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技术开发与技术服务

一、质量实验室

1. 空气密度测量装置

    ADMS 系列“空气密度测量装置”是中国计量科学研究院力学与声学计量科学研究所质量实验室研制开发的,可在不同海拔条件下进行实验室内外空气密度实时测量的专用设备,通过测量环境温度、相对湿度、大气压力及CO2 含量等相关参数,可实现空气密度量值的测定。该装置在质量、密度、容量、力值测量及风力发电等方面的空气密度实时测量中广泛应用。该装置具有体积小、重量轻、便于携带等优点,适用于多种条件下的空气密度实时测量。

主要技术指标:

序号

参数

测量范围

ADMS1005

ADMS1306

准确度

准确度

1

大气压力

500~1100 hPa

(20 ℃): ±0.10 hPa

总准确度(-40…+60 ℃):

 ±0.15 hPa

(20 ℃): ±0.15 hPa

总准确度(-40…+60 ℃): ±0.25 hPa

2

温度

-40~+60 ℃

(20 ℃):  ±0.2 ℃

最大读数能力:0.0001 ℃

(20 ℃):  +0.2 ℃

最大读数能力:0.01 ℃

3

相对湿度

0~100%RH

(15~25 ℃):

±1.0%RH(0~90%RH)

±1.7%RH(90~100%RH)

 

(-40…+180 ℃):

±(1.5+0.015×读数)%RH

(15~25 ℃):

±1.7%RH (0~90%RH)

±2.5%RH (90~100%RH)

 

(-40…+80 ℃):

±(2.0+0.025×读数)%RH

4

CO2

0~3000ppm

(25 ℃、1013 hPa):  

±[1.5%量程+2%读数]

(25 ℃、1013 hPa):  

±[1.5%量程+2%读数]

空气密度测量相对不确定度

6×10-4…9×10-4

8.5×10-4…1.1×10-3

配套软件

1.温度测量模块

2.湿度测量模块

3.压力测量模块

4. CO2测量模块

5.空气密度测量模块

6.数据图表分析模块

7.空气密度测量不确定度分析模块

8.砝码组合比较法计算模块

9.砝码组合比较法数据存储模块

10.砝码直接比较法不确定度分析模块

1.温度测量模块

2.湿度测量模块

3.压力测量模块

4. CO2测量模块

5.空气密度测量模块

6.数据图表分析模块

 

 

 

2. 声学法砝码体积测量装置

    声学法砝码体积测量系统是中国计量科学研究院力学与声学计量科学研究所研制开发的。该系统基于声学耦合腔声压体积比恒定原理,可以测量OIML 砝码国际建议及我国砝码规程中规定形状的1 g~20 kg 砝码的体积,其测量精度满足国际建议及我国规程砝码体积准确度要求。该系统在空气中完成砝码的体积测量,测量方便快捷,易于人员操作,且测量过程对砝码质量稳定性无任何影响。

主要技术指标:

耦合腔类型

信号源频率

信号源电压

测量准确度

1 g~100 g耦合腔

40 Hz~50 Hz

³100 mV

满足E1等级砝码体积准确度要求

200 g~1 kg耦合腔

40 Hz~50 Hz

³550 mV

满足E1等级砝码体积准确度要求

2 kg~10 kg耦合腔

40 Hz~50 Hz

³350 mV

满足E1等级砝码体积准确度要求

20 kg耦合腔

40 Hz~50 Hz

³400 mV

满足E1等级砝码体积准确度要求

 

 

二、力与扭矩实验室

1、标准扭矩扳子

    根据《JJG797-2013扭矩扳子检定仪检定规程》规定,扭矩扳子检定仪将采用标准扭矩扳子方法进行检定,标准扭矩扳子以其方便科学必将得到推广。各计量检测部门应尽快配备相应标准扭矩扳子。替代原规程使用标准扭矩机方法及杠杆砝码方法。

    目前已开发有用来进行量值传递或期间核查的高精度标准扭矩扳子,其准确度、重复性、复现性均具有较高水平。符合《JJG1103-2014标准扭矩扳子检定规程》规定。根据最新扭矩扳子检定仪检定规程,可以用来对扭矩扳子检定仪进行校准检测。并可用于各类对螺栓拧紧扭矩进行高精度控制及试验应用中,(如汽车装配关键工位螺栓安装扭矩检测、钢结构螺栓拧紧扭矩测试)。中国计量科学研究院研制专利。

 

说明: 微信图片_20170803165235

 

主要技术指标

 

高精度标准扭矩扳子

64524387

测量范围

分辨率

级别

STW-10

(1~10)N·m

0.001Nm

0.1级

STW-20

(2~20)N·m

0.001Nm

0.1级

STW-50

(5~50)N·m

0.001Nm

0.1级

STW-100

(10~100)N·m

0.01Nm

0.1级

STW-200

(20~200)N·m

0.01Nm

0.1级

STW-300

(30~300)N·m

0.01Nm

0.1级

STW-500

(50~500)N·m

0.01Nm

0.1级

STW-1000

(100~1000)N·m

0.1Nm

0.1级

STW-2000

(200~2000)N·m

0.1Nm

0.1级

STW-3000

(300~3000)N·m

0.1Nm

0.1级

 

 

联系方式:孟峰,Tel:(010) 64524619,Fax:(010) 64218628
Email:mengf@nim.ac.cn

通讯地址:北京北三环东路18号(邮编:100013)

中国计量科学研究院力学与声学科学研究所

2、扭矩扳子检定装置

说明: IMG_256

    该系列检定仪由机架、加载机构、高精度扭矩传感器和高灵敏度二次 显示仪表组成并可在同一机架、机构上实现多传感器组合使用。可根 据需要进行传感器配置。

    该检定校准装置具有结构设计合理、加载稳定可靠、操作方便、 测量范围广等特点。

a)  传感器旋转,区别于普通的推动扳手力臂形式。加载过程中受力 点位置不变,保证了扭矩测量值的稳定性。使扳手检测更加科学可靠。

b) 当扭矩扳子置于推力长臂上,通过一个调高机构,快速使扳子处于水平状态。使用中可以灵活调节扳手受力作用点,扳子水平状态调好后,通过其滑板上的滑块移动机构,快速移动到扳子推力点位置。

c)  同一台加载机构适应多量程段使用。而且传感器更换方便,在几秒钟内完成更换。后续检定校准方便,可只将传感器及 2000 表发回检测,或现场检测。

d)  转接头设计 科学合理,不同规格方榫可直接连接,无需增加高度。可以实现45度转换。

e)  有效加载范围满足最新规程中规定相应量程内长度要求。

型号

测量范围

分辨率

级别

HATM-2000

 

(0.05~0.5)N·m

0.0001Nm

0.3级

(0.1~1)N·m

0.0001Nm

0.3级

(0.2~2)N·m

0.001Nm

0.3级

(0.5~5)N·m

0.001Nm

0.3级

(1~10)N·m

0.001Nm

0.3级

(2~20)N·m

0.01Nm

0.3级

(5~50)N·m

0.01Nm

0.3级

(10~100)N·m

0.01Nm

0.3级

(20~200)N·m

0.01Nm

0.3级

(30~300)N·m

0.01Nm

0.3级

(50~500)N·m

0.01Nm

0.3级

(100~1000)N·m

0.1Nm

0.3级

(200~2000)N·m

0.1Nm

0.3级

HATM-3000

(300~3000)N·m

0.1Nm

0.3级

HATM-4000

(400~4000)N·m

0.1Nm

0.3级

 

 

联系方式:孟峰,Tel:(010) 64524619,Fax:(010) 64218628
Email:mengf@nim.ac.cn
通讯地址:北京北三环东路18号(邮编:100013)

中国计量科学研究院力学与声学科学研究所

 

三、容量密度室

1)在线振动管液体密度计检测装置

    在线振动管式液体密度计是利用振动管中流经液体的密度不同振动频率也相应变化的原理实时快速输出信号,获得不同工况下的液体密度值,适用于大宗液体物料贸易交接中的密度测量,因其具有测量范围宽,适应流体介质范围广,性能稳定等优点,目前广泛应用于石油石化、食品饮料及酿酒制药工业生产过程中,尤其在与体积流量计配套使用进行质量流量的连续测量环境中获得了大量使用。

    中国计量科学研究院力学声学所于1988年建立了液体密度计检定装置用于在线振动管密度计检测,2008年经过技术改造后可以实现温度范围15℃~50℃,密度范围700kg/m3~1000 kg/m3的密度计检定。

 

 

2)静力称量法固体、液体密度(体积)精确测量及密度相关力学参数测量

    密度计量课题组建立了以单晶硅球为基准的完整量值溯源体系,提供从固体到液体的精确体积、密度测量服务,并提供各种形式及密度值的固体及液体密度标准物质。

利用液体静力称量法进行固体体积及密度的准确测量,相对测量不确定达到10-6量级,并提供包括球形、圆柱型、浮子在内的各种材料及形状的固体密度、体积标准物质。

利用静力称量法以及台式振动管密度计提供不同温度、压强下液体密度准确测量,相对不确定度达到10-6量级,并提供600 Kg/m3~1800 Kg/m3的高精度液体密度标准物质。

利用高精度台式振动管密度计进行密度相关的力学参数测量服务,如热膨胀系数、等温压缩系数的测量,并给出完整的测量报告。

 

3)基于非接触激光大空间扫描原理的静态容积、体积和油罐变形测量

    采用非接触阵列式激光扫描测量方法进行大型静态容积计量容器的精密计量,突破现有计量方法的前提约束,将大型静态计量容器不作为理想几何体处理,建立基于非接触激光大空间扫描原理的静态容积测量系统进行大型计量容器空间坐标测量,生成大型静态计量容器的真实物理3D几何模型,解决以往测量方法速度慢、局部特征缺失、受内部附件遮挡、外测站数据坐标系不一致和累计误差的问题。

    同传统测量方法相比,本项目研究成果具有数据获取速度快(测量速度提高3倍)、实时性强、数据量大(测点数量提高10000倍)、主动性强、点位密集(点位间隔从1000mm减小至2mm)、精度高等优势,大大提高计量工作人员工作效率和现场工作人身安全系数。

    研究成果已经在计量、石化能源和现代物流设备制造行业近20家单位进行了应用,为国家战略能源储备库大型静态计量容器提供了精确标定服务。

    利用实验室先进的激光扫描仪器以及深厚的数据处理技术,为国土、交通、水利、石油、通讯、气象、地震、海洋、矿产、机场、铁路、电力等行业提供准确的地理信息、物料体积、空间容积、油罐变形的测量服务。

图片2

图 矿砂堆料体积测量              图 大型油罐罐壁变形测量

 

4)油罐车容量自动检定系统

    油罐车主要用作石油衍生品的运输和储藏。经过检定合格后的油罐车可以用于贸易结算。随着国家能源战略的发展,油罐车这一油品运输中主要的计量器具,在油气储运过程中起到非常重要的作用。根据国家的检定规程JJG133-2005,规定汽车油罐车的检定方法为容量比较法和流量计法。容量计量课题组通过研制基于容量比较法的自动检定系统,在保证测量精度高的前提下,实现油罐车容量计量的自动化。

                                  图片1

图 油罐车容量自动检定系统

 

四、硬度室

五、振动重力实验室

1、绝对重力仪

    NIM-3A型绝对重力仪是一款高精度、可移动式、用来直接测量地球重力加速度量值的仪器。该款仪器采用自由下落方法、光学干涉原理得到重力加速度量值。具体描述如下:在仪器的真空腔内控制一个角锥棱镜(入射光和出射光平行)做自由下落运动,用激光干涉法得到其自由下落运动的距离(根据激光干涉理论,落体每下落1/2激光波长的距离,将产生一个激光干涉条纹),用原子钟同步的信号得到其自由下落运动的时间。最后,根据牛顿运动学定律,用最小二乘法拟合得到重力加速度量值。从以上测量原理及重力加速度的量纲可知:重力加速度测量量值溯源至SI单位制的基本单位“米”和“秒”。因此,为了确保重力加速度测量的准确性,我们采用了碘稳频氦氖激光器(激光波长相对不确定度优于1.0×10-10)和铷原子钟(频率相对不确定度优于5.0×10-11)。

仪器特性:

·         25 cm 自由下落距离

·         碘稳频氦氖激光器

·         铷原子钟时标

·         高真空腔体(配备分子泵和离子泵)

·         实时采集及数据处理系统

·         主动振动修正模块

·         包括固体潮汐、大气压、极移等实时修正

·         激光干涉仪系统

·         电机伺服控制系统

·         功能强大及界面友好的软件系统

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2、低频振动标准套组

     低频振动标准套组具稳定性高、噪声低、重复性好的特点。振动频率范围0.1Hz~100Hz,分辨率可达5×10-6g。可用于低频振动测量、低频振动标准考核和量传工作,也可作为比较法低频振动校准的标准套组,已被像航空,航天,地震和计量部门所采用。

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仪器功能和指标:

频率范围:0.1Hz~100Hz

振动方式:垂直和水平

加速度最小分辨率可达:5×10-6g

输入信号类型:电流信号/电压信号

放大挡位:×1、×10、×100、×103、×104、×105、×106

低通滤波挡位:无滤波、0.02H、0.2Hz、2Hz、20Hz

调零功能:具有信号调零功能,前面板具有直流显示,调节方便

放大器尺寸:L220×W270×H115(mm)

传感器尺寸:Φ27×H57(mm)

温度:实验室温度:23±5℃

电路指标:

1、采样电阻:精度2×10-4;温度系数5ppm;

2、挡位误差 ≤2×10-4

3、电路及传感器电源:±15DC;纹波系数优于100μVrms;

4、电路噪声:可达-103dB

 

3、外差激光测振仪

 

外差激光测振仪体积小,结构紧凑,光路稳定,测量精度高,安装方便,光路调整简单等优点,适用于直线振动、角振动、冲击等高精度测量。

主要参数:

振动测量频率范围

0.5Hz~20kHz

带宽(MHz)

20M(可定制)

信号强度(V)

1V(可配信号幅值显示功能)

聚焦范围(mm)

300~1000(可定制)

激光类型

氦氖

激光波长

0.6328μm

激光功率

小于2mW

输出形式

40MHz±fd(fd多普勒信号)

输出阻抗

50Ω

供电方式

~220V,50Hz

功率

小于20W

温度

23±5℃

解调方式

软件解调(正弦逼近法)

测量结果

振动加速度、速度、位移、传感器灵敏度和相移,具有波形显示和数据保存功能

体积(mm)

306(L)×125(W)×110(H)

配件

电源线、镜头防尘盖

 

4、零差正交激光测振系统

    主要用于低频或超低频振动计量校准,可以实现振动加速度、速度、位移、传感器灵敏度和相移的绝对法测量。具有光路稳定,调整容易,测量精度高的特点。

 

主要技术指标

频  率:0.1Hz~200Hz;

加速度计复灵敏度(幅值/相移)测量的不确定度(k=2) :

参考点 优于0.5%和0.5°;

通频带 优于1.0%和1.0°。

 

5、振动自动校准系统

    激光绝对法或传感器比较法的自动化校准,系统可根据用户输入的参数值对被校准对象进行自动校准,校准结果自动导入EXCEL表中。

校准有两种方式:

1.      单步自动校准,自动完成每点的频率和幅值的调整,每个校准点可前进或者后退,适合被校准仪器需读数的情况下。

2.      全自动校准,计算机根据用户输入的参数单独运行,适合传感器或测振仪器模拟输出接入系统的的情况下。

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单点自动化校准系统                全自动化校准系统

 

技术指标:

频率范围:0.1Hz~10kHz;

幅值控制精度:≤0.02%(可自己选择)

校准方式:可实现加速度、速度和位移及传感器灵敏度的校准,带相位校准功能。

系统主要特点:

1.自动化程度高,操作简单,校准速度快,只需输入所需的校准参数,即可实现自动校准;

2.采用自适应模糊控制技术,可靠性程度高,调整速度较快;

3.集成化程度高,减少了人为误差,提高了测量精度;

4.减少实验室工作人员的工作量,提高工作效率。

可在用户现有的振动激励系统上进行技术升级;或根据用户的特殊要求组建完整的测量系统,实现振动台工作频率范围内的振动快速校准。

 

六、声学实验室

1. 消声室自动校准系统控制模块

    消声室自动校准系统主要用于消声室、半消声室、消声箱等声学装置的校准,校准依据JJF1147-2006《消声室和半消声室声学特性校准规范》。消声室自动校准系统控制模块是消声室自动校准系统中控制传声器精准走位的核心模块。与数据自动采集软件和校准结果自动处理软件一起使用,可实现消声室的自动校准,大大提高检测的工作效率。

 

技术指标:

    1)具有步进距离调节功能,可进行16档微调,保证步进误差优于5%;

    2)具有速度调节功能,可进行16档微调,保证速度误差优于10%;

    3)绕线器分20 cm、10cm、5cm三种规格;

    4)具有当前位置显示功能;

    5)具有最大位置设置功能;

    6)最长移动距离为18米。

 

 

2. 音频程控精密衰减器模块

    音频程控精密衰减器是一种在2Hz ~ 20 kHz频率范围内用于电信号精密衰减的计量仪器,是声级计及声分析仪级线性参数检定过程中必备的设备。音频程控精密衰减器模块是音频程控精密衰减器的核心模块,其主要原理是利用精密电阻网络对输入电压信号进行分压,从而使输出信号达到需要的衰减幅度。配套数字控制模块后,可以由电脑通过USB接口实现对衰减器的档位控制,同时,利用随机器附带的动态链接函数库函数,用户还可根据自身需要开发相应的自动测量程序。

 

技术指标:

1)    最大输入电压:10 V (有效值);

3)    频率范围:0 Hz ~ 50 kHz;

4)    衰减范围:0 ~ 119.99 dB;

5)    分辨率:0.01 dB;

6)    最大允许误差:优于±0.05 dB;

7)    输入阻抗:50 Ω;

8)    输出阻抗:50 Ω;

 

3. 自动化检定和校准程序的技术开发

 (1) 声级计自动校准程序

    声级计自动校准程序包括两个部分,即声场校准程序和声压回放程序。

    声场校准程序和声压回放程序都是基于B&K公司Pulse电声分析仪平台的自动测量程序。它们具有如下特点:

    1)它能够同时控制Pulse电声分析仪的信号源和测量单元;

    2)它主要针对声级计检定过程中的声信号计量问题,依据声级计检定规程,可自动调节各个频率点的信号源幅度,使得参考点的声压(包括在消声箱内和低频声耦合腔内)达到事先设定的幅度,即所谓的声场校准或频响压缩;

    3)该软件可将自动校准完的结果(即各个频率点的信号源幅值),自动进行保存,以便进行后续的声压回放;

    4)该软件可满足声级计比对过程中的频率计权参数测量的需求;

    5)支持传声器灵敏度单点修正和传声器灵敏度绝对修正两种方式;

    6)支持自动回放和手动回放两种模式,自动回放是按照预先设定的时间间隔顺序输出信号,手动回放是通过“点击”按钮顺序输出信号;

    7)预先设定信号可由用户自动编辑,可使该程序能够应用到其它需要电声测量领域。

符合《JJG 188-2002声级计检定规程》5.3的相关要求,可大大提高声级计声信号频率计权参数的检测效率。

 

(2) 声发射传感器频响校准程序

    基于不同数据采集系统和信号驱动装置,开发声发射传感器频率响应校准程序,可实现声发射传感器的快速频率响应测量,获得100 kHz~1 MHz频率范围内的频率响应,以及灵敏度级最大值及其对应频率,满足JJF 1337-2012 声发射传感器校准规范的要求。

 

(3) 听力计自动检定程序

    听力计检定程序是一款基于B&K公司Pulse电声分析仪平台的声信号自动控制程序。它具有如下特点:

1)它能够控制Pulse电声分析仪的CPB分析仪和FFT分析仪,自动读取参数并进行数据处理,得到直观的声压和力值测量结果;

 2)它集成了各种耳机与仿真耳组合的听力零级值数据库,并在程序中直观显示,从而使检定人员可快速判断检定是否合格;

 3)它集成了仿真乳突的灵敏度信息,可快速计算得到不同仿真乳突的听力零级标准值。

符合《JJG 388-2012测听设备纯音听力计检定规程》的相关要求,可快速检测气导听力零级、骨导听力零级、气导谐波失真、骨导谐波失真、频率准确度、级线性等参数。该软件自动化程度高,无需人工干预,即可完成听力计的检定工作。

联系方式:
    Tel:010-64524639 64524629  钟波、牛锋
    Email: zhongbo@nim.ac.cn
               niufeng@nim.ac.cn
    Fax:010-64218628
    通讯地址:北京北三环东路18号(邮编:100029)
                        中国计量科学研究院力学与声学科学研究所