JJG(交通) 156-2020 振弦式应变测量系统.pdf

振弦式应变测量系统检定规程Verification Regulation of Vibrating WireStrain Measuring SystemJJG(交通) 1562020归 口 单 位:全国公路专用计量器具计量技术委员会主要起草单位:交通运输部公路科学研究所交通运输部天津水运工程科学研究所国家道路与桥梁工程检测设备计量站国家水运工程检测设备计量站 本规程委托全国公路专用计量器具计量技术委员会负责解释JJG(交通) 1562020本规程主要起草人:何华阳(交通运输部公路科学研究所)周毅姝(交通运输部公路科学研究所)曹玉芬(交通运输部天津水运工程科学研究所)蔡曙日(交通运输部公路科学研究所)罗 翥(国家道路与桥梁工程检测设备计量站) 参与起草人:薛瑛琪(交通运输部公路科学研究所)李绍辉(国家水运工程检测设备计量站)曹瑾瑾(国家道路与桥梁工程检测设备计量站)韩晓坤(交通运输部公路科学研究所)刘 京(交通运输部公路科学研究所)岳翠平(交通运输部天津水运工程科学研究所)何小钰(交通运输部公路科学研究所)周振杰(国家水运工程检测设备计量站)JJG(交通) 1562020目录引言1 范围12 术语和定义13 概述14 计量性能要求25 通用技术要求26 计量器具控制2附录 A 振弦式应变测量系统检定记录表格式6附录 B 振弦式应变测量系统检定证书内页格式8附录 C 振弦式应变测量系统检定结果通知书内页格式10JJG(交通) 1562020引言本规程依据 JJF 10022010国家计量检定规程编写规则编写。JJG(交通) 1562020振弦式应变测量系统检定规程1 范围本规程适用于振弦式应变测量系统的首次检定、后续检定和使用中检查。2 术语和定义下列术语和定义适用于本规程。2. 1振弦式应变计 vibrating wire sensor利用振弦的固有频率变化来感测应变量的振弦式传感器。3 概述振弦式应变测量系统(简称测量系统)是用于结构物应变测量的设备。测量系统主要由振弦式应变计、连接电缆以及检测设备组成。 振弦式应变计包括安装支座、振弦夹头、振弦、激励线圈、感应线圈(单线圈式振弦式应变计的感应线圈和激励线圈是同一个线圈)、温度传感器、外壳、传输模块等,检测设备包括通信模块、时基与控制模块、激励信号产生模块、检测模块和计算显示存储模块等,检测设备的检测模块具有单个检测通道或多个检测通道。 测量系统示意见图 1。图 1 测量系统示意图a 振弦式应变计; 2 振弦夹头;6 感应线圈; 10 时基与控制模块;b 检测设备;3 振弦;7 外壳;11 激励信号产生模块;c 连接电缆;4 激励线圈;8 计算显示存储模块(或计算机);12 检测模块;1 安装支座;5 温度传感器; 9 通信模块;13 传输模块测量系统的测量原理是当被测结构物发生应变时,振弦式应变计两端的安装支座产生相对位移并通过振弦夹头传递给振弦,使振弦受力发生变化,从而改变振弦的固有频率,检测设备的激励信号产生模块产生激励信号,并通过激励线圈激振振弦,检测模块通过感应线圈检测出振弦的频率,计算显示存储模块自动计算获得结构物的应变。1JJG(交通) 15620204 计量性能要求4. 1 频率示值误差频率最大允许误差为 0. 3 Hz。4. 2 应变示值误差应变最大允许误差为 2. 5%。4. 3 应变测量重复性应变测量重复性用变差系数表示,应不大于 0. 5%。4. 4 温度示值误差温度最大允许误差为 0. 5 。5 通用技术要求5. 1 外观测量系统外观应洁净,无锈蚀或明显缺损。 连接电缆应完整,无破损。 开关按键应操作灵活可靠,零部件应紧固可靠无松动,插接部件应插接自如。5. 2 铭牌测量系统应有清晰的铭牌,铭牌内容包括仪器名称、型号、制造厂和出厂编号等。6 计量器具控制6. 1 检定条件6. 1. 1 检定环境条件检定环境条件如下:a)环境温度:23 2 。b)环境湿度:不大于 85%RH。6. 1. 2 检定器具检定器具要求如下:a)低频信号发生器(或函数信号发生器):频率输出范围应包含 0 Hz 1 104Hz,分辨力不大于 0. 01 Hz,幅度输出范围应包含 100 mV 2 103mV。b)应变发生装置:位移范围应包含 0 mm 10 mm。c)位移测量仪:位移测量的相对扩展不确定度不大于 0. 8%(k =2)。d)游标卡尺:最大允许误差为 0. 01 mm,扩展不确定度不大于 0. 01 mm。e)温度试验设备:温度范围应包含 0 60 。f)标准温度计:温度测量范围应包含 0 60 ,分度值不大于 0. 1 。6. 2 检定项目检定项目见表 1,检定记录表格式见附录 A。表 1 检定项目一览表检 定 项 目首 次 检 定后 续 检 定使用中检查外观+-铭牌+-2JJG(交通) 1562020表 1(续)检 定 项 目首 次 检 定后 续 检 定使用中检查频率示值误差+应变示值误差+应变测量重复性+-温度示值误差+- 注:凡需检定的项目用“ + ”表示,不需检定的项目用“ - ”表示。6. 3 检定方法6. 3. 1 通用技术要求用目测和手感检查测量系统的外观和铭牌。6. 3. 2 频率示值误差检定步骤如下:a)将测量系统的检测通道连接到低频信号发生器上。b)启动低频信号发生器,输出频率 fsi,其值分别为测量系统频率满量程的10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%,并分别记录测量系统输出的频率示值 fi,每个频率 fi重复测量 3 次,取算术平均值 fi作为测量结果。c)按式(1)分别计算测量系统的频率示值误差 fi。fi= fi- fsi(1)式中:fi 测量第 i 个频率的频率示值误差,Hz,i =1,2,10;fi 第 i 个频率的测量结果,Hz,i =1,2,10;fsi 低频信号发生器输出的第 i 个频率的频率示值,Hz,i =1,2,10。d)若测量系统有多个检测通道,则选择检测设备上未完成检定的检测通道与信号发生器连接,重复 a) c)步骤,直至所有检测通道完成检定。6. 3. 3 应变示值误差a)用游标卡尺测量振弦式应变计的测量标距 L。b)连接振弦式应变计和检测设备,将振弦式应变计安装到应变发生装置上,将测量系统和位移测量仪置零。c)启动应变发生装置,使其带动振弦式应变计产生的拉伸位移量和压缩位移量分别为测量系统满量程位移量的 20%、40%、60%、80% 和 100%,用位移测量仪测量位移量li,并分别记录测量系统输出的应变示值 i,每个应变 i重复测量 10 次,取算术平均值i作为测量结果。d)按式(2)分别计算应变发生装置产生的应变 Ei。Ei=liL106(2)式中:Ei 应变发生装置产生的第 i 个应变,i =1,2,3,4,5;3JJG(交通) 1562020li 位移测量仪测得的第 i 个位移量的位移量示值,mm,i =1,2,3,4,5;L 测量标距,mm。e)按式(3)分别计算测量系统的应变示值误差 i。i=i- EiEi100%(3)式中:i 测量第 i 个应变的相对示值误差,i =1,2,3,4,5;i 第 i 个应变的测量结果,i =1,2,3,4,5;Ei 应变发生装置产生的第 i 个应变,i =1,2,3,4,5。f)若测量系统有多个振弦式应变计,则选择测量系统上未经检定的振弦式应变计,重复 a) e)步骤,直至所有振弦式应变计完成检定。6. 3. 4 应变测量重复性a)将振弦式应变计安装到应变发生装置上,将测量系统置零。b)启动应变发生装置,使其带动振弦式应变计产生的拉伸位移量和压缩位移量分别为测量系统满量程位移量的 20%、40%、60%、80% 和 100%,分别记录测量系统输出的应变示值,每个应变重复测量 10 次,记为 i,j。c)按式(4)计算测量系统的应变测量重复性。CVi=nj =1(i,j- i,j)2n -1i,j100%(4)式中:CVi 测量第 i 个应变的变差系数,i =1,2,3,4,5;i,j 第 i 个应变的第 j 次测量值,i =1,2,3,4,5;j =1,2,10;n 测量次数,10 次;i,j 第 i 个应变的 j 次测量的平均值,i =1,2,3,4,5;j =1,2,10。d)若测量系统有多个振弦式应变计,则选择测量系统上未经检定的振弦式应变计,重复 a) c)步骤,直至所有振弦式应变计完成检定。6. 3. 5 温度示值误差检定步骤如下:a)启动温度试验设备,将其温度分别设定为 0 、20 、40 、60 。 等待温度试验设备温度恒定。b)将振弦式应变计放入温度试验设备中,静置 10 min 后用标准温度计测量温度试验设备的温度 Tsi,取测量系统输出的温度示值 Ti,每个温度 Ti连续重复测量 3 次,取算术平均值作为测量结果 Ti。c)按式(5)分别计算温度示值误差 Ti。Ti= Ti= Tsi(5)式中:Ti 测量第 i 个温度的温度示值误差,i =1,2,3,4;4JJG(交通) 1562020Ti 第 i 个温度的测量结果,i =1,2,3,4;Tsi 标准温度计测得的第 i 个温度的温度示值,i =1,2,3,4。d)若测量系统有多个振弦式应变计,则选择测量系统上未经检定的振弦式应变计,重复 a) c)步骤,直至所有振弦式应变计完成检定。6. 4 检定结果处理检定合格的测量系统发给检定证书,检定证书内页格式见附录 B;检定不合格的测量系统发给检定结果通知书,并注明不合格项目,检定结果通知书内页格式见附录 C。6. 5 检定周期测量系统检定周期一般不超过 1 年。5JJG(交通) 1562020附录 A振弦式应变测量系统检定记录表格式记录编号:第 页 共 页样品名称样品编号型号规格出厂编号制造单位检定依据检定地点检定前样品情况检定后样品情况检定环境温度: 相对湿度: % 其他:所用的计量标准装置器具/ 主要仪器设备名称(编号)测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差溯源机构证书编号证书有效期至使用前情况(是否良好)使用后情况(是否良好)基本信息振弦式应变计编号测量标距检测通道编号检定项目序号检定项目检定结果1外观2铭牌3频率示值误差频率点信号发生器频率示值123算术平均值示值误差10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%6JJG(交通) 15620204应变示值误差和应变测量重复性拉伸位移量1234567891020%位移量算术平均值相对示值误差应变变差系数40%位移量算术平均值相对示值误差应变变差系数60%位移量算术平均值相对示值误差应变变差系数80%位移量算术平均值相对示值误差应变变差系数100%位移量算术平均值相对示值误差应变变差系数压缩位移量1234567891020%位移量算术平均值相对示值误差应变变差系数40%位移量算术平均值相对示值误差应变变差系数60%位移量算术平均值相对示值误差应变变差系数80%位移量算术平均值相对示值误差应变变差系数100%位移量算术平均值相对示值误差应变变差系数5温度示值误差温度点标准温度计温度示值123算术平均值示值误差0204060 检定员: 核验员:检定日期:7JJG(交通) 1562020附录 B振弦式应变测量系统检定证书内页格式检定证书第 2 页证书编号 - 检定机构授权说明检定依据检定环境条件及地点:温 度 地 点相对湿度 %其 他检定使用的计量标准装置/ 主要仪器名 称测量范围不确定度/ 准确度等级/ 最大允许误差溯源机械证书编号有效期至第 2 页 共 3 页8JJG(交通) 1562020检定证书第 3 页证书编号 - 检 定 结 果序 号被检项目检定结果结 论1外观2铭牌3频率示值误差4应变示值误差5应变测量重复性6温度示值误差 注:1 本报告检定结果仅对该计量器具有效;2 本证书未加盖“ ”无效;3 振弦式应变计编号:4 检测通道编号:5 下次检定时请携带(出示)此证书。未经授权,不得部分复印本证书。以下空白第 3 页 共 3 页9JJG(交通) 1562020附录 C振弦式应变测量系统检定结果通知书内页格式检定结果通知书第 2 页证书编号 - 检定机构授权说明检定依据检定环境条件及地点:温 度 地 点相对湿度 %其 他检定使用的计量标准装置/ 主要仪器名 称测量范围不确定度/ 准确度等级/ 最大允许误差溯源机械证书编号有效期至第 2 页 共 3 页01JJG(交通) 1562020检定结果通知书第 3 页证书编号 - 检 定 结 果序 号被检项目检定结果合格判断1外观2铭牌3频率示值误差4应变示值误差5应变测量重复性6温度示值误差 注:1 本报告检定结果仅对该计量器具有效;2 本证书未加盖“ ”无效;3 振弦式应变计编号:4 检测通道编号:5 下次检定时请携带(出示)此证书。未经授权,不得部分复印本证书。附加说明说明检定结果不合格项以下空白第 3 页 共 3 页11JJG(交通) 1562020