【摘要】 转速测量仪广泛地应用在机械加工、大型制造业等领域，对转速参数的测量起着至关重要的作用。本文介绍了转速测量仪的原理及测量过程，并对测量结果的不确定度进行了分析。

【关键词】 转速测量仪;校准;不确定度

【DOI编码】 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 测量原理

转速测量仪通常采用微处理控制技术，实现转速、频率、计数等功能的测量。转速测量仪一般由激光传感器、光电传感器、霍尔传感器以及显示仪表组成，广泛应用于制造业、机械加工行业等领域。转速测量仪不同于转速表，转速表的准确度等级主要分为0.05级、0.1级、0.5级、1级和2级。而转速测量仪的准确度等级往往要比转速表的准确度等级高，测量范围内也更大。主要分为0.001级、0.002级、0.005级和0.01级。

2 测量结果不确定度评定

2.1 测量过程简述

2.2.1 测量依据

JJG 1134-2017《转速测量仪》检定规程。

2.2.2 测量环境

环境温度：（23±5） ℃;相对湿度：≤85%。

2.2.3 测量标准

转速标准装置，由溯源证书可知，其相对扩展不确定度均为Urel=1×10-5（k=3）。

2.2.4 被测对象

转速测量仪。

2.2.5 测量方法

测量前先自查转速测量仪，确保转速测量仪工作状态正常。将转速测量仪进行安装，使其处于正常工作状态并能够依次实时测量转速标准装置的转速值。每个转速点测量10次。

2.2 数学模型

[e=r_-rs] （1）

式中：e——被测转速点示值误差（r/min）;

[r_]——转速测量仪示值平均值（r/min）;

[rs]——转速标准装置转速值（r/min）。

由（1）式得方差：

[u2c（e）=c21u2（r_）+c22u2（rs）]

式中：[u（r_）]——转速测量仪的不确定度分量;

[u（rs）]——转速标准装置转速值的不确定度分量。

灵敏系数：

[c1=er_=1]，[c2=ers=-1]

故：

[u2c（e）=u2（r_）+u2（rs）] （2）

2.3 各输入量的标准不确定度分量的评定

2.3.1 转速测量仪测量重复性引入的不确定度[u（r_1）]

用A类标准不确定度评定，以校准1000 r/min点为例，重复10次，测量数据见表1。

根据表中数据计算单次标准差：

[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 转速测量仪分辨力引入的不确定度[u（r_2）]

用B类标准不确定度评定，当转速测量仪测量点为1000 r/min时，分辨力d=0.0001 r/min，按均匀分布计算，

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

综上：由重复性和分辨力引入的不确定度分量，在合成标准不确定度时，两者取其大，即：

[u（r_）=u（r_1）=7.3×10-4 r/min]

2.3.3 轉速标准装置引入的不确定度[u（rs）]

用B类标准不确定度评定。转速标准装置的相对不确定度Urel=1×10-5，k=3，则转速标准装置引入的不确定度为：

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

2.3.4 标准不确定度分量表

[标准不确定度分量u（xi） 不确定度来源 [u（xi）]

（r/min） [ci=exi] [ciu（xi）]

（r/min） [u（r_1）] 转速测量仪测量重复性 [7.3×10-4] 1 [7.3×10-4] [u（r_2）] 转速测量仪分辨力 [2.9×10-5] 1 [2.9×10-5] [u（rs）] 转速标准装置示值 [3.3×10-3] -1 [3.3×10-3] ]

2.3.5 合成标准不确定度计算

以上各项标准不确定度分量是互不相关的，所以合成标准不确定度为：

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

2.3.6 扩展标准不确定度计算

取包含因子k=2，则：

U=k×uc=[6.8×10-3] r/min

2.4 测量不确定度报告

本次测量点的不确定度表达如下：

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

3 结语

转速测量仪的测量过程是一个动态测量过程，影响测量结果的因素有很多，如环境干扰、电磁干扰、标准器、人员操作等诸多因素。实验室人员可以定期通过期间核查或比对的方式及时发现转速测量仪的计量性能是否出现问题，从而保持计量溯源的准确性。

【参考文献】

[1] 转速测量仪：JJG1134-2017[S].

[2] 转速表：JJG105-2019[S].

[3] 转速标准装置：JJG326-2006[S].

【作者简介】

吴晶（1988-），女，工程师，硕士，研究方向为扭矩、转速、测速和检车线检测。