《非接觸式微波雷達(dá)索力測量儀（征求意見稿）》

1T/CCTASXXXX—2023非接觸式微波雷達(dá)索力測量儀本文件規(guī)定了非接觸式微波雷達(dá)索力測量儀的儀器構(gòu)成、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則和標(biāo)志、包裝、運輸和儲存的要求。本文件適用于公路、市政橋梁等各類拉索構(gòu)件測量所用的非接觸式微波索力檢測儀測量裝備。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T13384機電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件GB/T191包裝儲運圖示標(biāo)志GB/T25480-2010儀器儀表運輸、貯存基本環(huán)境條件及試驗方法GB/T6388運輸包裝收發(fā)貨標(biāo)志JT/T495-2014公路交通安全設(shè)施質(zhì)量檢驗抽樣方法JTG/TJ21-01-2015公路橋梁荷載試驗規(guī)程3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1雷達(dá)radar利用電磁波來發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測定其位置的一種無線電裝置。3.2微波microwave微波是指頻率在300MHz-300GHz之間的電磁波。3.3索力cableforce索力是指作用在拉索或索具上的力量。3.4空間分辨率spatialresolution雷達(dá)設(shè)備能夠識別的兩個相鄰目標(biāo)的最小距離，是反映雷達(dá)設(shè)備性能和精度的一個重要指標(biāo)。3.5雷達(dá)作用距離radarrange指雷達(dá)可以探測到目標(biāo)物體的最大覆蓋距離。4儀器構(gòu)成4.1總體組成測量儀由雷達(dá)主機、電源、云臺和數(shù)據(jù)分析終端組成，其典型結(jié)構(gòu)示意見圖1。2T/CCTASXXXX—2023342說明：2——數(shù)據(jù)分析終端；3——雷達(dá)主機；4——云臺。圖1雷達(dá)測量儀組成示意圖4.2雷達(dá)主機4.2.1雷達(dá)主機宜具備電源按鈕、電源指示燈、信號輸出接口、連接底座、供電模塊、發(fā)射和接收天線等。4.2.2雷達(dá)主機宜有工作指示燈，顯示設(shè)備的該工作狀態(tài)；具有故障指示燈，提示設(shè)備發(fā)生故障。4.2.3雷達(dá)主機底部宜有螺紋，能與云臺進(jìn)行牢靠鏈接。5技術(shù)要求5.1外觀5.1.1雷達(dá)測量儀表面應(yīng)無銹蝕、裂痕、劃痕、缺損等缺陷。5.1.2雷達(dá)測量儀各類產(chǎn)品標(biāo)志、標(biāo)識應(yīng)清晰完整?；緟?shù)5.2.1雷達(dá)測量儀的工作頻率應(yīng)按國家無線電管理委員會規(guī)定，根據(jù)測試要求宜在K、U或V波段中選取，具體指標(biāo)由產(chǎn)品規(guī)范規(guī)定。5.2.2雷達(dá)測量儀前面板宜為塑料材質(zhì)；其它部位宜為鋁合金或其它金屬材質(zhì)。5.2.3雷達(dá)測量儀防護(hù)等級宜不低于IP65。5.2.4雷達(dá)測量儀測量數(shù)據(jù)丟包率≤5‰。5.2.5雷達(dá)測量儀的基本參數(shù)宜符合表1規(guī)定。3T/CCTASXXXX—2023表1測量儀基本參數(shù)5.3電磁環(huán)境要求現(xiàn)場無強電磁干擾。5.4測量誤差5.4.1雷達(dá)測量儀位移自校誤差不超過0.05mm。5.4.2雷達(dá)測量儀頻率自校誤差不超過±2%FS。5.5供電電源及功耗5.5.1雷達(dá)測量儀應(yīng)使用市電或直流電源進(jìn)行供電：a)市電供電電壓220V，頻率50Hz；電壓允許誤差為±10%；b)直流電源供電電壓為12V/24V，電壓允許誤差為±10%；使用直流移動電源供電時，測量儀正常工作時間≥8h。5.5.2測量儀靜態(tài)值守工作電流不大于300mA（12VDC）/150mA（24VDC工作電流不大于800mA（12VDC）/400mA（24VDC）。5.6絕緣電阻儀器的導(dǎo)電部分與儀器外表的絕緣電阻應(yīng)大于10MΩ。5.7數(shù)據(jù)采集5.7.1頻率分辨率不宜小于0.01Hz，應(yīng)符合JTG/TJ21-01-2015B.0.2規(guī)定。5.7.2采樣頻率宜不小于第5階自振頻率的5倍，不宜小于100Hz，并符合JTG/TJ21-01-2015B.0.3規(guī)定。5.8軟件功能5.8.1測試儀配套的軟件應(yīng)與系統(tǒng)的硬件資源相適應(yīng)，應(yīng)配備驅(qū)動軟件。5.8.2對同一系列產(chǎn)品的軟件應(yīng)遵循通用化、系列化的原則，軟件的文件編制、技術(shù)規(guī)范以及字符編碼等應(yīng)符合編制規(guī)則。6試驗方法6.1外觀目測及手感雷達(dá)測量儀各部件，應(yīng)符合5.1的要求。6.2讀數(shù)儀頻率分辨力啟動雷達(dá)測量儀，觀察讀數(shù)儀的示值，應(yīng)符合5.4的要求。6.3讀數(shù)儀索力分辨力啟動雷達(dá)測量儀，觀察讀數(shù)儀的示值，應(yīng)符合5.4的要求。6.4頻率示值誤差索力測量示值誤差6.5頻率示值誤差的試驗方法應(yīng)符合附錄A的要求。索力測量示值誤差4T/CCTASXXXX—2023索力測量示值誤差的試驗方法如下：a)將雷達(dá)測量儀固定在索力測試裝置的拉索中部側(cè)面，使其測量拉索的拉索振動；b)啟動索力試驗裝置，待張拉穩(wěn)定后記錄標(biāo)準(zhǔn)測力計的示值。記錄雷達(dá)測量儀測得的索力值T；c)按式（1）計算上述試驗的索力測量示值誤差；δ=(T-TS)/TS 式中：δ——索力測量示值誤差；T——雷達(dá)測量儀測得的索力值；Ts——標(biāo)準(zhǔn)測力計的示值。d)改變索力試驗裝置輸出的力值，重復(fù)a)～c)步驟，計算結(jié)果均應(yīng)符合5.4的要求。6.6電氣安全用500V/500MΩ的絕緣電阻表，測量儀器電源線與儀器金屬外殼和接地保護(hù)極之間的絕緣電阻值。電氣安全性滿足5.6要求。6.7軟件功能使用按測試儀提供的操作規(guī)程進(jìn)行測試，軟件功能使用滿足5.8要求。7檢驗規(guī)則7.1檢驗分類7.1.1檢驗分為出廠檢驗和型式檢驗。雷達(dá)測量儀檢驗項目宜符合表2規(guī)定。表2雷達(dá)測量儀檢驗項目1++2++3++4++5++6++7++7.1.2型式檢驗的樣品應(yīng)在生產(chǎn)線終端或生產(chǎn)單位的成品庫存抽取。7.1.3型式檢驗為每年進(jìn)行一次，如有下列情況之一時，也應(yīng)該進(jìn)行型式檢驗：a)新試制的產(chǎn)品；b)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，如原材料、工藝有較大改變，可能影響產(chǎn)品性能時；c)產(chǎn)品停產(chǎn)達(dá)六個月后，恢復(fù)生產(chǎn)時；d)出廠檢驗結(jié)果與上次型式檢驗有較大差異時；e)國家質(zhì)量監(jiān)督機構(gòu)提出型式檢驗時。7.1.4產(chǎn)品需經(jīng)生產(chǎn)單位質(zhì)量檢驗部門檢驗合格并附產(chǎn)品質(zhì)量合格證方可出廠。7.2組批、抽樣和判定規(guī)則7.2.1組批5T/CCTASXXXX—2023每批應(yīng)同時交貨或同時生產(chǎn)的，使用同一批原材料、同一生產(chǎn)配方、同一生產(chǎn)工藝的產(chǎn)品組成。7.2.2抽樣抽樣應(yīng)按照J(rèn)T/T495的規(guī)定進(jìn)行。7.2.3判定規(guī)則型式檢驗如有任一項指標(biāo)不符合要求，需重新抽取雙倍試樣，對該項指標(biāo)進(jìn)行復(fù)驗。復(fù)驗結(jié)果仍然不合格時，則判該型式檢驗為不合格。出廠檢驗項目如有任何一項指標(biāo)不符合要求，需重新抽取雙倍試樣，對該項指標(biāo)進(jìn)行復(fù)檢；如復(fù)驗樣品仍有不合格，則判定該批為不合格批。8標(biāo)志、包裝、運輸和儲存8.1產(chǎn)品標(biāo)志產(chǎn)品標(biāo)志應(yīng)位于雷達(dá)測量儀的顯著位置，包括但不限于下列內(nèi)容：a)儀器型號、名稱；b)儀器出廠年月；c)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)號；d)制造廠名（儀器生產(chǎn)單位名稱e)生產(chǎn)編號（出廠編號）。8.2包裝標(biāo)志8.2.1內(nèi)包裝雷達(dá)測量儀內(nèi)包裝包括但不限于下列內(nèi)容：a)產(chǎn)品型號及名稱；b)制造單位或商標(biāo)；c)其他。8.2.2外包裝雷達(dá)測量儀外包裝標(biāo)志應(yīng)包括但不限于下列內(nèi)容：a)產(chǎn)品型號、名稱及數(shù)量；b)箱體尺寸：長×寬×高，mm或cm；c)凈重及毛重：kg；d)裝箱日期；e)到站（港）及收貨單位；f)發(fā)站（港）及發(fā)貨單位；g)其他。8.2.3包裝儲運圖示標(biāo)志雷達(dá)測量儀包裝儲運圖示和收發(fā)貨標(biāo)志，應(yīng)按照GB/T191和GB/T6388的有關(guān)規(guī)定正確選用。8.2.4產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)志雷達(dá)測量儀包裝上應(yīng)注明產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。8.3文字標(biāo)識雷達(dá)測量儀標(biāo)志中所使用的各種文字、符號、計量單位等，均應(yīng)符合《通用規(guī)范漢字表》的規(guī)定。8.4使用說明書每臺設(shè)備需配備使用說明書，使用說明書中可結(jié)合測量儀的特點酌情增加有關(guān)安全、環(huán)境保護(hù)、操作示例、必要的圖表等相關(guān)內(nèi)容。6T/CCTASXXXX—20238.5包裝8.5.1包裝應(yīng)符合GB/T13384的要求。8.5.2每臺雷達(dá)測量儀的易損件應(yīng)用聚氨脂泡沫封裝后裝入外包裝箱內(nèi)。8.5.3外包裝用瓦楞紙箱或木箱包裝。8.5.4雷達(dá)測量儀隨機文件包括但不限于下列內(nèi)容：a)裝箱單；b)出廠合格證；c)使用說明書；d)出廠前的檢驗測試文件。8.6儲存儲存應(yīng)符合GB/T25480的要求。產(chǎn)品儲存應(yīng)干燥、防塵，存放于干燥、通風(fēng)的室內(nèi)，并避免接觸腐蝕性氣體和液體。8.7運輸運輸應(yīng)符合GB/T25480的要求。運輸途中應(yīng)小心輕放、防磕碰、防倒置。防止日曬雨淋、嚴(yán)禁拋擲、重壓，避免與有腐蝕性物品混運。7T/CCTASXXXX—2023（資料性）非接觸式微波雷達(dá)索力檢測儀自校試驗方法A.1試驗條件雷達(dá)測量儀應(yīng)該在下列室內(nèi)環(huán)境條件下進(jìn)行試驗：a)環(huán)境溫度：5～35℃。b)環(huán)境濕度：不大于85%RH。c)電源電壓：交流電220V，50Hz；直流電：12VDC1A。d)試驗應(yīng)在無振動、無腐蝕氣體和電磁干擾的室內(nèi)進(jìn)行。A.2校準(zhǔn)用儀器設(shè)備因瓦標(biāo)準(zhǔn)尺、振動標(biāo)準(zhǔn)套組。A.3試驗步驟A.3.1位移自校a)使用因瓦標(biāo)準(zhǔn)尺來對雷達(dá)測量儀測量位移進(jìn)行校準(zhǔn)。b)位移自校流程圖見圖A.1。圖A.1位移校準(zhǔn)流程圖c)首先確定雷達(dá)測量儀的測量量程（如從-Mmm～Mmm）、作用距離、測量精度等參數(shù)；按照測量量程，劃分為10等份，每份為M/5mm，那么，每次校準(zhǔn)試驗，微波雷達(dá)移動距離符合表A.1規(guī)定：8T/CCTASXXXX—2023表A.1雷達(dá)測量儀移動距離表0M（mm）LLLLLLLLL-LL-LL-LL-LL-LL-LL-LL-LL-LL-LL-Ld)使用雷達(dá)測量儀測量每次移動后的數(shù)據(jù)，并將測量數(shù)據(jù)及測量誤差填入表格中。e)計算本次計量的最大示值誤差和標(biāo)準(zhǔn)偏差。f)出具數(shù)據(jù)校準(zhǔn)報告。A.3.2頻率自校a)使用振動標(biāo)準(zhǔn)套組對雷達(dá)測量儀測量頻率進(jìn)行校準(zhǔn)。b)頻率校準(zhǔn)流程見圖A.2。圖A.2頻率校準(zhǔn)流程c)首先確定雷達(dá)測量儀的頻率測量量程（如從0.1Hz～50Hz）、作用距離、測量精度等參數(shù)；按照頻率測量量程，選擇10個頻率為校準(zhǔn)頻率，比如（0.5、1、2、3、4、5、10、20、30、50）。9T/CCTASXXXX—2023表A.2雷達(dá)測量儀自校頻率12345d)將雷達(dá)測量儀固定在振動標(biāo)準(zhǔn)套組上，振動標(biāo)準(zhǔn)套組按照設(shè)定好的頻率進(jìn)行振動，使用非接觸式微波索力測量儀測量并分析振動頻率，并將測量數(shù)據(jù)及測量誤差填入表格中。實驗過程中，振動位移e)計算本次計量的最大示值誤差和標(biāo)準(zhǔn)偏差。f)出具數(shù)據(jù)校準(zhǔn)報告。T/CCTASXXXX—2023（資料性）維護(hù)和保養(yǎng)B.1日常維護(hù)雷達(dá)測量儀的日常維護(hù)包括但不限于下列內(nèi)容：a)雷達(dá)測量儀使用完畢后，應(yīng)將數(shù)據(jù)線、電源線拔下，并用干紙巾擦拭干凈，綁扎好后，放入設(shè)備箱中。b)雷達(dá)測量儀使用完畢后，應(yīng)將測量儀表面灰塵等清理干凈，并放入設(shè)備箱中。c)電源使用完畢后，應(yīng)及時清理干凈，充滿電，放入設(shè)備箱中備用。d)云臺使用完畢后，及時清理干凈，并收起來，放入包中。B.2定期維護(hù)雷達(dá)測量儀的定期維護(hù)包括但不限于下列內(nèi)容：a)定期對測量儀運行狀態(tài)進(jìn)行全面檢查測試，發(fā)現(xiàn)和排除故障，更換存在問題的零部件。b)應(yīng)定期對測量儀（每年不少于1次）進(jìn)行校準(zhǔn)和率定。c)對于升級或維修后的測量儀，應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)和率定后再使用。d)對于測量三腳架，如果無法固定穩(wěn)當(dāng)，應(yīng)及時更換。e)對于使用5年后的電源，應(yīng)及時更換。B.3故障排查及處理對雷達(dá)測量儀出現(xiàn)的各類故障，分析原因，及時維修或更換，記錄檢修維護(hù)檔案。B.4現(xiàn)場測試與檢查雷達(dá)測量儀的現(xiàn)場測試與檢查包括但不限于下列內(nèi)容：a)使用前，對測量儀進(jìn)行外觀檢查。b)雷達(dá)測量儀連接電源，檢查供電是否正常。c)雷達(dá)測量儀連接數(shù)據(jù)分析終端，運行數(shù)據(jù)采集軟件，檢查和數(shù)據(jù)分析終端之間的通信是否正常。d)運行數(shù)據(jù)采集軟件，查看一維距離相是否正常。T/CCTASXXXX—2023（資料性）基于微波雷達(dá)的索力測量方法C.1基于相位干涉法測位移原理確定好拉索位置后，第二步對拉索進(jìn)行位移形變測量。形變測量，觀測幾何見圖C.1：圖C.1雷達(dá)觀測幾何h為拉索觀測點距離雷達(dá)的垂直高度，c為雷達(dá)視線角。第一次觀測，觀測點相位Q1按式(C.1)計算：其中λ為雷達(dá)工作波長，R1為第一次測量時觀測點的距離。向下形變d后，第二次觀測相位Q2按式(C.2)計算：R2為第二次測量時觀測點的距離，根據(jù)幾何關(guān)系，有R=R兩次測量的干涉相位Q為在沒有高精度角度測量儀的情況下，可基于距離幾何關(guān)系條件：推導(dǎo)獲得形變量d：R可基于雷達(dá)高分辨距離像中觀測點的位置自動獲取，h可基于雷達(dá)或卷尺測量獲得。C.2毫米波雷達(dá)測試索力的原理雷達(dá)干涉測量的基本原理見圖C.2。T/CCTASXXXX—2023圖C.2雷達(dá)測試原理圖采用干涉測量獲得目標(biāo)的形變量用于分析其振動特性，進(jìn)行拉索索力測量時，由雷達(dá)設(shè)備發(fā)出的電磁波，遇到拉索后反射回來，從而獲得了相位改變；再運用數(shù)值分析的方法對拉索振動頻率時程曲線進(jìn)行DFT(離散傅里葉變換)變換，應(yīng)按式(C.7)計算：xa-xa通過傅里葉變換，可以得到拉索振動的基頻或倍頻，利用頻率法計算拉索索力的公式可以計算拉索的索力，索力按式(C.8)計算：C.3測量方法C.3.1測量前氣候環(huán)境適應(yīng)性氣候環(huán)境要求如下：a)工作溫度：-30℃~70℃。b)工作濕度：≤85%RH。c)現(xiàn)場天氣要求：晴天、陰天、小雨天氣下均可測量。C.3.2測量流程測量流程見圖C.3。T/CCTASXXXX—2023圖C.3測量儀測量流程整個測量過程分為準(zhǔn)備階段、測量階段C.3.3測量準(zhǔn)備階段測量前，需要準(zhǔn)備的設(shè)備包括：雷達(dá)測量儀、云臺、數(shù)據(jù)分析終端、電源、橡膠錘等。a)數(shù)據(jù)分析終端在測量工作中，電池使用時間應(yīng)≥8h。b)測量橋梁實地勘察，確定測量方案及測量計劃。c)確定拉索編號規(guī)則，并明確每根拉索的編號。C.3.4索力測量階段設(shè)備架設(shè)：a)將測量三腳架展開，并穩(wěn)固放置在地面。b)將三腳架快裝板和測量儀連接好，螺絲緊固，確保穩(wěn)定，并安裝到三腳架上。c)將雷達(dá)測量儀信號線和測量