JJG 930-1998 基桩动态测量仪检定规程.pdf

中华人民共和国国家计量检定规程J J G 9 3 0 - 1 9 9 8基 桩 动 态 测 量 仪P i l e D y n a mi c Me a s u r i n g I n s t r u me n t1 9 9 8 一0 5 一1 4 发布1 9 9 8 一1 0 一0 1 实施国 家 质 量 技 术 监 督 局发布J J G 9 3 0 -1 9 9 8基桩动态测量仪检定规程V e r i f i c a t i o n R e g u l a t i o n o f P i l eJ J G 9 3 0 - 1 9 9 8尹弓弓乙.0.0弓-0-D y n a mi c Me a s u r i n g I n s t r u m e n t匕 . 口一 。 一 。.o. o. o . o. o . o. o . o. o . 本检定规程经国家质量技术监督局于 1 9 9 8 年 0 5 月 1 4日批准，并自1 9 9 8年 1 0 月 0 1日起施行。归 口单位 :全 国振动冲击计量技术委员会起草单位:湖北省计量科学研究所 中国计量科学研究院本规程技术条文由起草单位负责解释J J G 9 3 0 - 1 9 9 8本规程主要起草人 : 于明 徐殷 参加起草人: 刘群 张浩 杨燕军 冯晓华( 湖北省计量科学研究所) 。 了( 中国计量科学研究院)( 国家地震局地球物理勘探中心)( 湖南省计量科学研究所)( 武汉岩海工程技术开发公司)( 湖北省计量科学研究所)J J G 9 3 0 - 1 9 9 8目录概述(1)二技术要求(1)三检定条件(2)四检定方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 2 )五检定结果处理和检定周期( 1 2 )附录1 检定项目的选择( 1 3 )附录2 检定证书 ( 背面)格式( 1 4 )J J G 9 3 0 - 1 9 9 8基桩动态测量仪检定规程本规程适用于新制造、使用中和修理后的基桩动态测量仪的检定。一概述 基桩动态测量仪 ( 以下简称动测仪)主要应用于桩基工程中基础桩的性能检测。动测仪是由传感器 、适配器、信号采集器和显示控制器等几部分组成。测量的物理量主要有:加速度、速度、动态力 、动应变等。视物理量的不同，可组成不同的测量系统。二技术要求1 动测仪检定的基本要求1 . 1 应具备有动测仪配套后的主要技术资料 ( 包括软件版本号) ，并提供系统主要技术性能指标和动测仪连接方法、基本使用方法说明。1 . 2 动测仪应根据所测物理量和现场工作情况配套齐全 ( 包括测量电缆) ，进行系统检定。具有多通道的动测仪，应根据实际使用状况检定。1 . 3 动测仪各项功能工作正常。2外观2 . 1 动测仪应标有名称、型号 、编号、制造厂名及出厂日期。2 . 2 传感器的安装面应光滑平整，安装螺孔与螺栓应完好无损。2 . 3 测量电缆和接头应保持完好和清洁，避免被油和泥土污染。3 动测仪工作状况3 . 1 动测仪的工作程序应可靠，不应有死机、漏采等现象。3 . 2 动测仪的面板上应有接地端口，测量电路应接地良好。3 . 3 显示器应图像清晰，显示稳定。4 技 术指标4 . 1 动测仪的系统参考灵敏度 按照 4 个基本物理量 ( 加速度、速度、动态力、动应变)组成的测量系统，在各自参考频率点，其扩展不确定度 ( k二 3 )分别为: 加速度3 9 6 速度5 % 动态力1 0 9 6 动应变1 0 9 6 ( 动应变传感器是指工具式应变传感器)4 . 2 动测仪的频率响应特性.L I G 9 3 0 - 1 9 9 8 在频率为( 1 0 -2 0 0 0 ) H z 范围内，给出动测仪的系统灵敏度较参考点变化镇1 0 %的频率范围。4 . 3 动测仪的幅值非线性度镇1 0 9 E4 . 4 动测仪的时间示值误差毛1 9 E 动测仪的时间分辨力镇0 . 0 1 m s4 . 5 动测仪的频率示值误差镇1 9 E 动测仪的频率分辨力-0 . 0 1 H z4 . 6 动测仪的动态范围)5 0 d B4 . 7 动测仪的系统噪声电压毛2 m V4 . 8 动测仪的增益误差镇1 d B4 . 9 两个或两个以上通道的动测仪通道一致性相位一致性士3 - 幅值一致性-3 9 E4 . 1 0 动测仪的通道间窜扰毛1 9 E4 . 1 1 动测仪的时域 、频域幅值误差镇2 9 E4 . 1 2 动测仪的微 、积分幅值误差-5 9 E4 . 1 3 动测仪的采样长度)1 0 2 4点三检定条件5 环境条件5 . 1 室温:( 2 0 土 5 ) t 相对湿度毛8 0 9 E R h5 . 2 周围无强电磁场干扰;无腐蚀性气 、液体;无振动、冲击源。6 检定用仪器设备 根据检定方法的不同和幅值大小的不同，检定用仪器设备分为两大部分。6 . 1 振动法检定见表 1( 适用于小幅值参数检定)6 . 2 冲击法检定见表 2( 大幅值参数检定)四检定方法按照本规程第 2 , 3 条的要求进行动测仪的外观和工作状况检查。传感器的安装 各种类型 ( 加速度、速度、动态力、动应变)传感器都应刚性地安装于标准振动台或冲击台的中心，尽可能地与标准传感器背靠背地安装。9 测试电缆的连接 检定时传感器与仪器的连接电缆应为实际使用的电缆，并接到实际使用时的仪器通道上。传感器端的电缆线应固定稳妥，以免产生不必要的干扰。 z.1 d G 9 3 0 - 1 9 9 81 0 动测仪的系统参考灵敏度检定J J G 9 3 0 - 1 9 9 8表 1( 续 )检定用设备序号检定项 目名称技术要求检定装置不确定度( k= 3 )动测仪的频率响应特性标准加速度计传感器套组 f : ( 1 一5 x1 0 3 ) H zd: ( 2 x1 0 一 7 一2 . 2 5 x 1 0 一 z ) m二: ( 5 x1 0 一 a 一4 x1 0 一 ) m/ sa : ( 4 x1 0 一 3 一2 x1 0 ) m / s 匀:0. 5 %一i f S ;0. 5 %一1 % 民:0. 5%一1 %动测仪的幅值非线性度动测仪的系统噪声电压动测仪的动态范围动测仪 的增益误差2%动测仪的时间示值误差动测仪的频率示值误差动态信号分析仪最高采样频率:)1 0 0 k H z 频率精度:1 6 幅值精度:(1 %JIG 9 3 0 - 1 9 9 8表 1( 续)序号检定 项 目检定用设备检定装 置不确定度( k=3 )名称技术要求91 01 11 2动测仪时域、频域幅值误差动测仪 的通道 一致 性动测仪的微、积分幅值误差动测仪的通道 间窜 扰交流电压表分辨力:1 k V，误差镇0 . 2 %0， 5 %信号发生器频率范围: 5 Hz -2 0 k H z 失真度:0 . 2 %频率计分辨力:0 . 0 0 1 H z误差:0 . 0 5 %表 2序 号检定项 目检 定 用 仪 器 设 备检定 装置不确定度( k=3 )名称技术条件12动测仪的幅值非线性度动测仪的动态范围 冲击 加速度 标准测量系统a: ( 1 0 一1 x 1 0 5 ) m/ s z r : ( 0 . 1 一1 0 ) ms 戈:3 % 一5 %3 % 冲击标准台( 5 0 一1 0 0 0 0 ) m/ s 2动态信号分析仪采样频率:X1 0 0 k H z天平分辨力: 0 . 1 g 量程: ( 0 一 2 ) k g注: a 一加速度;v 一速度; d 一位移;Y 一失真度; f -频率; z 一冲击脉宽;T R-横向振动比;8 一相对误差1 0 . 1 动测仪的加速度系统参考灵敏度检定J J G 9 3 0 - 1 9 9 8检定工作原理见图 t o 图 1 检定原理框图 采用正弦信号激振，推荐参考频率点为:8 0 H z 或 1 6 0 H z 。推荐标准振动幅值为1 0 m/ s “ 或 1 0 0 m/s,。按照本规程中第 8 条将加速度传感器安装于振动台上。检定前以传感器出厂灵敏度值为动测仪的预设定值 ，检定时根据测量显示值，修正动测仪的系统参考灵敏度设定值，使被检仪器的显示振动幅值与标准装置显示的幅值一致，该设定值即为被检仪器系统参考灵敏度值。 对于没有参考灵敏度设置功能的动测仪，可在振动台振幅为单位幅值时，动测仪测得的电压幅值作为系统参考灵敏度值。 检 定 结 果 单位 为: m V / m 、 一 “ 。1 0 . 2 动测仪的速度系统参考灵敏度检定 推荐选用标准振动幅值为 1 c m / s 或 1 0 c m/ s o 检定方法如同加速度参考灵敏度。参考本规程第 1 0 . 1 条。 检 定 结 果 单位 为: m V / c m . s - l o1 0 . 3 动测仪的动态力系统参考灵敏度检定 推荐选用振动幅值为 1 0 0 m / s 2 或2 0 0 m / s 2 0 根据下面的关系式: F “m X a ( 1 )式中:F 动态力，N; 加 速度， m / s 2 ;质量 ，k 9 . 用力传感器上所载荷的质量和振动标准加速度值代人式 ( 1 ) ，就可得到振动标准力F值，进而可以检定动测仪的动态力系统参考灵敏度值。 式 ( 1 )中的质量 m 是由一个可选择的附加质量块和标准加速度计共同组成。附加质量块的选择 :外形要便于安装，选用钢制材料制作，以圆柱形状为宜 ( 细长比为 1 ) 0质量的大小要与振动台的推力相适应。同时可以选择 2 -3块不同的质量块，以便求出J J G 9 3 0 - 1 9 9 8系统参考灵敏度值。检定时力传感器要安装在标准加速度计和附加质量块的下面，刚性连接。应注意防止检定时结构共振的产生。 检定方法同加速度系统参考灵敏度 ，参考本规程第 1 0 . 1 条。 检定结果单位为: m V / N o 动应变检定装置原理见图2 0标准振动 台标准加速度传感器飞11|J工具式应变传感器 图 2 检定原理框图 将工具式应变传感器刚性地安装在应变检定装置中间，安装螺栓应尽量紧固，尽可能保证安装初始静应变量为最小。 推荐选用振动参考频率点为: 2 4 0 H z 或3 2 0 H z . 推荐选用标准振动位移幅值为: ( 5 士 1 ) l e m ( 峰一峰) 。 标准振动位移幅值 ( 峰一峰)与标准动应变量的换算关系如式 ( 2 ) :1 0 6( 2 )争式中:L 应变传感器的基准长度，m m; 。 标准动应变量， p E ; d 标准振动位移幅值，m m. 检定方法同加速度传感器，参考本规程第 1 0 . 1 条。 检定时，连接激振时间应尽可能短 ( 镇2 0 s ) . 读取被检应变量值时，要去掉直流分量。 检定结果单位为: m V 乍。 。1 1 动测仪的频率响应特性检定1 1 . 1 逐点比较法 检定原理见图t o 被检传感器安装于振动台上，根据被检物理量 ( 如加速度) ，在动测仪上设定参考灵敏度值 ，参考被检传感器出厂时检定的频响范围，在全频段内选择不少于 7 个频率点。推荐频率为:1 0 , 2 0 , 4 0 , 8 0 , 1 6 0 , 3 2 0 , 6 5 0 , 1 2 5 0 , 2 0 0 0 H z 。动测仪的采样 7.I .I G 9 3 0 - 1 9 9 8频率设置应取振动频率的 1 5 倍 ，以参考频率点 ( 8 0 H z 或 1 6 0 H z ) 的幅值 ; ) 为参考值 ，逐个改变频率点，同时在动测仪上测出每一个时域幅值 二，将它们分别代人式 ( 3 ) :6 , 二 x 1云 l o x 1 0 0 %x n( 3 )式中:8 , 为第 ， 个频率点的幅 值相对 偏差， %。 按照本规程第 4 . 2 条的规定，给出检定结果。 如果所选的7个频率点 ，超出了动测仪的频率响应范围，应另补测几个新频率点，以满足本规程第 4 . 2 条的要求。 动应变传感器不推荐使用逐点法来检定频率响应特性。1 1 . 2 连续扫描法 安装方法与逐点比较法相同，但是标准振动台需做闭环的定振幅正弦扫频激振。扫频范围应尽量拓宽，幅值的设定应适合所选扫频范围，动测仪记录下试验频段内的幅频曲线，找出曲线中幅值较参考灵敏度点变化 1 0 %的频率值，以确定被检仪器系统的频率响应特性1 1 . 3 动测仪的频率响应检定也可以采用白噪声激振法或敲击法。 按照本规程第 4 . 2 条的规定，给出检定结果。1 2 动测仪的幅值非线性度检定1 2 . 1 振动法检定 在标准振动台振动幅值范围内 ( 振动频率为参考频率点) ，选取不少于6个不同的标准幅 值 二 。 ， 幅值按1 , 2 , 5 乘 1 0 ” 次方选取 ( n 是整数)或按照 1 , 2 , 4 , 6 , 8 ,1 0 选取。逐个改变幅值二 。 ，同时动测仪读出每一个测量值 二。按式 ( 4 )计算动测仪的幅值非线性度的相对误差:S zx oi 一x 1 0 0%( 4 )2 . . . ”式 中:1n 客 x 0 i 客 zx , 一 _1n 客 x ; 客 x fx 0 全 二 子全 x ,x 0宝 二 子一 ( 1 客 工 ，) zn .x )一 n二 客 x 0一 ( 1n 客 X f1zx ;)6 , 幅值非线性度相对误差 ( %);二 M 二 。中幅值最大值。取 8 z 中的最大值作为幅值非线性度的最大误差。. L ( c 9 3 0 - 1 9 9 9 检定结果应符合本规程第 4 . 3 条的规定。1 2 , 2 冲击检定法 检定工作原理见图 3 0 如果动测仪要求测量的幅值较大，不能用标准振动台实现，则可以使用冲击法检定动测仪的幅值非线性度。传感器 、仪器的安装连接如图 3 ，检定方法参照本规程第 犯. 1条。 检定结果应符合本规程第 4 . 3 条的规定。 动测仪/ _ _ _ _传感器标准加速度传赚器质量块阻尼 图 3 检定原理框图1 3 动测仪的时间示值误差检定 本项检定可b: I 和本规程第1 1 条同时进行。当 振动频率为f时， 采样频率 f 设定为巧倍f 值。读取动测仪显示时间域波形的5 个振动周期 T S( 、 ) ， 按式 ( 5 )计算动测仪的时间示值误差 :T , 1 5一1 / f i 1 / 人x 1 0 0 0. 6( 5 )式中:么第 i 频率点动测仪时间示值误差， %。 检定结果均应符合本规程第 4 . 4 条的规定。1 4 动测仪的频率示值误差检定 本项检定方法和本规程第 1 3 条相同，动测仪对检定的每个频率点显示频率域波形，读取其测量频率峰值 八 ，按式 ( 6 )计算动测仪的频率示值误差:8 ff = i 二x1 0 0%( 6 )( i =1 , 2 ， 二， :式中: S , 动测仪的频率示值误差 ( %) 。J J G 9 3 0 - 1 9 9 8 检定结果应符合本规程第4 . 5 条的规定。1 5 动测仪的动态范围检定1 5 . 1 振动法检定 检定工作原理见图 t o 在动测仪增益 倍率设置为1 时， 测量一个满量程幅 值 x F 和一个最小分辨幅值X m ,按式 ( 7 )计算动测仪的动态范围:D 一 2 0 lo g 鬓( 7 )式中:D动测仪的动态范围 ( d B ) . 检定结果应符合第 4 . 6 条的规定。巧. 2 冲击检定法 检定工作原理见图3 0 检定方法同本规程第 巧. 1 条。1 6 动测仪的系统噪声电压检定 检定工作原理见图 t o 动测仪选定较大的增益倍率 k ，同时使振动台输出为零 ，测量动测仪的最大系统噪声电 压幅值x ( 去掉直流分量) 。按式 ( 8 ) 计算动测仪的系统噪声电压: V =式中:V 动测仪的噪声电压 ( mv ) ox / k( 8 ) 如果二 。 的值是没有乘以k ， 则 V 二 x. 检定结果应符合本规程第 4 . 7 条的规定。1 7 动测仪幅值增益检定 检定工作原理见图 t o 检定参照本规程第 巧条的方法。在振动台的标准振幅 X o * 不变时， 相应改变动测仪的幅值增益倍率k， 动测仪可以测得一组幅 值 x ; 。按照式 ( 9 )计算动测仪的幅 值增益误差 :、 一 20 log z /k;x oa( 9 )式中:K动测仪的幅值增益误差 ( d B ) a 如果x 、 的值是没 有乘以k ; ， 则式 ( 9 )中k取 t o 检定结果均应符合本规程第4 . 8 条的规定。1 8 动测仪的通道相位与幅值一致性检定 检定工作原理见图 4( 电测法) 。 将动测仪设置为最高采样频率 f ， 信号发生器选定输出正弦波的频率为 f H z ， /f ) * ? i I Y - F 7 。一、 二。、二*。， ， 二 . r h : 61 d 1 ,11 / T & - L t- & _- A 、二、: * 。，二 .， 且f , 念 ! , 输出 信 号 经 三通 转接 器直 接 输入 到动 测 仪 ( 不 含传 感 器) 两 个选 定的 测 量 J3 6 0 ” 一 ”- - 一一 一 ”一 - - 一一 一 - - - - - - - 一” 一 一 一- - -一， 一 - - - 一J J G 9 3 0 - 1 9 9 8 图 4 检定原理框图通道，连接电缆尽可能相同。这两个通道同时采集信号波形 ，分别读取这两个波形同一个周期过零点的时间 T , 和 T 2 ( ms ) 。按式 ( 1 0 )计算动测仪的通道相位一致性误差: o3 6 0 f I T , 一T 2 11 0 0 0( 1 0 )式中: A (P 通道相位一致 性误差 ( 度) ; f 信号发生器输出频率 ( H z ) . 分别读取这两个通道的波形幅值二 1 和x 2 ， 按式 ( 1 1 )计算动测仪的 通道幅值一致J性误差 :=x , 二z 2 X x 21 0 0%( 1 1 )式中:8 _r 通道幅值一致性误差 ( %) 。 检定结果应符合本规程第 4 . 9 条的规定。1 9 动测仪的通道间窜扰检定 检定工作原理见图4 0 动测仪的一个通道接信号发生器，其他通道输入端短路。动测仪选定合适的增益倍率， 使信号发生器的输出电压幅值为该量程满度值 V F , ， 同时读取其它短路通道电压幅值 V。按式 ( 1 2 )计算动测仪的通道间窜扰: 一 杀 x 10 0 %( 1 2 )式中:芬 动测仪的通道间窜扰 ( %) 。 检定结果应符合本规程第 4 . 1 0条规定。2 0 动测仪的时域、频域幅值检定 检定工作原理见图 4 0 在参考频率点f ， 信号发生器输出幅值为x 。 的 信号。x 。 的大小应为动测仪选用增益档满量程的9 0 %。动测仪的 采样频率值f设定为 o f ( n 为整 数) ， 推荐选用 n = 1 5 . 动测仪的时间域测量幅值为 二。 动测仪的频率域测量幅值为二 10 按照式 ( 1 3 )计算动测仪的频率域幅值误差: 11J J G 9 3 0 - 1 9 9 8、 _ x f - x ox O“ 10 0( 1 3 )式中: S f 频 率 域 幅 值 误 差 ( % ) 。 动测仪的 时间域幅值误差 8 , ，计算方法同式 ( 1 3 ) a 检定结果应符合本规程第 4 . n条规定。2 1 动测仪微、积分幅值检定 检定工作原理见图4 0 适当选取信号发生器的输出 频率f和幅值V o ， 使动测仪的采样频率人与信号发生器的输出频率值之比尽量大 ( )5 0 ) 。在测量的信号波形上选择一个幅值过零的采样点i ，将原始测量信号进行微 、积分运算后，微、积分波形的第 i 点幅值 ( 不论正、负)应分别为信号微、 积分后的峰值 V w , V ; 。分别按式 ( 1 4 ) 、 式 ( 1 5 )计算微、 积分标准幅 值 V w o , V ; o : V- 1= 6 . 2 8 八r . ( 1 4 )V io= V , / 6 . 2 8 f( 1 5 )将 V、 代人式 ( 1 6 ) : V， .， 一 V8= 一x 1 0 09 6 V-,( 1 6 )式中:S w 微分幅值误差 ( %) 。 动测仪的积分幅 值误差S ; 用式( 1 7 )计算: V; 一 V;。= 一气二-招x 1 0 0 9 6 V;o( 1 7 )检定结果应符合本规程第 4 . 1 2 条的规定。五检定结果处理和检定周期2 2 经检定符合本规程要求的动测仪，发给检定证书;不符合本规程要求的动测仪，发给检定结果通知书，并注明不合格项目。2 3 动测仪检定周期一般为 1 年，可根据具体情况适当缩短检定周期。动测仪经过修理后和传感器更新后，应重新进行检定。J J G 9 3 0 - 1 9 9 5附录检定项 目的选择 动测仪在定型检定、首次检定 、用户验收和计量部门周期检定时，可按照附表确定检定项目，表格中符号 “ 0”表示必须检定的项 目，符号 “ ”表示抽样检验或视需要选 择的项 目。J J G 9 3 0 - 1 9 9 8附录 2检定证书 ( 背面)格式检定结果%度%1 . 外观及工作状况检查2 . 动测仪的系统参考灵敏度3 . 动测仪的频率响应特性4 . 动测仪的时间示值误差5 动测仪的频率示值误差6 . 动测仪的幅值非线性度7 动测仪的动态范围8 . 动测仪的系统噪声电压9 . 动测仪的增益误差1 0 . 动测仪的通道一致性 幅值一致性: 相位一致性:1 1 . 动测仪的通道间窜扰1 2 . 动测仪的时域、频域幅值误差1 3 . 动测仪的微、积分幅值误差1 4 .其他H2%dBmVdB附加 说明 :本规程经全国振动冲击计量技术委员会审定通过。