DL∕T 2163-2020 微机械电子式测斜仪.pdf

ICS 29.020 K97 20202020-1010-2323 发布发布 国家能源局国家能源局 发布发布 20202121-0 02 2-0101 实施实施 微机械电子式测斜仪微机械电子式测斜仪 Micro-electromechanical system type inclinometer DL/T DL/T 2163216320202020 中华人民共和国电力行业标准中华人民共和国电力行业标准 DL/T 2163-2020 目目 次次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 产品原理、分类与规格.1 5 技术要求.3 6 试验方法.4 7 检验规则.7 8 标志、包装、运输、贮存.8 附录 A.10 DL/T 2163-2020 II 前 言 本标准依据 GB/T 1.1-2009标准化工作导则第 1 部分：标准的结构和编写给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由电力行业大坝安全监测标准化技术委员会归口。本标准起草单位：基康仪器股份有限公司。本标准主要起草人：赵初林、沈省三、雷霆、赵营海、李涛、谭斌。本标准为首次发布。本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化中心（北京市白广路二条一号，100761）。DL/T XXXX-20XX 1 微机械电子式测斜仪 1 范围 本标准规定了微机械电子式测斜仪的原理、分类、规格、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和储存。本标准适用于大坝及其他岩土工程中用以测量建筑物、土体或岩石的倾斜和变形的微机械电子式活动式、固定式测斜仪。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 191 包装储运图示标志 GB/T 6388 运输包装收发货标志 GB/T 9969 工业产品使用说明书 总则 GBT17626.5 电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验 GBT17626.3 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。3.1 微机电系统（微机电系统（MEMS)Microelectromechanical Systems 由微传感器、微执行器和信号处理单元构成的系统。其特征尺度为 0.1m-100m。4 产品原理、分类与规格 4.1 产品原理 微机械电子式测斜仪采用微机电系统（MEMS）传感元件，测量相对于参考面的倾角，以电信号或数字信号输出。微机械电子式测斜仪原理示意图见图 1。DL/T 2163-2020 2 MEMS传感元件信号处理二次仪表信号输出测斜仪 图 1 测斜仪原理示意图 4.2 产品分类及规格 4.2.1 产品分类 微机械电子式测斜仪按工作方式分为固定式测斜仪和活动式测斜仪，结构示意图见图 2 和图 3；按测量维度分为单轴测斜仪和双轴测斜仪，单轴测斜仪测量一个方向的倾角，双轴测斜仪测量正交的两个方向的倾角。孔口挂件固定滑轮组电缆信号处理电路板传感元件固定滑轮组连接杆传感器测斜管 图 2 固定式测斜仪结构示意图 图 3 活动式测斜仪结构示意图 4.2.2 产品规格 产品基本规格见表 1。表 1 测斜仪基本规格 类型 测量范围 分辨力 耐水压 非线性度 轮距 活动式测斜仪 15 30 0.015%FS 0.5,1.0,2.0MPa 0.1%FS 500mm 固定式测斜仪-DL/T XXXX-20XX 3 5 技术要求 5.1 环境条件 5.1.1 正常工作条件 a）环境温度：-2060；b）环境水压力：不大于规定的耐水压。5.1.2 正常试验条件 a）环境温度：1030；b）相对湿度：95%；5.1.3 仲裁试验条件 a）环境温度：202；b）相对湿度：15%75%；c）大气压：86kPa106kPa。5.2 外观 测斜仪表面不应有锈迹、明显划痕及损伤；引出电缆及护套应无损伤；商标、型号等标志清晰；紧固件无松动。5.3 主要技术指标 5.3.1 分辨力 r 分辨力不大于 0.015%FS。5.3.2 非线性度1 非线性度不大于 0.1%FS。5.3.3 滞后2 滞后不大于 0.05%FS。5.3.4 不重复度3 不重复度不大于 0.05%FS。5.3.5 校验和 活动式测斜仪校验和不大于 0.25%FS。DL/T 2163-2020 4 5.4 绝缘性能 测斜仪引出电缆芯线与壳体之间的绝缘电阻值大于 50M。5.5 稳定性 将测斜仪固定在稳定的试验台上连续工作 30d，其过程线无趋势性变化，且测值最大变化量不大于 0.5%FS，其性能应满足如下要求：a）主要技术指标满足 5.3 的要求；b）绝缘性能满足 5.4 的要求。5.6 耐运输颠振性能 在运输包装状态下，设置振动系统的扫频振动频率为 10Hz150Hz10Hz，扫频速度为 1 倍频程/min，加速度为 2g，对测斜仪进行循环 3 个周期/单轴振动试验。试验后测斜仪性能正常，能满足 5.3和 5.4 要求，且外观符合 5.2 的要求。5.7 浪涌（冲击）抗扰度 具备满足 GB/T17626.5 中试验等级 1 要求的防浪涌冲击能力。5.8 抗电磁干扰 具备满足 GB/T17626.3 中试验等级 1 要求的防电磁干扰的能力。5.9 防水密封性 在规定的工作水压力下，测斜仪能正常工作。5.10 气候环境适应性 在 5.1 规定的环境温度条件下，测斜仪能正常工作。6 试验方法 6.1 试验条件及设备 6.1.1 试验条件 除有特殊要求外，在正常试验条件下进行。6.1.2 主要试验设备 a)测斜仪专用标定台：角度分辨力小于 5，精度小于 30；b)测斜仪测读装置：分辨力 0.01%FS，精度 0.05%FS；c)直流 100V 兆欧表：额定电压 100V，测量范围 0100M；DL/T XXXX-20XX 5 d)振动试验台：最大加速度 20g，频率范围 2HZ600HZ；e)水压力容器：最大压力 5MPa，精度 0.1%FS。6.2 外观检验 目测检查，测斜仪的外观应符合 5.2 的要求。6.3 主要技术指标试验 6.3.1 通用技术指标试验 a)试验准备 测斜仪在正常试验条件下静置 2h 以上；将测斜仪安装在测斜仪专用标定台上，并将测斜仪与测读装置通过电缆连接。b)试验步骤 按测量范围选取测试点数，测试点数为 711 点；将测斜仪的负测量范围max作为起始点，用测斜仪测读装置逐点测读直至正测量范围角度值max+，全程共测得n个读数值uV，再从正测量范围逐点测读直至负测量范围，同样测得n个读数值dV，循环三次。c)数据处理 分别计算上行及下行各个测试点读数值的平均值()iuV及()idV，然后按式（1）计算各点总平均值：()()2idiuiVVV+=（1）式中：iV上行、下行第i点读数值的平均值；()iuV上行第i点三次读数值的平均值；()idV下行第i点三次读数值的平均值。d）根据附录 A 进行线性拟合，并计算测斜仪的各项性能参数，主要技术指标应符合 5.3 要求。6.3.2 活动测斜仪校验和指标试验 选用标准测斜管以一定角度固定在专用标定台上，然后将活动式测斜仪放入到测斜管中测量，接着将测斜仪旋转 180后再放入到测斜管中相同深度测量，两次测值求和并记为Sum。重复测量三次，分别记为1Sum、2Sum、3Sum，根据附录 A 计算活动测斜仪的检验和，主要技术指标应符合DL/T 2163-2020 6 5.3 要求。6.4 绝缘性能检验 将测斜仪电缆线芯短接在一起，然后用直流 100V 兆欧表测量芯线与壳体之间的绝缘电阻值，应符合 5.4 的要求。6.5 稳定性检验 将测斜仪固定在稳定的试验台上连续工作 30d，设定定时自动测量，定时间隔为 2h，绘制测值过程线，计算测值最大变化量，公式如下：%100-minmaxd=LAA （2）式中：maxA测值最大值;minA测值最小值;试验结果满足 5.5 要求。6.6 耐运输颠振性检验 测斜仪按运输要求包装好后直接固定在运输颠振试验台上，按 5.6 规定的加速度、频率范围和历时时间进行试验，结束后先进行外观检查，应满足 5.2 的要求，然后按 6.3 进行仪器主要技术指标试验，应满足 5.3 的要求。6.7 浪涌（冲击）抗扰度检验 按照 GB/T17626.5 中试验等级 1 的要求进行，性能参数符合 5.7 的要求。6.8 抗电磁干扰检验 按照 GB/T17626.3 中试验等级 1 的要求进行，性能参数符合 5.8 的要求。6.9 防水密封性试验 将测斜仪装入水压力容器中，将电缆引出，加压至规定压力，2h 后用绝缘电阻表检测芯线和容器外壳的绝缘电阻，应满足 5.9 的要求。6.10 环境适应性试验 将测斜仪放入环境试验箱内，在-20、60两个温度测试点各工作 2h，测试过程中测斜仪，应满足 5.10 的要求。DL/T XXXX-20XX 7 7 检验规则 7.1 检验分类 测斜仪产品的检验分为出厂检验和型式试验两种，检验项目见表 2 表 2 测斜仪检验项目 检验项目 出厂检验 型式试验 技术要求 试验方法 外观 5.2 6.2 主要技术指标 5.3 6.3 绝缘性能 5.4 6.4 稳定性 5.5 6.5 耐运输颠振 5.6 6.6 浪涌（冲击）抗扰度 5.7 6.7 电磁辐射抗扰度 5.8 6.8 防水密封性 5.9 6.9 环境适应性 5.10 6.10 注：“”为必检项目，“”为不检项目。7.2 出厂检验 7.2.1 测斜仪产品应逐台进行出厂检验，检验项目见表 2。7.2.2 测斜仪产品经质量检验部门检验合格并附合格证及出厂检验资料后，方可出厂。7.2.3 合格证内容应包括：a）厂商名称、产品名称、型号规格及出厂编号；b）制造年、月；c）检验员、检验日期。7.2.4 出厂检验资料至少应包括：a）产品名称、型号规格、出厂编号；b）主要技术指标率定表，率定表中应包含：试验数据、试验结果、率定公式、直线系数、多项式系数等参数；c）传感元件温度修正公式；d）制造时间、检验员标识。7.3 型式试验 7.3.1 凡遇下列情况之一，需进行型式试验：a）新产品定型或老产品转厂生产或停产 1 年后又恢复生产时；b）连续批量生产时，每 5 年一次；DL/T 2163-2020 8 c）如设计、工艺、材料、元件有较大改变，可能影响产品性能时；d）出厂检验结果与上次型式试验有较大差异时；e）国家质量技术监督机构提出进行型式试验检验要求时。7.3.2 型式试验取样 型式试验应从出厂检验合格的产品中任意抽取，样品数量应为该批产品总数的 3。如总数少于 3台，则应全检。7.3.3 型式试验检验项目 型式试验应对全部项目进行全性能检验，其内容见表 2。7.3.4 判定规则 型式试验检验未发现不合格项，则判定该批产品检验合格。检验中如发现有一个不合格项，则进行加倍抽样，重复进行检验，如未发现不合格项，仍判定该批产品检验合格。如第二次抽取的样品仍存在不合格项，则判定该批产品本次型式试验检验不合格。8 标志、包装、运输、贮存 8.1 标志 8.1.1 产品标志 每支测斜仪上的标志内容至少应包含商标、产品名称、型号规格、出厂编号及制造厂名等内容。8.1.2 包装标志 产品包装箱外壁应使用防水标记：a）到站、收货单位和地址；b）发站、供货单位和地址；c）产品名称、型号和数量；d）标明“精密仪器”、“小心轻放”、“防震”、及放置标记“”标识。8.1.3 包装储运标志 产品的包装储运图示和收发货标志应按照 GB/T 191 和 GB/T 6388 的有关规定正确选用。8.2 说明书 产品使用说明书应参照 GB/T 9969 执行。8.3 包装 DL/T XXXX-20XX 9 8.3.1 产品内包装 a）产品的内包装应入库要求，宜用纸盒及隔震泡沫组合包装；b）将测斜仪和产品检验合格证一起进行包装。8.3.2 产品外包装 a）产品的外包装应满足出厂运输要求；b）外包装箱宜采用木箱及隔震泡沫组合包装。箱内壁应辅有防潮隔层，四周用硬塑料泡沫板塞紧隔振，木箱外壁用铁皮带紧固。8.3.3 产品随行文件 包装箱内随产品提供的技术文件应包括：a)装箱清单；b)使用说明书；c)产品合格证；d)出厂检验资料；e）产品技术条件规定的其他文件。随带文件应装入塑料袋中并放置在包装箱内表层。8.4 运输 产品应适于陆运、空运、水运(海运)各种运输方式。8.5 贮存 长期不用的测斜仪应保留原包装，存储在环境温度-2060之间。存储场所应无酸、碱、盐、有害气体及烟尘，有防御雨、雪、风、沙的措施。DL/T 2163-2020 10 附 录 A（规范性附录）微机械电子式测斜仪参数计算方法 A.1 位移计算)(0iitiitDDLS=（A.1）=ititSS （A.2）式中：iL测斜仪第 i 节点的距离；itD测斜仪第i节点 t 时刻倾斜角度的正弦值；0iD测斜仪第i节点初始时间倾斜角度的正弦值；itS测斜仪第 i 节点 t 时刻的相对 i-1 节点的位移；itS测斜仪第 i 节点 t 时刻的相对首端节点的位移。A.2 角度计算 )arcsin(iiD=（A.3）式中：iD第i点的倾斜角度的正弦值；i第i点的倾斜角度值；A.3 主要技术指标计算 a a）线性拟合：）线性拟合：)(0VVGDii=（A.4）系数G和V0采用最小二乘法拟合的方式求得：()=2211iiiiiiVnVDVnDVG （A.5）=iiDGVnV110 （A.6）DL/T XXXX-20XX 11 式中：Di第i点的倾斜角度的正弦值；Vi上行、下行第i点读数值的平均值；V0测斜仪对应于零角度的初始读数值；G测斜仪的线性系数；n测试点个数。b b）主要技术指标）主要技术指标 分辨力%1001maxmax=+vUVVr （A.7）非线性度%100maxmaxmax1=+DDDDvii （A.8）滞后()()%100maxmaxmax2=+VVVVidiu （A.9）不重复度%100maxmaxmax3=+VV （A.10）校验和3321SumSumSum+=（A.11）式中：r测斜仪的分辨力，单位为%FS；Uv测斜仪测读装置稳定输出的最小读数单位；max+V与正测量范围角度值相对应测斜仪读数的平均值；maxV与负测量范围角度值相对应测斜仪读数的平均值；1测斜仪的非线性度，单位为%FS；viD第i点的校准直线理论值，即：根据拟合公式由该测点平均值得到的计算结果；maxviiDD 测点校准直线理论值与该点实际值（标定台读数）的最大偏差；max+D正测量范围角度的正弦值；maxD负测量范围角度的正弦值；2测斜仪的滞后，单位为%FS；()iuV上行第i点测斜仪读数的平均值；DL/T 2163-2020 12()idV下行第i点测斜仪读数的平均值；()()maxidiuVV测点上行、下行读数平均值的最大偏差；3测斜仪的不重复度，单位为%FS；max测点上行读数与其均值或下行读数与其均值间的最大偏差值；1Sum、2Sum、3Sum校验和试验的计算值。