《振动与冲击传感器校准方法第34部分：固定温度点灵敏度测试》标准化发展研究报告

EnglishTitle:ResearchReportontheStandardizationDevelopmentof“MethodsfortheCalibrationofVibrationandShockTransducers—Part34:TestingofSensitivityatFixedTemperatures”

摘要

随着航空航天、高端装备制造、新能源及极端环境科学等领域的飞速发展，对在宽温域（特别是高低温极端环境）下工作的振动与冲击传感器的测量准确性提出了前所未有的高要求。传感器在不同温度下的性能表现，尤其是灵敏度和相位频率响应的变化，是影响其测量可靠性的核心因素。然而，由于传感器多材料复合结构在温度场中产生的复杂热-机耦合效应，其性能变化规律难以通过理论模型精确预测，必须依赖实验校准。本报告围绕国家标准计划项目《振动与冲击传感器校准方法第34部分：固定温度点灵敏度测试》（等同采用ISO16063-34:2019）的立项背景展开深入分析。报告系统阐述了该标准制定的目的与重大意义，明确了其适用范围与核心技术内容。研究指出，该标准的转化与实施，将首次在国内建立起系统、规范的高低温环境振动冲击传感器校准方法体系，填补该领域技术标准的空白，为传感器的设计验证、生产质量控制及终端用户的精准测量提供权威技术依据。本标准的推广将有力提升我国在极端环境传感与计量测试领域的核心竞争力，保障重大工程和装备的安全可靠运行。

关键词：振动与冲击传感器；高低温校准；固定温度点；灵敏度测试；ISO16063-34；标准化；计量技术

Keywords:VibrationandShockTransducer;High/LowTemperatureCalibration;FixedTemperaturePoint;SensitivityTesting;ISO16063-34;Standardization;MetrologyTechnology

正文

一、标准立项的目的与战略意义

振动与冲击传感器作为感知机械动态量的关键器件，其计量性能的准确性直接关系到结构健康监测、故障诊断、环境试验以及装备性能评估的可靠性。对于需在航空航天发动机、极地科考装备、深地深海探测仪器及寒区/高温工业设备等极端温度环境中服役的传感器而言，明确其在整个工作温度范围内的灵敏度与相位频率响应特性，是确保测量数据有效、可比、可信的根本前提。

当前，复杂环境尤其是高低温耦合振动冲击条件下的传感器校准，在国内尚缺乏系统性的解决方案与技术规范。其技术难点主要源于传感器自身结构的复杂性：典型的压电式振动传感器由压电晶体、惯性质量块、基座及预紧螺栓等多种线膨胀系数各异的材料组装而成。当环境温度变化时，组件间因热膨胀失配会产生复杂的内部应力。此应力在振动激励下将转化为非振动输入引起的寄生输出信号，且该输出与温度之间的关系呈现高度非线性。在实际工程应用中，这种由温度引入的误差通常难以通过简单的温度系数进行有效补偿与修正。因此，最直接且可靠的技术途径是通过实验，在特定的固定温度点对传感器的复灵敏度（包含幅值和相位）进行直接测试与校准。

《振动与冲击传感器校准方法第34部分：固定温度点灵敏度测试》是GB/T20485（等同采用ISO16063）系列国家标准的重要组成部分。本部分的制定与转化，旨在为我国建立一套与国际接轨的、科学严谨的高低温环境振动传感器校准方法标准。它不仅为传感器的研发设计提供了性能验证的标尺，为生产制造环节的质量控制提供了检验依据，更为广大使用者在极端环境下的精确测量和数据比对提供了统一的技术遵循。加速推进此项国际标准的国内转化工作，对于打破技术壁垒、规范市场行为、提升行业整体技术水平具有紧迫的现实意义和深远的战略价值。

二、标准的范围与核心技术内容

本标准详细规定了在可控高低温环境下，采用激光干涉绝对法及比较法对振动与冲击传感器进行灵敏度（幅值与相位）校准的完整程序、所需仪器设备及环境条件要求。其适用范围宽广，温度覆盖-190°C至800°C的极端区间，频率覆盖10Hz至3000Hz的典型工程振动频段，能够满足绝大多数高低温应用场景的校准需求。

标准的主要技术内容体系完整、可操作性强，具体包括：

1.术语和定义：对标准中涉及的高低温校准专用术语进行了统一和明确，确保技术理解的一致性。

2.仪器设备要求：系统规定了校准系统所需的核心设备，如高低温试验箱、振动激励装置（振动台）、激光干涉测振仪、信号适调仪、数据采集与分析系统等的性能指标和环境适应性要求。标准特别指出，所涉设备均立足