(高清版)GB∕T 13634-2019 金屬材料 單軸試驗機檢驗用標準測力儀的校準(標清)

ICS19.060;77.040.10N74GB/T13634—2019/ISO3金屬材料單軸試驗機檢驗用標準測力儀的校準國家市場監(jiān)督管理總局中國國家標準化管理委員會I Ⅲ 1 1 1 1 2 2 3 6 8附錄A(資料性附錄)力傳感器及其加力用附件尺寸示例 9附錄B(資料性附錄)附加內容 附錄C(資料性附錄)標準測力儀校準和后續(xù)使用時的測量不確定度 ⅢGB/T13634—2019/ISO376:2011本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。 修改了標準測力儀的分級準則(見8.2.2008年版的8.2): 本標準使用翻譯法等同采用ISO376:2011《金屬材料單軸試驗機檢驗用標準測力儀的校準》?！狦B/T27025—2008檢測和校準實驗室能力的通用要求(ISO/IECGB/T13634—2019/ISO376:2011入附錄C. N1GB/T13634—2019/ISO376:20金屬材料單軸試驗機檢驗用標準測力儀的校準ISO/IEC17025檢測和校準實驗室能力的通用要求(Generalrequirementsforthecompetenceof3術語和定義4符號和說明本標準中使用的符號和說明見表1。符號單位說明b%轉位后的復現性相對誤差%不轉位時的重復性相對誤差c%蠕變相對誤差FN傳感器的最大容量FN最大校準力%插值相對誤差%零點相對誤差—卸力后指示裝置的讀數—加力前指示裝置的讀數2GB/T13634—2019/ISO376:2011表1(續(xù))符號單位說明—在施加或卸除最大校準力30s后，指示裝置的讀數*在施加或卸除最大校準力300s后，指示裝置的讀數rN指示裝置的分辨力%標準測力儀的進回程相對誤差X遞增試驗力時的變形—變形的計算值—遞減試驗力時的變形—第1、3、5次測量中的最大變形—第1、3、5次測量中的最小變形一與最大校準力對應的變形X轉位后變形的平均值X—不轉位時變形的平均值5原則b)替換指示裝置的量值單位(例如5V、10V)和激勵源的類型(例如AC或DC載頻)應分別與原度有較大的影響。推薦替換指示裝置的不確定度不大于整個組合系統(tǒng)不確定度的1/3(參見附錄C的C.2.11)6標準測力儀的特性6.2力的施加加力用附件的示例參見附錄A。3GB/T13634—2019/ISO376:20116.3變形的測量力傳感器彈性體變形的測量可采用機械的、電子的和光學的等具有足夠準確度和穩(wěn)定度的方法進行。標準測力儀是僅以規(guī)定的校準力分級還是以插值分級(見第7章)取決于測量系統(tǒng)的類型和特性。插值。7標準測力儀的校準7.1總則7.2指示裝置的分辨力指示裝置的分辨力r應為指針寬度與兩相鄰刻線中心距(刻度間隔)的比值，推薦比值為1:2、1:5或1:10。要估讀到標度盤分度值的十分之一，刻度間隔應不小于1.25mm。4應將分辨力r轉換為力的單位。7.3最小力a)最小力不應小于： ——2級：500Xr;7.4校準方法7.4.1預加力應為60s～90s.減力施加一組校準力(見圖1)。5GB/T13634—2019/ISO376:2011圖1標準測力儀的位置對于部件可拆卸的標準測力儀，在校準期間，應將其至少分解一次至包裝運輸狀態(tài)。這種分解一般應在第二組和第三組測量之間進行。重新組裝施加下一組校準力之前，應對標準測力儀至少施加三次最大力。開始校準電子式標準測力儀之前，可記錄零點信號(參見B.3)。7.4.3加載條件應盡量使逐點施加力的時間間隔相同，從力開始變化至可讀數的時間應在30s以內。校準應在18℃~28℃范圍內進行，校準過程中溫度變化應在±1℃范圍內，并應記錄校準時的溫度。應有足夠的時間使標準測力儀達到穩(wěn)定的溫度。當已知標準測力儀未進行溫度補償時，應確保溫度變化不影響校準結果。應變式傳感器校準前的通電時間不應少于30min。7.4.4蠕變試驗如果標準測力儀僅以遞增力方向校準，記錄施加或卸除最大校準力后30s和300s的輸出，以便確保其蠕變特性。如果在零力時測量蠕變，在卸力之前，最大校準力應至少保持60s。蠕變試驗可以在預加力之后的校準過程中任何時間進行。校準證書應包含下列內容：——蠕變測量方法(最大力蠕變或卸除力以后蠕變);—何時進行蠕變測量(預加力之后、最后一組測量之后等):——從施加力到卸除力的時間(對于零點力蠕變檢測)。7.4.5變形的測量變形被定義為受力時的讀數與未受力時的讀數之差。該變形定義不僅適用于以電學單位輸出的讀數，也適用于以長度單位輸出的讀數。7.5標準測力儀的評定7.5.1復現性相對誤差b和重復性相對誤差b'對每一校準力，分兩種情況計算誤差，即標準測力儀轉位時的誤差(b)和不轉位時的誤差(b′),計算6GB/T13634—2019/ISO376:2011見式(1)和式(3): (1) (2) (3) (4)7.5.2插值相對誤差fe該誤差由作為校準力函數的變形的一次、二次或三次方程式來確定。所用方程式應在校準報告中給出，插值相對誤差應按式(5)計算：……7.5.3零點相對誤差fo每組試驗前后均應記錄零點讀數。零點讀數應在力完全卸除以后，再經過大約30s的時間讀取。零點相對誤差按式(6)計算：宜給出最大零點相對誤差?！?.5.4進回程相對誤差v應先以遞增力再以遞減力對標準測力儀施加校準力來測定進回程相對誤差。利用遞減力時和遞增力時測得的差值，按式(7)和式(8)算出兩組校準力的進回程相對誤差： (7) (8)v是v?和v?的平均值： (9)7.5.5蠕變相對誤差c用施加或卸除最大校準力后標準測力儀30s讀數與300s讀數之差除以最大變形量的百分數表示蠕變相對誤差。按式(10)計算：……(10)8標準測力儀的分級通過依次考核從最大到最小的每一校準力來確定標準測力儀所覆蓋的測量范圍的級別，測量范圍的下限應為滿足該級要求的最小力。7GB/T13634—2019/ISO376:208.2分級準則8.2.1標準測力儀分級的范圍應至少覆蓋F、的50%～100%?！M回程相對誤差。 表2按照標準測力儀的級別和校準力的不確定度給出了這些誤差的最大允許值。級別標準測力儀的最大允許相對誤差%施加校準力的擴展不確定度%復現性b重復性b插值零點進回程v蠕變C士0.05士0.0251士0.102士0.20a)標準測力儀及加力附件的標識和力標準機的標識：b)施加力的方式(拉和/或壓);d)級別和有效范圍(或力),加力方式(僅遞增或遞增和/或遞減);g)校準結果的不確定度(不確定度的一種計算方法參見附錄C);88.3.2本標準規(guī)定證書的最長有效期不應超過26個月。9已校準標準測力儀的使用用遞減的力。(參見B.4)。注：如果卸除了試驗力的力傳感器零點發(fā)生變化，則說明由于過載使力傳感器產生了塑性變形。長時永久漂移則表明應變片基底受潮或應變片有粘貼缺陷。9GB/T13634—2019/ISO376:20(資料性附錄)A.1總則測力儀最大(標稱)力最大總長度連接頭外螺紋尺寸螺紋最小長度最大寬度或直徑mmM20×1.5?40kN和60kNM20×1.5*M24×2M30×2—M42×3—M56×4—M64×4—M90×4M125×4M160×6—M200×6—M250×6—M330×6一標稱力小于10kN的拉式傳感器尺寸不作規(guī)定。包括拉式傳感器及其必需的螺紋連接件長度，拉式傳感器或螺紋連接件連接頭外螺紋尺寸。也允許2mm螺距。A.3壓式傳感器GB/T13634—2019/ISO376:2011標準測力儀最大(標稱)力材料試驗機檢驗裝置的最大總高度1級2級如果材料試驗機的實際安裝空間允許，可使用更大高度的傳感器。符合ISO7500-1的規(guī)定。A.4加力用附件A.4.1總則A.4.2球形座和球形螺母GB/T13634—2019/ISO376:20114個孔。圖A.1球形螺母、球形座和拉力測量桿GB/T13634—2019/I表A.3最大力不小于10kN的拉式傳感器配備的球形螺母和球形座尺寸測力儀最大(標稱)力r35二8245二850二8364二400kN和600kN120二80235二345二420二8A.4.3中間聯接環(huán)A型和B型中間聯接環(huán)分別如圖A.2和圖A.3所示，其尺寸參見表A.4,這些中間環(huán)宜用于多量程材料試驗機的檢驗。中間聯接環(huán)宜有一個適當的定位裝置(如穿銷),以固定其他的安裝件。圖A.2A型中間聯接環(huán)GB/T13634—2019/ISO376:2011圖A.3B型中間聯接環(huán)表A.4中間聯接環(huán)尺寸材料試驗機的最大(標稱)力測力儀最大力中間聯接環(huán)型式mmmmmmhmmmmA5A —7一A45+a.3——7—B5A7一A——7——400kN～600kNB5B45+0,0257B7A一GB/T13634—2019/ISO376:2011材料試驗機的最大(標稱)力測力儀最大力中間聯接環(huán)型式mm mmmmmmmmhmmmmmmB45+0,023120二7B7B64+0.000400kN～600kNA90+g.02一B64+g.000400kN～600kNA90+0.0— —A400kN～600kNB90+g.005BA——一400kN～600kNB90+g.00270二82BA A— BBAA——一標稱力大于10MN的拉力試驗機是特殊型式，該型式的試驗機所需的中間聯接環(huán)宜按協議制造。A.4.5承壓墊標準測力儀在力標準機(或基準機)上校準過程中，力標準機壓板上承受的表面壓力不宜大于100N/mm2,必要時宜選裝附加的承壓墊(見圖A.4)。承壓墊的直徑d?要足夠大，以保證滿足上述要求。GB/T13634—2019/ISO376:2011圖A.4a)所示的例子為壓式傳感器的傳力面為凸面的承壓墊形狀，其高度h,不宜小于d?/2。所有承壓墊的高度h?和直徑d?o宜適合于傳力部件，使承壓墊在安裝后既對中又與傳力部件無橫向接觸。因此，直徑d?o宜比傳力部件的直徑大0.1mm～0.2mm。圖A.4b)所示的例子為壓式傳感器的傳力面為平面的承壓墊形狀，直徑dn不應小于傳力部件的直徑。a)為減小傳力面為凸面的力傳感器表面壓力而設計的承壓墊bdgb)為減小傳力面為平面的力傳感器表面壓力而設計的承壓墊圖A.4承壓墊(資料性附錄)附加內容B.1過載力試驗對標準測力儀連續(xù)施加四次超過最大力的8%～12%的過載力。保持過載力60s～90s。1000[半徑的(0.1±0.01)%]。驗力。準力。平面支承墊時的平均變形之差和使用凸面支承墊與使用平面支承墊時的平均變形之差均不宜超過表級別最大允差%最大力時最小力時12GB/T13634—2019/ISO376:B.3關于記錄未受力傳感器零信號的說明移則表明應變片基底受潮或應變片有粘貼缺陷。B.4已校準標準測力儀的溫度修正D,=D.[1+K(t-t.)]……(B.1)D,——溫度為t時的變形；除了配有電輸出式力傳感器的標準測力儀以外，合金含量不超過7%的鋼質標準測力儀，可取K=0.00027/℃。表B.2給出了前一類標準測力儀的變形修正量。這些修正值是取K=0.00027/℃得到的。通常，將標準測力儀的測量溫度精確到1℃即可。測得的變形中減去表B.2給出的變形修正量。在低于校準溫度的情況下用標準測力儀進行測量時，測得的變形宜加上修正量。 ——溫度偏差：22℃-20℃=+2℃。在對應偏差+2℃的縱欄里，剛好超過729.6分度的變形是833分度。相對該變出0.4分度的修正量。修正后的變形是729.6—0.4=729.2(分度)。GB/T13634—2019/I表B.2鋼質標準測力儀溫度變化時的變形修正量(不包括電輸出式力傳感器)變形修正量分度相對于校準溫度的溫度變化相應修正量的最大變形分度GB/T13634—2019/ISO376:2011(資料性附錄)標準測力儀校準和后續(xù)使用時的測量不確定度C.1標準測力儀校準結果的不確定度C.1.1總則以插值和僅以遞增力分級的標準測力儀，其校準不確定度是根據內插方程在任意變形下計算出的力值的不確定度。僅以規(guī)定力和遞增力分級的標準測力儀，其校準不確定度是校準過程中得到的一個變形平均值對應的力的不確定度。在每一個校準力F下，合成標準不確定度u.由校準過程的讀數計算得出[見式(C.1)],用力的單位表示。繪制這些合成標準不確定度對力的曲線，可用最小二乘法計算出覆蓋全部力值的合成標準不確定度擬合值。對于校準范圍的任一力，這個擬合值乘上包含因子k=2得到擴展不確定度U[見式(C.2)]。同樣可通過計算得到相對擴展不確定度W[見(C.3)]:……(C.1)……(C.2)……(C.3)u1與施加的校準力相關的標準不確定度：與校準結果復現性相關的標準不確定度；4與校準結果重復性相關的標準不確定度；u?——與指示裝置分辨力相關的標準不確定度；us——與標準測力儀蠕變相關的標準不確定度；M?——與零點輸出漂移相關的標準不確定度；u7與標準測力儀溫度相關的標準不確定度：u——與內插相關的標準不確定度。相對擴展不確定度W也可以從合成相對標準不確定度計算出來，見式(C.4)、式(C.5)、式(C.6):……(C.4)W=k×w.……(C.5)U=WXF……(C.6)w?——與施加的校準力相關的相對標準不確定度；w?——與校準結果復現性相關的相對標準不確定度；w?——與校準結果重復性相關的相對標準不確定度；W與指示裝置分辨力相關的相對標準不確定度；ws—與標準測力儀蠕變相關的相對標準不確定度；w——與零點輸出漂移相關的相對標準不確定度；w?—與標準測力儀溫度相關的相對標準不確定度；wg——與內插相關的相對標準不確定度。GB/T13634—2019/ISO376:2011注2:相對不確定度以百分數乘上100表示。C.1.2校準力不確定度w、w,的計算u?是只與力標準機施加力相關的標準不確定度，以力的單位表示，同樣，w?以相對值表示。C.1.3復現性不確定度μ?、W?的計算u?與校準過程中得到變形平均值有關的標準偏差，用力的單位表示，同樣，w?以相對值表示，見……(C.7)……(C.8)式中：X,——遞增系列1,3,5得到的標準測力儀變形值。C.1.4重復性不確定度u3、w?的計算u?是測量變形的重復性產生的不確定度，用力的單位表示，同樣，ws以相對值表示。見式(C.9)、式(C.10)。對于每一個力F可以得到：……(C.9)……(C.10)b'——7.5.1中定義的相對重復性誤差。C.1.5分辨力不確定度u?、w?的計算每個變形值是由兩個讀數計算出的(加力時的讀數減去零力下的讀數),因此，指示裝置的分辨力需要包括兩個均勻分布，每一個標準不確定度是r/2√3,這里r是分辨力，用力的單位表示。見式(C.11)、C.1.6蠕變不確定度M?、w?的計算……(C.11)……(C.12)這項不確定度分量是由于在一個給定的測力點，測力儀的變形會受到短時間前加載力的影響。這種影響之一是在施加或卸除最大校準力后的30s～300s期間改變力傳感器的輸出讀數。這項影響不包括在復現性中，因為通常情況下，同一臺力標準機用于全部測量系列，時間加載流程是相同的。這項影響用式(C.13)、式(C.14)估算：……(C.13)GB/T13634—2019/ISO376:2011……(C.14)如果不進行蠕變試驗，蠕變不確定度可以由滯后除以3估算，因此，式(C.15)、式(C.16)可用于計算遞增力的不確定度分量：……(C.15)……(C.16)C.1.7零點漂移不確定度u?、w?的計算這項不確定度分量是由于標準測力儀的零點輸出因測量系列不同而發(fā)生變化，測得的變形值可能是各系列在零試驗力下時間的函數。因為通常情況下，這個時間對各測量系列是相同的，所以這項影響不包括在復現性中。測量這種變化的參數是零點誤差fo,所以這項影響用式(C.17)、式(C.18)估算：C.1.8溫度不確定度M?、w?的計算……(C.17)這項不確定度分量是在整個校準過程中溫度變化以及校準溫度測量的不確定度引起的。標準測力儀對溫度的敏感性需通過試驗、制造商的說明書及理論和經驗估算，這項分量以力的單位或相對值表……(C.19)……(C.20)式中：K——標準測力儀的溫度系數，單位為每攝氏度(℃-1);△T——校準溫度變化，包含溫度測量的不確定度。僅以規(guī)定力分級的標準測力儀不需考慮這項不確定度分量。這項測量不確定度分量是由于內插方程的計算值與實際值存在偏差而產生的?？蛇x擇C.1.9.2和C.1.9.3的方法計算此項分量。C.1.9.2殘差法這項分量采用統(tǒng)計理論估算。假定校準力是均勻分布，能簡化為式(C.21)、式(C.22):……(C.21)……(C.22)o,——變形平均值和內插方程計算值之差平方的和；GB/T13634—2019/ISO376:2011n——力校準點的數目；d——內插方程的次數。C.1.9.3偏差法這項分量是測量變形的平均值與內插方程計算值之間的差值，按式(C.23)、式(C.24)計算：……(C.23)……(C.24)C.1.10合成標準不確定度和擴展不確定度的計算合成標準不確定度和擴展不確定度以力的單位(u.和U)或相對值(w.和W)表示，參見C.1.10.2和C.1.10.3.C.1.10.2用力單位表示的合成標準不確定度和擴展不確定度對每一個校準力，合成標準不確定度u.通過各個標準偏差計算得到，按式(C.25)計算：……(C.25)繪制u.相對力的曲線，通過全部數據點確定最佳擬合的最小均方線系數。擬合線的類型(例如：直線、多項式、指數)取決于校準結果。因簡便線性方程為首選。如果線性方程結果值低于最小合成不確定度的值，宜采用更加保守的擬合值和/或規(guī)定不確定度的最小值。宜采用得到的最小合成標準不確定度(以力為單位)。擴展不確定度U由最佳擬合方程值乘系數2得出?？捎嬎愕贸鲂史秶鷥热我涣Φ臄U展不確定度，并以力的單位表示。C.1.10.3用相對值表示的合成標準不確定度和擴展不確定度對每一個校準力，合成標準不確定度w.通過各獨立的標準不確定度計算，按式(C.26)計算：……(C.26)繪制w.相對力的曲線圖，通過全部數據點確定最佳擬合的最小均方線系數。擬合線的類型(例如：直線、多項式、指數)取決于校準結果。因簡便線性方程為首選。如果線性方程結果值低于最小合成不確定度的值，宜采用更加保守的擬合值和/或規(guī)定不確定度的最小值。宜采用得到的最小合成標準不確定度。擴展不確定度W由最佳擬合方程值乘系數2得出?？捎嬎愕贸鰧π史秶鷥热我涣Φ臄U展不確定度，并以相對值表示。C.2標準測力儀后續(xù)使用時的不確定度與校準后從標準測力儀變形計算出的力有關的不確定度包含以下來源：GB/T13634—2019/ISO376:2011a)校準不確定度；b)分辨力；c)進回程差；d)自校準以后靈敏度的漂移；e)在不同溫度使用時的影響；f)不同端面加載條件的影響；g)使用不同附件時的影響；h)采用不同時間加載流程的影響；i)內插方程擬合的影響；j)更換指示裝置的影響(如適用)?？梢约俣ㄟ@些影響是不相關的，因此每一個力的合成標準不確定度可用這些標準不確定度平方和計算(假定任一已知的誤差已被修正)。例如，如果傳感器的溫度靈敏度是已知的，溫差(校準時和其后使用時)也是已知的，則宜對計算的力進行修正或將影響線性地加到不確定度中，而不是平方和中。C.2.2校準不確定度校準不確定度是擴