【国家计量标准(JJ)】 光电轴角编码器校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范JJF1115—2004
204147
光电轴角编码器校准规范
Calibration Specification for Photoelectric Shaft Encoders2004-03-02发布
2004-06-02实施
国家质量监督检验检疫总局发布JJF1115—2004
光电轴角编码器校准规范
Calibration Specification forPhotoelectric Shaft EncodersJJF1115—2004
代替JG900—1995
本规范经国家质量监督检验检疫总局于2004年03月02日批准，并自2004年06月02日起施行。
归口单位：
起草单位：
全国几何量角度计量技术委员会中国科学院光电技术研究所
JJF1115-2004勘误表
表1的序号
表1的序号
本规范委托归口单位负责解释
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本规范主要起草人：
曹学东
范天泉
耿丽红
JJF1115-—2004
（中国科学院光电技术研究所）（中国科学院光电技术研究所）（中国科学院光电技术研究所）1
引用文献·
3术语和定义·
5计量特性
5.1分度误差
测角重复性
编码器的零位误差
5.4测角回程误差
6校准条件…
6.1环境条件
校准用标准器
校准项目和校准方法
分度误差··
编码器的零位误差
测角重复性
测角回程误差·
校准结果表达
复校时间间隔
附录A分度误差校准实例
附录B
测角重复性校准实例
附录C测角回程误差校准实例
JJF1115-2004
附录D光电轴角编码器分度误差测量不确定度分析附录E校证书格式及内容
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（3）
1范围
JJF11152004
光电轴角编码器校准规范
本规范适用于分辨力为0.1”~30的光电轴角编码器（以下简称编码器）的校准。2引用文献
本规范引用以下文献：
JJF1001—1998
通用计量术语及定义
JJF1059—1999
测量不确定度评定与表示
JJF1094-2002测量仪器特性评定JB/T9942—1999光栅角位移传感器JB/T10034—1999光栅角位移测量系统JJG472-1997
多齿分度台国家计量检定规程
使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。3术语和定义
编码器的零位误差：
编码器的零位误差是指编码器从正、反方向不同位置回到其零位时，其角度位置的最大变化量。
4概述
编码器主要是以光栅盘或码盘作为测量元件，用来测量转角。它可以单独作为角度计量器具，也可以作为某一设备或仪器的测角部件。编码器原理及结构示意图如图1所示。按分度误差，编码器可分为7级。5计量特性
分度误差
各级编码器的分度误差要求见表1。5.2测角重复性
各级编码器的测角重复性要求见表1。5.3编码器的零位误差
编码器的零位误差要求在制造厂家的产品标准中规定，也可由用户根据需要确定。5.4测角回程误差
编码器的测角回程误差要求在制造厂家的产品标准中规定，也可由用户根据需要确定。
准确度级别
JJF1115—2004
图1编码器原理及结构示意图
1—主轴：2-光棚盘（或码盘）：3-光源：4—指标光栅：5接收器件组表1各级编码器的分度误差、测角重复性要求分度误差
无绝对零位编码器
(p_V) / (\)
注：P一峰值，V一谷值。
有绝对零位编码器
最大允许误差！（\）
测角重复性/（）
当编码器不按准确度等级进行分级时，其分度误差、测角重复性要求在制造厂家的产品标准中规定，也可由用户根据需要确定。6校准条件
6.1环境条件
校准时的温度及温度变化应满足表2要求。被校准编码器与校准所用标准器具应有足够的平衡温度时间，通常应不少于2h。被校准编码器应在接通电源10min后开始校准。
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准确度级别
6.2校准用标准器
校准用标准器见表3。
标准器
自准直仪
多面校体
7校准项目和校准方法
7.1分度误差
JJF1115-—2004
表2校准时的温度及温度变化要求校准时的温度要求/（℃）
20 ±2
20 ±3
20 ±5
表3校准用标准器
温度变化/（℃/b）
分度值/等级
1~3级编码器用分度值为0.10.5的转台4级编码器用分度值为1\的转台5~7级编码器用分度值为2\~10的转台1~3级编码器用分度值≤0.1\的自准直仪4级编码器用分度值为0.2\的自准直仪5~7级编码器用分度值为1\的自准直仪1~3级编码器用不少于17面的3等多面棱体4级编码器用不少于16面的4等多面棱体5~7级编码器用不少于12面的4等多面校体编码器的分度误差可以直接用转台（分度台，测角仪等）校准，也可采用多面棱体一自准直仪校准，校准点数通常根据被校准编码器的级别而定。1级，2级编码器采用不少于17面的质数面棱体进行校准，且采用排列互比法；3级、4级编码器校准点数应不少于16点；5级、6级、7级编码器校准点数应不少于12点。校准点数也可按委托单位的要求而定。
排列互比法的操作与数据处理方法见JJG472一1997《多齿分度台计量检定规程》。编码器校准时是否带联轴节由送校单位确定。7.1.1直接用转台（分度台、测角仪等）校准将被校准编码器转轴与转台转轴通过联轴节连接在一起，并使被校准编码器主轴轴3
JJF1115—2004
线与转台轴线重合，固定编码器不动部分，记下编码器示值及转台示值b。转台转过一个位置，记下编码器示值及转台示值b，转动转台直至测完所有被测点。再次转动转台使编码器示值为1同时记下转台示值6，并记算一测回首尾重合差H=16-b,1，各级编码器一测回首尾重合差要求见表4。表4一测回首尾重合差要求
准确度级别
直接用转台校准编码器示意图如图2。首尾重合差/（\）
图2直接用转台校准编码器示意图1-支架：2一被校编码器：3一联轴节：4一转台编码器各测点的误差值计算公式见下式：e =(a.-a,)-(b,-b,)
式中：
一编码器第测点示值，i，2，，n；b,—转台第i测点示值；
e,——被校准编码器第i测点的分度误差值。7.1.2用多面棱体-自准直仪校准(1)
将多面校体安装在编码器转轴上，并使多面棱体轴线与编码器旋转轴线重合，同轴度误差应不大于0.5mm，棱体各工作面与被检编码器的轴线的平行度（塔差）不大于30：安放自准直仪，使自准直仪视轴垂直于多面棱体工作面并对准多面棱体第一工作建筑321一一标准春询下载网
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JJF1115—2004
面中心，自准直仪分划板竖线应与编码器轴线平行：记下编码器示值a，及自准直仪初始读数c，旋转编码器主轴使多面棱体第二工作面对准自准直仪，记下编码器示值62及自准直仪相应的读数c3，旋转编码器主轴直至校准完所有校准点。再次旋转编码器主轴使编码器示值为α，同时记下自准直仪示值c，并计算一测回首尾重合差H=Ic-c,l，各级编码器一测回首尾重合差要求见表4。用多面棱体－自准直仪校准编码器示意图如图3。图3用多面棱体-自准直仪校准编码器示意图1一多面校体：2一多面棱体调整架：3—被校编码器：4一自准直仪编码器各测点的误差值计算公式见下式：e,=(a,-a,) -(b, - b,)-(c, -c,)式中：a—编码器第i测点示值，i=l，2，，n；6一棱体第面与第1面夹角；
c自准直仪第测点读数：下载标准就来标准下载网
e—被校准编码器第测点的误差值。(2)
若被校准编码器含细分处理部分且分度误差校准间隔为细分周期的整数倍时，则应在误差最大值点及最小值点处校准细分误差，细分误差校准点数为n，n通常不小于10。校准间隔为A/n（4为一个细分周期）。细分误差校准完后按分度误差计算公式计算各点误差值。
当被校准编码器有绝对零位时，应以绝对零位为起点进行分度误差的校准，且分度误差校准结果同时给出误差（含细分点误差）最大值和最小值：当被校准编码器无绝对零位时，分度误差取各校准点误差（含细分点误差）中最大值P与最小值V之差（即P-V值）作为校准结果。分度误差校准结果形式也可按委托单位的要求而定。7.2编码器的零位误差
编码器的零位误差的校准装置与分度误差的校准装置相同。转动编码器回转轴使编码器转至零位位置。转动编码器回转轴，使编码器向示值增加的方向转过一个角度后再转回至零位，记下测量装置读数值。然后转动编码器回转轴使编码器向示值减小的方向转过一个角度后再转回至零位，再次记下测量装置读数值。依此反复测量，共测量10次。取测量装置读数的最大值和最小值之差作为编码器的零位误差校准结果。
7.3测角重复性
测角重复性的校准装置与分度误差的校准装置相同，按双观测法进行。5
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按分度误差校准方法以相同的转动方向重复连续测量两周（第一周、第二周测量点位置相同），读取测量装置第一周各测点测量值d,，d，，d，，第二周各测点测量值d，ds，，d。按公式（3）计算测角重复性。f. = d+ - d.
fh=da-d
量=3×
式中：d——第一周第i测点的测量值，i=l，2，…，n：d.+t=d,d
第二周第i测点的测量值，i=1，2，，n；d+=df——第一周相邻测点测量值之差：—第二周相邻测点测量值之差；n——每周测量点数；
4量——测角重复性。
7.4测角回程误差
测角回程误差的校准装置与分度误差的校准装置相同。(3)
按分度误差校准方法正、反各测量一周（正、反测量点位置相同），取各测点正、反读数值之差的绝对值中最大者作为测角回程误差校准结果。8校准结果表达
经校准的编码器发给校准证书或校准报告。9
复校时间间隔
复校时间间隔由送校单位根据实际使用情况确定，建议为1年。6
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附录A
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分度误差校准实例
采用多面棱体-自准直仪法校准
被校对象：分辨力为0.1\，细分周期为60\，无绝对零位的3级光电轴角编码器。校准用标准器具：24面棱体（3等）：自准直仪，示值误差（PV值）为0.2”（±100\范围内)。
多面棱体-自准直仪法校准数据见表A.1。多面棱体-自准直仪法校准数据
编码器示值
棱本角度值
30°-0.5%
75°-0.9\
105°-0.9m
120°-0.1\
135°-0.4\
150°+0.3\
165°+1.4
180°+0.0°
195°-0.5\
225°-0.2%
240°+0.4
270°-0.3
285°+0.6
300°-0.2\
315°+0.2
330°+0.6°
345°+0.1
自准直仪读数（\）
误差值/（°)
0-0-2-?
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