【国家计量标准(JJ)】 动态压力传感器检定规程

中华人民共和国国家计量检定规程JJG 624—2005
动态压力传感器
Dynamic Pressure Transducers2005-12-20发布
2006-06-20实施
国家质量监督检验检疫总局发布圆小牛标准保姆
JJG624-2005
动态压力传感器检定规程
Verification Regulation of
Dynamic Pressure TransducersJJG 624—2005
代替 JJG 624—1989
本规程经国家质量监督检验检疫总局2005年12月20日批准，并自2006年6月20日起施行。
归口单位：
起草单位：
全国压力计量技术委员会
北京长城计量测试技术研究所
本规程委托全国压力计量技术委员会负责解释本规程主要起草人：
参加起草人：
盛晓岩
梁志国bZxz.net
JJG624—2005
（北京长城计量测试技术研究所）（北京长城计量测试技术研究所）（北京长城计量测试技术研究所）（北京长城计量测试技术研究所）（北京长城计量测试技术研究所）（北京长城计量测试技术研究所）2
范围·
引用文献·
术语和定义
计量性能要求
通用技术要求
计量器具控制
附录A
附录 B
附录 C
附录D
附录E
附录F
附录G
单自由度二阶线性系统
正弦压力标准
激波管动态压力标准
快开阀动态压力标准
常用符号
检定记录格式
JJG624-2005
检定证书及检定结果通知书（内页）格式（1）
（2）
（3）
1范围
JJG 624—2005
动态压力传感器检定规程
本规程适用于动态压力传感器（以下简称压力传感器）的首次检定、后续检定和使用中的检验。压力传感器及动态压力测量系统的校准可参照本规程。2引用文献
JJG860一1994《压力传感器（静态）检定规程》使用本规程时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。3术语和定义
3.1动态测量（dynamicmeasurement）为确定被测量的瞬时值和（或）被测量的值在测量期间随时间（或其他影响量）变化所进行的测量。
3.2动态压力（dynamicpressure）在所研究的领域内，随时间变化的压力。3.3频率响应（frequencyresponse）压力传感器对正弦压力激励的稳态响应特性，由幅频特性和相频特性组成。3.4幅频特性（amplituderesponse）K（f）在正弦激励下，压力传感器的稳态响应与激励间的幅值比和频率的关系，即压力传感器的幅值灵敏度与压力信号频率的关系。3.5相移（phase shift）
在正弦激励下，压力传感器的稳态响应与激励间的相位差。3.6相频特性（phaseresponse）Φ（f）相移与激励信号频率的关系。
3.7谐振频率（resonantfrequency）w压力传感器具有最大幅值响应时的激励信号的频率。3.8时域特性（properties inthetime domain）压力传感器对特定的激励（通常是阶跃压力）在时间域的响应特性。时域特性指标主要包括振铃频率、上升时间、建立时间以及过冲量等。3.9振铃频率（ringing frequency）wd压力传感器阶跃响应中所含的自由振荡频率。3.10终值（final value）
压力传感器阶跃响应的最终稳定值。3.11上升时间（risetime）t
压力传感器被阶跃压力激励时，其响应值从阶跃响应幅度的10%过渡到90%所需1
的时间。
3.12建立时间（settlingtime）tsJJG624--2005
压力传感器被阶跃压力激励时，其响应值从阶跃响应幅度的10%时刻起至与终值之差进人阶跃响应幅度的±5%范围以内时刻止所需的时间。3.13过冲量（overshoot）
压力传感器被阶跃压力激励时，其响应中超出终值部分的最大值与阶跃响应幅度之比。
3.14灵敏度（sensitivity）
压力传感器响应变化量与激励变化量之比。在规定的某激励值上通过一个小的激励变化△x，得到相应的响应变化Ay，则比值K=△yl△x即为压力传感器在该激励值处的灵敏度。
本规程定义两种灵敏度：
a）灵敏度K。，采用静态压力检定得到的灵敏度，某些压力传感器对静态压力不响应，此时为采用阶跃压力检定得到的灵敏度。b）幅值灵敏度K（f)，压力传感器的灵敏度与压力信号频率的关系，即幅频特性。4概述
压力传感器是一种能够感受压力，并按照一定的规律将压力值转换成电信号或其他信号输出的器件，其工作原理如图1所示。其输出信号通常为电压、电流、电荷、频率或数据等。
压力传感器按照其敏感方式的不同可分为压电式、压阻式、应变式、电容式、电感式、光学式、谐振式等。
压力信号
5计量性能要求
压力敏感元件
信号调理电路
图1压力传感器工作原理
压力传感器计量性能要求见表1。6通用技术要求
输出信号
6.1新制造的压力传感器的结构应坚固，外露件的镀层、涂层应光洁，不应有剥脱划痕。接插件应完好牢固。使用中和修理后的压力传感器不应有影响其计量性能的缺损。
6.2压力传感器的铭牌上（或在其他位置）应标明产品名称、型号、规格、测量范围、准确度等级、制造单位（商标）、出厂编号、制造年月等信息，并清晰可辨。6.3用于差压测量的压力传感器压力输人端口处应有能区分高压（H）和低压（L）的标志。
计量性能
标准级压力传感器
普通级压力传感器
JJG 624—2005
幅值灵敏度允许误差
相移允许值
静态准确度等级
1.检定幅值灵敏度允许误差和相移允许值时最少选择以下频率点之一：8Hz，16Hz，80Hz，160Hz，1kHz。检定选用的频率点在检定证书中应注明。2.对静态激励无响应的压力传感器，静态准确度等级不作要求。3.幅值是指去掉直流分量后的正弦波幅值。7计量器具控制
计量器具控制包括首次检定、后续检定和使用中的检验。7.1检定条件
7.1.1标准器
标准器含正弦压力标准、激波管动态压力标准、快开阀动态压力标准。7.1.1.1止弦压力标准必须满足下列条件：a）正弦压力标准的性能指标应满足表2的要求。表2
计量性能
一等正弦压力标准
二等正弦压力标准
频率范围
0f≤200
200f>1000
0f≤200
200f>1000
幅值灵敏度测量不确定度
相移测量不确定度
1.一等正弦压力标准检定标准级压力传感器，二等正弦压力标准用于检定普通级压力传感器。
2.幅值是指去撑直流分量后的正弦波幅值。b）所产生的压力幅值应能根据压力传感器的量程进行调节。c）检定频率范围根据压力传感器工作频率范围确定。7.1.1.2激波管动态压力标准必须满足表3的要求。7.1.1.3
阶跃压力上升时间 tp
平台压力持续时间
平台压力波形不平度
阶跃压力幅值不确定度
JJG 624-—2005
快开阀动态压力标准必须满足表4的要求。表4
阶跃压力上升时间t
平台压力持续时间
平台压力波形不平度
阶跃压力幅值不确定度
7.1.2辅助设备
<1×10-6s
>4×10-3s
优于±2%
<4% (= 2)
<5 × 10-3s
优于±0.5%
<1% (h= 2)
与标准配套的测量系统，其工作频率范围必须覆盖压力传感器的工作频率。检定时用到的信号调理器和记录分析仪器应满足下列条件：a）电荷放大器误差优于±1%。
b）电压及应变放大器误差优于±0.5%。c）A/D转换器位数≥12bits，最高采样频率≥1MHz，线性度优于±0.2%。d）测量电路的信噪比大于40dB。7.1.3其他仪器设备
激波速度测量系统、气源及控制系统、频率计、示波器、气压计、温度计、湿度计、扭矩扳手等，可根据检定工作需要配套。7.1.4检定环境条件
温度：（20±5）℃。
相对湿度：不大于75%。
大气压力：（90～106）kPa。
检定设备周围应无振动、强电磁场、放射性源等影响检定的外界干扰。7.1.4.42
7.2检定项目
首次检定、后续检定和使用中检验项目见表5。7.3检定方法
7.3.1外观检查
用目视方法检查，外观应符合6.1～6.3的要求。7.3.2静态准确度等级及灵敏度K，检定4
检定项目
6.1外观
表1，静态准确度等级
表1，幅值灵敏度允许误差
表1，相移允许值
上升时间
振铃频率
过冲量
建立时间
JJG624—2005
首次检定
后续检定
使用中检验
”表示可不检项目；“△”表示标准级压力传感器需检的项目，注：“+”表示应检项目；“_”普通级压力传感器不作要求。
按JJG860-1994《压力传感器（静态）检定规程》执行。7.3.3用正弦压力标准进行检定的一般要求、检定步骤和计算方法正弦压力标准见附录B。
7.3.3.1一般要求
a）使用标准压力传感器时，压力传感器和标准压力传感器应对称安装，使两只压力传感器感受相同的压力变化。不能采用对称安装方式的，如仅进行幅频特性检定，其感压面中心距要小于压力波波长的1/10；如进行相频特性检定，其感压面中心距要小于压力波波长的1/100。检定标准级压力传感器时，应将标准压力传感器和压力传感器对换安装位置分两次进行检定，以两次检定数据的平均值作为最终检定结果；检定普通级压力传感器时不作此要求。
b）检定标准级压力传感器时，对每个频率点的测量次数不少于12次（即首次安装后测量不少于6次，对换安装位置后再测量不少于6次）；检定普通级压力传感器时，对每个频率点的测量次数不少于6次。c）有冷却装置的压力传感器，检定时冷却装置应处于工作状态。压力传感器在使用中需考虑腔室或管路响应时，应连同腔室或管路一起检定。d）检定时的工作介质为气体或液体。e）检定前，压力传感器、测试仪器至少通电预热30min。7.3.3.2检定步骤
a）安装压力传感器。接通压力源，检查系统密封状况。调整压力值，使得检定压力的最大值小于压力传感器的量程上限值。b）调整信号调理器及数据采集系统，使其处于最佳工作状态。c）调整正弦压力标准产生频率为f的正弦压力。d）采集标准压力传感器和压力传感器的响应，按7.3.3.1的要求重复测量m次。5
采用附录B的方法计算如下参数：JJG624—2005
Aa：对应于检定频率f标准压力传感器输出.的正弦压力的幅值（i=1，2，…，n; j=l,2,.., m)。
Bai：对应于检定频率f压力传感器输出的正弦信号的幅值（i=1，2，，n；j1,2,..,m)。
：对应于检定频率f:标准压力传感器测量的压力相位（i=1，2，，n；j=1，2,..,m)。
6g：对应于检定频率f压力传感器输出信号的相位（i=1，2，，n；j=1，2，., m)。
将计算结果以数据文件形式保存在计算机中。e）重复c）～d)步骤，直到完成全部选定频率点的检定。f）如检定标准级压力传感器，需对换标准压力传感器和压力传感器安装位置，重复a）～e)步骤。
7.3.3.3正弦压力标准检定结果计算方法a）幅值灵敏度相对误差
对于所选定的一系列检定频率点fi，根据以上A，Ba值，按公式（1）计算各频率点处压力传感器的幅值灵敏度平均值：K(f) =1Ba
(i = 1,2,,n;j = 1,2,,m)
m台 Adj
幅值灵敏度相对误差按公式（2）·计算： () K(K 100%(i=1,3., )
式中：K,静态灵敏度。
b）相移
根据上述2、值，按公式（3）计算压力传感器的相移平均值：+(f.) = (m - m)()(i = .,..nj = 1,, m)m台
7.3.4用激波管动态压力标准进行检定的一般要求、检定步骤和计算方法激波管动态压力标准见附录C。
7.3.4.1一般要求
a）压力传感器应齐平安装在激波管的末端法兰或侧壁上，齐平安装指压力传感器的最前端在安装后应与周围的平面齐平，没有影响压力传感器响应的沟槽、洞穴、缝隙、小腔室或管路等（图2）。检定时，压力传感器应按规定的安装条件和安装力矩安装，避免产生安装频率响应和安装应变响应。b）进行检定工作前要清理激波管内腔，保持清洁，激波管内腔应没有油气、水气、膜片碎屑和其他杂物。在两次检定之间要有5min以上的间隔时间，以消除膜片破膜时产生温度变化的影响，使之恢复到室温状态。c）根据压力传感器的量程，确定检定时其所承受的最大压力Ps（见附录C）的取6
(a）端面安装
JJG624—2005
感压面
感压面
(b）侧壁安装
图2压力传感器齐平安装示意
感压面
(c)侧璧安装
值范围。应考虑压力传感器在阶跃压力作用下可能产生过冲，应使Ps与过冲量的和小于压力传感器的量程上限值。
d）根据ps的取值范围，选择pl，p4，控制激波马赫数M。使激波管产生较好的阶跃压力波形，各参数的关系按附录C计算。e）在检定时，采用端面安装，反射激波阶跃压力△ps按公式（C9）计算；采用侧壁安装，入射激波阶跃压力△p2按公式（C5）计算。f）在检定时应考虑与阶跃压力同时产生的阶跃温升以及破膜和激波带来的冲击加速度对压力传感器的影响。
g）有冷却装置的压力传感器，检定时冷却装置应处于工作状态。压力传感器在使用中需考虑腔室或管路响应时，应连同腔室或管路一起检定。h）如因故无法齐平安装，压力传感器的感压面有小腔室或管路出现，则需考虑管路容腔效应的影响，管路最低谐振频率应10倍于压力传感器的谐振频率。在直管时，管路谐振频率可按公式（4）估算：S=
式中：a——管路内流体的音速，m/s；L管路长度，m。
如果压力传感器的感压面前端带有腔室，且通过小孔径管路与被测点相连，当腔室的容积大于小孔径管路的容积时，可按公式（5）估算管腔的谐振频率：ad
7.09/(L+0.85d)V
式中：d—一小孔径管路内径，m；一腔室容积，m2。
i）进行幅频特性检定时，采样频率应为压力传感器谐振频率（或振铃频率）的10倍以上；进行相频特性检定时，采样频率应为压力传感器谐振频率（或振铃频率）的50倍以上。在进行数据处理时，所用数据应不少于20个自振波的数据量。7
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