验室的校准结果再取平均值做为参考值。
（2）根据各个工作点的校准结果，计算出实验室的测试值与参考值的偏差，作为比对结果的主要判定依据。
（3）各参加比对实验室的测量结果不确定度评估应符合下式要求：
式中：
x—参比实验室的测量结果；
X—主导实验室的测试值；
Ulab—参比实验室测量结果的不确定度（k=2）；
Uref—主导实验室指定参考值的测量不确定度（k=2）。
—可接受；—不能接受。
5比对试验数据
在20Hz到800Hz的全量程振动量值比对，包括参考点的加速度电荷灵敏度、频率响应和幅值线性度的量值比对。
5.1参考点的加速度电荷灵敏度
在参考频率点80Hz和160Hz，加速度幅值为10m/s2、20m/s2、50m/s2、100m/s2下进行加速度电荷灵敏度的比对。
01号、02号套组的灵敏度与平均值的偏差见表1～表8。
5.2频率响应
在指定的频率点20Hz、40Hz、80Hz、120Hz、160Hz、315Hz、630Hz和800Hz（有条件的单位增加1250Hz、2000Hz这两个频率点）下，进行频率响应的比对实验。
各实验室对01号套组频响、灵敏度的测试值与平均值比较的偏差比对数据见附录表1～附录表4，其比对结果图见附录图1～附录图8；各实验室对02号套组频响、灵敏度的测试值与平均值比较的偏差比对数据见附录表5～附录表8，其比对结果图见附录图11～附录图18。
5.3幅值线性度
根据各单位装置的能力，在5.2中规定的频率点上复现10m/s2、20m/s2、50m/s2、100m/s2加速度幅值，并得出加速度计幅值灵敏度。
参考点（80Hz、160Hz）的幅值线性度见附录表9（01号套组）、附录表10（02号套组）。
80Hz及160Hz下,01号套组各实验室测量值与参考值（平均值）差值柱形图见附录图9，附录图10；02号套组各实验室测量值与参考值（平均值）差值柱形图见附录图19，附录图20。
说明：
1.为了便于数据统计，各参加比对实验室在统计表中依实验顺序统计。
2.文中和图表中提到的参考值均是指参比实验室实验数据的算术平均值。
6比对实验数据的统计分析
6.1数据统计
在参考点（80Hz和160Hz）及全频段的四个加速度点（10m/s2、20m/s2、50m/s2和100m/s2）上，通过对参比实验室的测试值与参考值的偏差进行统计分析，结果如下：
6.1.1参考点及通频带内参比实验室测试值与参考值的偏差
表2.参考点处参比实验室测试值与参考值偏差的最大值
加速度（m/s2）
80Hz
160Hz
参比实
验室数
偏差的最大值（％）
参比实
验室数
偏差的最大值（％）
1号
2号
1号
2号
10
10
-0.17
0.32
10
0.21
-0.23
20
10
0.57
0.45
10
0.24
0.26
50
9
0.19
0.37
9
0.26
0.33
100
5
-0.09
-0.11
7
-0.13
0.23
在四个加速度点上给出的参比实验室测试值与参考值偏差的16个最大值中，11个值＜0.3％（占69％）；3个值为0.3％0.4％（占19％）；最大的两个值分别为0.45％和0.57％（占12％）。
它出于同一实验室，而该实验室提供的测量结果不确定度为1％（k=2），经计算也完全满足其给定的不确定度。
统计说明参考点的比对测试结果令人满意。
表3.通频带内参比实验室测试值与参考值偏差的最大值
加速度（m/s2）
频率（20160）Hz
频率（3152000）Hz
参比实验室数
偏差的最大值（％）
参比实验室数
偏差的最大值（％）
1号
2号
1号
2号
10
10
-0.51
0.67
4
（315630）Hz
-0.86
-0.65
20
10
0.59
0.72
4
（315630）Hz
-0.70
-0.74
50
9
-0.39
0.46
7
（3152000）Hz
-0.61
-0.73
100
6
0.21
0.28
6
（3152000）Hz
-0.76
-0.80
从上表可以看到：
两个标准套组在四个加速度点上，各实验室在（2016
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