磁电式振动速度传感器灵敏度校准的测量不确定度评定

　　磁电式振动速度传感器(以下简称“传感器”)是用来测量机械振动量的一种传感器， 它利用电磁感应原理将机械振动速度量转换成电压量输出。 这种传感器广泛应用于机械、电力、航空等领域。 传感器的主要技术指标有速度灵敏度、频率响应、幅值线性、横向灵敏度比、动态范围和温度响应等。其中，速度灵敏度的校准是确保振动速度量值准确可靠的一项主要指标。 对传感器灵敏度校准结果的测量不确定度评定如下：

　　一、测量原理和数学模型

　　传感器灵敏度的校准通常是在中频振动标准装置上采用比较法进行。将被校传感器固定在标准振动台上，由振动台产生一个正弦振动量，当传感器承受机械振动后，将产生一个与振动速度成正比的电压输出， 通过数字电压表测量其输出电压，传感器的速度灵敏度s为输出电压与振动速度之比，即

　　式中：e———传感器的 输 出 电压 ，mV;v———振 动 速度，cm/s。

　　由于振动标准装置是通过振动标准测量仪和数字频率计来控制振动台的加速度和频率的，所以可控制振动速度的大小。 在正弦振动的情况下，振动加速度与速度的关系式为

　　因此，传感器灵敏度可通过分别测量振动加速度、振动频率和传感器的输出电压经计算而得到灵敏度。

　　二、实测数据

　　在中频振动标准装置上对一支传感器的速度灵敏度进行校准，标准振动台频率控制在80Hz，加速度为5.0m/s2，此时振动台的振动速度为1.0cm/s，用数字电压表测量传感器的输出电压，并重复测量10次，测量值如表1所示。

　　三、不确定度传播律

　　在传感器灵敏度校准中，振动加速度、振动频率和传感器电压输出这3个测量量互不相关，按照不确定度传播律，则传感器速度灵敏度s的校准结果的不确定度为

　　四、标准不确定度分量评定

　　影响传感器灵敏度校准结果的测量不确定度来源主要有两个因素： 一是由于各种随机因素的影响使灵敏度测量值不重复的A类标准不确定度;二是由于电压、加速度及频率测量不准确引入的B类标准不确定度。 下面逐项对这些标准不确定度分量进行评定。

　　1.测量重复性引入的相对标准不确定度urel(s)

　　因为传感器灵敏度测量是以单次测量值作为测量结果的， 所以用统计方法计算得到单次实验标准差就是测量结果由A类评定的标准不确定度。 即

　　2.传感器输出电压测量不准确引入的相对标准不确定度urel(e)

　　(1)数字电压表对电压测量不准确引入的相对标准不确定度urel(e1)交流数字电压表经校准， 其校准证书给出的扩展不确定度为2.0×10-3，包含因子为 ，属B类评定，均匀分布，则