【摘要】 轉(zhuǎn)速測量儀廣泛地應(yīng)用在機械加工、大型制造業(yè)等領(lǐng)域，對轉(zhuǎn)速參數(shù)的測量起著至關(guān)重要的作用。本文介紹了轉(zhuǎn)速測量儀的原理及測量過程，并對測量結(jié)果的不確定度進行了分析。

【關(guān)鍵詞】 轉(zhuǎn)速測量儀;校準(zhǔn);不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.02.025

Evaluation of Measurement Uncertainty of Rotational Speed Measuring Instruments

WU Jing

（Liaoning Institute of Measurement，Shenyang 110004，China）

Abstract： Rotational speed measuring instrument is widely used in machining，manufacturing and other fields，and plays a very important role in measuring rotational speed parameters. This paper introduces the principle and measuring process of the rotational speed measuring instrument，and analyzes the uncertainty of the measuring result.

Key words： rotational speed measuring instrument;calibration;uncertainty

1 測量原理

轉(zhuǎn)速測量儀通常采用微處理控制技術(shù)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速、頻率、計數(shù)等功能的測量。轉(zhuǎn)速測量儀一般由激光傳感器、光電傳感器、霍爾傳感器以及顯示儀表組成，廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、機械加工行業(yè)等領(lǐng)域。轉(zhuǎn)速測量儀不同于轉(zhuǎn)速表，轉(zhuǎn)速表的準(zhǔn)確度等級主要分為0.05級、0.1級、0.5級、1級和2級。而轉(zhuǎn)速測量儀的準(zhǔn)確度等級往往要比轉(zhuǎn)速表的準(zhǔn)確度等級高，測量范圍內(nèi)也更大。主要分為0.001級、0.002級、0.005級和0.01級。

2 測量結(jié)果不確定度評定

2.1 測量過程簡述

2.2.1 測量依據(jù)

JJG 1134-2017《轉(zhuǎn)速測量儀》檢定規(guī)程。

2.2.2 測量環(huán)境

環(huán)境溫度：（23±5） ℃;相對濕度：≤85%。

2.2.3 測量標(biāo)準(zhǔn)

轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置，由溯源證書可知，其相對擴展不確定度均為Urel=1×10-5（k=3）。

2.2.4 被測對象

轉(zhuǎn)速測量儀。

2.2.5 測量方法

測量前先自查轉(zhuǎn)速測量儀，確保轉(zhuǎn)速測量儀工作狀態(tài)正常。將轉(zhuǎn)速測量儀進行安裝，使其處于正常工作狀態(tài)并能夠依次實時測量轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置的轉(zhuǎn)速值。每個轉(zhuǎn)速點測量10次。

2.2 數(shù)學(xué)模型

[e=r_-rs] （1）

式中：e——被測轉(zhuǎn)速點示值誤差（r/min）;

[r_]——轉(zhuǎn)速測量儀示值平均值（r/min）;

[rs]——轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置轉(zhuǎn)速值（r/min）。

由（1）式得方差：

[u2c（e）=c21u2（r_）+c22u2（rs）]

式中：[u（r_）]——轉(zhuǎn)速測量儀的不確定度分量;

[u（rs）]——轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置轉(zhuǎn)速值的不確定度分量。

靈敏系數(shù)：

[c1=er_=1]，[c2=ers=-1]

故：

[u2c（e）=u2（r_）+u2（rs）] （2）

2.3 各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定

2.3.1 轉(zhuǎn)速測量儀測量重復(fù)性引入的不確定度[u（r_1）]

用A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定，以校準(zhǔn)1000 r/min點為例，重復(fù)10次，測量數(shù)據(jù)見表1。

根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算單次標(biāo)準(zhǔn)差：

[σ=i=110（ri-r_）210-1=0.0023 r/min]

再由n=10得到：

[u（r_1）=σ10=7.3×10-4 r/min]

2.3.2 轉(zhuǎn)速測量儀分辨力引入的不確定度[u（r_2）]

用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定，當(dāng)轉(zhuǎn)速測量儀測量點為1000 r/min時，分辨力d=0.0001 r/min，按均勻分布計算，

[u（r_2）=0.0001 r/min23=2.9×10-5 r/min]

綜上：由重復(fù)性和分辨力引入的不確定度分量，在合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度時，兩者取其大，即：

[u（r_）=u（r_1）=7.3×10-4 r/min]

2.3.3 轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的不確定度[u（rs）]

用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定。轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置的相對不確定度Urel=1×10-5，k=3，則轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的不確定度為：

[u（rs）=Urel×1000 r/min3=3.3×10-3 r/min]

2.3.4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表

[標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（xi） 不確定度來源 [u（xi）]

（r/min） [ci=exi] [ciu（xi）]

（r/min） [u（r_1）] 轉(zhuǎn)速測量儀測量重復(fù)性 [7.3×10-4] 1 [7.3×10-4] [u（r_2）] 轉(zhuǎn)速測量儀分辨力 [2.9×10-5] 1 [2.9×10-5] [u（rs）] 轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置示值 [3.3×10-3] -1 [3.3×10-3] ]

2.3.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算

以上各項標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量是互不相關(guān)的，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

[uc=u2（r_）+u2（rs）=（7.3×10-4）2+（3.3×10-3）2? ? =3.4×10-3 r/min]

2.3.6 擴展標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算

取包含因子k=2，則：

U=k×uc=[6.8×10-3] r/min

2.4 測量不確定度報告

本次測量點的不確定度表達如下：

[r_]=999.9993 r/min，U=[6.8×10-3] r/min，k=2。

3 結(jié)語

轉(zhuǎn)速測量儀的測量過程是一個動態(tài)測量過程，影響測量結(jié)果的因素有很多，如環(huán)境干擾、電磁干擾、標(biāo)準(zhǔn)器、人員操作等諸多因素。實驗室人員可以定期通過期間核查或比對的方式及時發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量儀的計量性能是否出現(xiàn)問題，從而保持計量溯源的準(zhǔn)確性。

【參考文獻】

[1] 轉(zhuǎn)速測量儀：JJG1134-2017[S].

[2] 轉(zhuǎn)速表：JJG105-2019[S].

[3] 轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置：JJG326-2006[S].

【作者簡介】

吳晶（1988-），女，工程師，碩士，研究方向為扭矩、轉(zhuǎn)速、測速和檢車線檢測。