BS 06955——振动与冲击传感器校准方法标准系列(BS 6955)

Calibration of vibration and shock pick-ups — 与 ISO 5347 等同的计量校准方法体系
⚠️ 本系列素材含 11 份扫描版文件。文中扫描版本内容依据公开领域知识撰写,具体数值与条款以 BSI 官方发布版本为准。

📊 BS 06955 是英国标准 BS 6955(振动与冲击传感器校准方法)在整理编号体系下的系列代号。该系列与 ISO 5347(振动和冲击传感器校准方法)各分部一一等同,由英国参与 ISO/TC 108(机械振动与冲击)编制的国际标准转化而来。系列系统规定了加速度计等振动与冲击传感器的一次校准(primary calibration)与二次校准(secondary calibration)方法,以及横向灵敏度、横向冲击灵敏度、基座应变灵敏度、共振频率、声学灵敏度等性能测试方法,广泛用于计量实验室、环境试验、机械状态监测与航空航天领域传感器的量值溯源。

💡 “一次校准”以物理量基准(如激光波长、地球重力、离心加速度)直接复现加速度量值,不确定度最低;”二次校准”以标准传感器为参考进行比对,操作简便、适合现场与批量校准。

一、系列概述与适用范围 📌

BS 6955 系列由英国通用机械工程标准政策委员会下设技术委员会 GME/21 组织编制,参与单位包括帝国理工学院、声学与振动研究所、英国机械工程师学会、英国船级社(Lloyd’s Register)、国防部、电力承包商协会、英国铁路工业协会及西拉测试认证有限公司等。

系列适用于振动与冲击传感器的校准,覆盖从一次到二次校准、从低频到高频、从振动到冲击以及各种环境影响因素灵敏度测定的整套方法,为传感器制造商、计量机构与最终用户提供了统一的量值传递与性能评定途径。

⚠️ 各分部的环境条件(如温度、湿度、磁场等)与方法适用频率范围各有规定,校准结果与这些条件密切相关,报告中应完整记录环境参数。

二、系列构成与技术要点 🔬

本批次共收录 14 份文件。目录部分的”-10″”-11″”-7″”-8″等分部与 ISO 5347 对应,覆盖一次与二次校准及多种灵敏度测试:

分部编号中文主题对等国际标准
BS 06955-1-1994激光干涉法一次振动校准方法ISO 5347-1:1993
BS 06955-7-1994离心机一次校准方法ISO 5347-7:1993
BS 06955-8-1994双离心机一次校准方法ISO 5347-8:1993
BS 06955-10-1994高冲击一次校准方法ISO 5347-10:1993
BS 06955-11-1994横向振动灵敏度测试方法ISO 5347-11:1993
BS 06955-12-1994横向冲击灵敏度测试方法ISO 5347-12:1993
BS 06955-13-1994基座应变灵敏度测试方法ISO 5347-13:1993
BS 06955-14-1994无阻尼加速度计(钢块安装)共振频率测试ISO 5347-14:1993
BS 06955-15-1994声学灵敏度测试方法ISO 5347-15:1993
BS 06955-16-1994安装扭矩灵敏度测试方法ISO 5347-16:1993
BS 06955-17-1994固定温度灵敏度测试方法ISO 5347-17:1993
BS 06955-18-1994瞬态温度灵敏度测试方法ISO 5347-18:1993
BS 06955-19-1994磁场灵敏度测试方法ISO 5347-19:1993
BS 06955-22-1997第 22 部分测试方法ISO 5347-22:1997

系列原计划包含第 0 部分(基本原理指南)、第 2 部分(光切断法冲击一次校准)、第 3 部分(二次振动校准)、第 4 部分(二次冲击校准)、第 5 部分(地球引力校准)、第 6 部分(低频一次校准)、第 9 部分(相位角比较的二次振动校准)等更多分部,本批次收录其中 14 份。

三、关键技术要求 🔥

3.1 激光干涉法一次振动校准(Part 1)

BS 6955-1 提供两种激光干涉校准方法:条纹计数法(fringe-counting method,方法 1)与最小点法(minimum-point method,方法 2)。方法基于激光波长直接复现振幅量值,规定测量系统组成(图 1、图 2)、环境条件、优选振幅与频率,并在附录 A 给出不确定度计算方法、附录 B 给出加速度计算公式及贝塞尔函数零点对应的 Jn 值(表 B.1)。最小点法的位移振幅取值见表 1。

3.2 横向灵敏度与横向冲击灵敏度(Part 11、12)

Part 11 规定横向振动灵敏度测试:在垂直于传感器主轴方向施加振动,测量其输出与主轴响应的比值,评估安装方向偏差或结构不对称带来的横轴响应。Part 12 则针对横向冲击灵敏度,规定了优先脉冲持续时间与加速度水平(Part 12 的试验参数见表 4.1 类规定)。

3.3 环境与安装影响测试(Part 13~19)

  • 基座应变灵敏度(Part 13):传感器基座承受应变时产生的虚假输出,通过标准梁上弯曲试验实现。
  • 共振频率(Part 14):无阻尼加速度计安装在钢块上的共振频率测试。
  • 声学灵敏度(Part 15):强声场引起的响应测定。
  • 安装扭矩(Part 16):安装扭矩变化对灵敏度的影响。
  • 固定温度与瞬态温度(Part 17、18):温度变化及温度冲击造成的热响应。
  • 磁场灵敏度(Part 19):交变磁场引起的输出测定。
🚨 压电加速度计的瞬态温度灵敏度可能产生与真实振动量级相当甚至更大的虚假输出。在温度剧烈变化的应用场景(如工业炉、航空发动机舱)选择传感器与安装方式时,应参考 Part 18 的方法评估影响。

四、工程实践应用 🛠️

  • 🔍 量值溯源:计量校准实验室按 Part 1 激光干涉法建立基准,定期为工作标准传感器进行一次校准,再通过二次校准为现场传感器溯源。
  • 🔧 传感器选型:根据横向灵敏度、声学灵敏度、基座应变灵敏度等参数筛选最适合应用环境的传感器型号,减少测量误差。
  • 📊 状态监测:机械振动状态监测系统投运前,按系列方法完成传感器性能标定与安装检查,保证监测数据可靠。
  • 📋 校准证书:校准证书应注明采用的分部号、校准条件与不确定度,确保可追溯与可复现。
💡 进行传感器复校时,按制造商建议周期并参考此系列规定的环境条件实施;环境条件偏离标准范围时应评估对灵敏度的影响并记录。

五、常见问题解答 ❓

❓ 问:一次校准与二次校准有什么区别?
答:一次校准直接以物理基准(激光波长、地球重力、离心加速度等)复现量值,精度高、不确定度小,但设备昂贵、操作复杂;二次校准以已校准的标准传感器为参考比对,简便快捷,适合日常工作。
❓ 问:BS 6955 与 ISO 5347 是什么关系?
答:BS 6955 各分部与 ISO 5347 对应分部等同采用(identical),由英国参与 ISO/TC 108 制定的国际标准转化,二者技术内容基本一致。
❓ 问:扫描版本内容的准确性如何把握?
答:本系列含扫描版文件,技术内容按公开领域知识整理。用于出具校准证书或仲裁时,应以 BSI 官方发布的现行版本为准并核对相关图表数据。
🔍 问:如何评定校准不确定度?
答:一次校准按 Part 1 附录 A 的方法组合各不确定度分量;二次校准还应计入标准传感器自身的不确定度传递。建议由具备能力的计量实验室出具完整的不确定度报告。
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