JJG1134-2017《转速测量仪检定规程》解读

转速是旋转物体的转数与时间之比的物理量, 是描述各种旋转机械运转技术性能的一个重要参量, 是力学动态计量的基础量之一。一切旋转机械的转速均是用转速表、转速测量仪或转速传感器配合二次仪表来实现测量。其中, 转速测量仪通常采用微处理器测量控制技术, 能够测量转速、周期、频率、计数等多个参数。与转速表相比, 转速测量仪测量准确可靠, 测量过程和数据处理全部实现自动化, 能够直接显示、打印测量结果, 或具有通用输出接口以便保存测量结果。转速测量仪广泛地应用于飞机、船舶、车辆、汽轮机、柴油机、电动机及其他动力设备的研究、制造和使用中, 涉及国民经济多个领域。

高精度的转速测量仪在转速的量值传递系统中起着承上启下的重要作用, 能够对计量技术机构广泛使用的转速标准装置进行关键转速参数的计量。目前我国除了JJG105-2000《转速表检定规程》外, 尚无其他针对转速测量仪表的国家计量技术法规, 因此制定本规程对于下一步起草我国转速计量检定系统表和补充完善我国转速专业计量技术法规具有重要意义。近十年来, 由于一直未建立转速检定系统表, 造成各级计量机构对整个转速溯源体系产生技术疑问。而《转速测量仪检定规程》的缺失, 正是转速检定系统表迟迟不能建立的重要原因之一。

近年来, 转速测量仪种类越来越多, 国防军工研制与生产单位引进了同类的测量仪器, 在技术指标的验收、校准/检定时需要有针对性的技术法规作为依据。为了解决计量单位急需的问题、统一规范计量检定方法, 国家质检总局、全国振动冲击转速计量技术委员会于2014年下达了《转速测量仪检定规程》的编制任务, 规程主要起草单位为中国计量科学研究院。JJG1134-2017《转速测量仪检定规程》于2017年2月28日由国家质检总局批准, 并自2017年5月28日起实施。

为了使该检定规程既具有先进性又具有通用性, 在确定检定方法的同时, 既考虑了先进的方法和设备, 又照顾到了一般, 在结合已有的成熟测试方法和各方面经验的同时, 又要考虑各应用单位的实际情况, 力求使该检定规程科学合理、可操作性强。

JJG1134-2017编制过程中, 根据任务要求, 编制组成员对该计量规程进行了大量的实验工作, 处理了大量数据, 认真研究了转速测量仪的测量方法, 根据多年的经验积累, 进行了系统整理和分析, 并考虑各应用单位的实际情况编制了该规程。

JJG1134-2017是在部分参考JJG105-2000的基础上编写的, 突出了针对性和可操作性, 结合我国转速测量仪的实际情况, 明确其测量范围和准确度等级, 是实现转速量值溯源的重要技术保证。主要技术内容包括对最小测量范围、最大允许误差、重复性、时基频率准确度、4小时时基频率稳定度共5项计量性能指标的检定, 重点说明如下:

转速测量仪起到在不同等级的转速标准装置之间的转速量值传递作用, 需要覆盖足够宽的测量范围并且达到不同的准确度等级要求。其中, 测量范围规定为不小于 (10~60000) r/min, 覆盖了常规的转速使用范围, 明确但不限制转速测量仪的量程范围;准确度等级划分为0.001级、0.002级、0.005级和0.01级, 完全满足在用的转速标准装置的等级要求, 并适当留有余量兼顾未来转速专业的发展要求。按JJF1094-2002《测量仪器特性评定技术规范》, 以最大允许误差评定转速测量仪准确度等级。使用该评定方法, 可以直接使用转速测量仪的示值, 而不必依据示值误差评定结果对测量结果进行修正。

相对于JJG105-2000检定点并未统一明确限定, JJG1134-2017规定在被检转速测量仪的量程内选定检定点, 应包含30r/min、50r/min、100r/min、300r/min、500r/min、1000r/min、3000r/min、5000r/min、10000r/min、20000r/min、30000r/min, 并在30000r/min和量程上限值间按10000r/min增加检定点, 在量程下限值和30r/min间按1-3-5系列增加检定点。检定点的选定, 考虑其分布的均匀性, 并且检定点可以确定转速测量仪的最小测量范围。所选的检定点可以包括量限的上限值和下限值, 这能够进一步确定转速测量仪的量程范围。与传统1-2-5系列选点不同, 3000r/min对应50Hz工频, 对转速专业普遍应用的电力行业至关重要。

JJG1134-2017的时基频率检定包括时基频率误差检定和4h时基频率稳定度的检定两项, 无论是首次检定或后续检定, 都是必检项目。首先进行时基频率误差的测量, 采样时间为1s, 完成后进行4h时基频率稳定度的测量, 每隔半小时检定一次, 每次读取1个显示值, 连续测量4小时, 并读取记录9个显示值, 然后完成相应的测量结果数据处理。

转速测量仪是一种高精度测量转速的仪器, 通常采用激光传感器、光电传感器或霍尔传感器, 包括目前在用的连接激光传感器或光电传感器的转速频率仪, 以及连接激光传感器或霍尔传感器的高精度转速测量仪。值得注意的是, 配备普通光电传感器的工作级转速测量仪表, 转速分辨力仅为1r/min, 不能满足JJG1134-2017全量程有效数字不少于6位的基本要求, 因此需要依据或参照JJG105-2000进行检定或校准。

JJG1134-2017采用的主要检定设备转速标准装置的技术要求为:转速标准装置的准确度等级与被检转速测量仪的准确度等级之比, 应小于或等于1∶2。这是因为, 依据JJG326-2006《转速标准装置检定规程》规定, 转速标准装置的准确度等级按转速相对扩展不确定度评定, k=3。依据JJF1094-2002中测量仪器示值误差符合性评定的基本要求, 因而, 对于转速标准装置, 则MPEV, 能够保证转速量值传递的准确度等级之比。另外, 转速标准装置应能够在较宽的转速范围内, 按照分辨力不小于1r/min, 准确地复现转速量值。利用反射信号或触发信号倍增的方法来扩展转速标准装置量程范围的做法, 会增加测量误差, 不适用于转速测量仪的检定。