1電阻應(yīng)變傳感器動(dòng)態(tài)性能校準(zhǔn)規(guī)范征求意見稿

PAGEJJF中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范JJF××××—××××電阻應(yīng)變傳感器動(dòng)態(tài)性能校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforDynamicperformanceofresistancestrainsensor（征求意見稿）202×-××-××發(fā)布 202×-××-××實(shí)施國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局發(fā)布JJFXXXX—202XPAGEIIJJF××××—202×電阻應(yīng)變傳感器動(dòng)態(tài)性能校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforDynamicperformanceofresistancestrainsensor歸口單位：全國(guó)振動(dòng)沖擊轉(zhuǎn)速計(jì)量技術(shù)委員會(huì)主要起草單位：參加起草單位：本規(guī)范委托全國(guó)振動(dòng)沖擊轉(zhuǎn)速計(jì)量技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)解釋本規(guī)范主要起草人：（××××××）（××××××）參加起草人：（××××××）（××××××）（××××××）（××××××）目錄 1目錄 I引言 II1范圍 12引用文件 13術(shù)語(yǔ) 14概述 15計(jì)量性能要求 25.1普通靈敏系數(shù) 25.2參考靈敏度 25.3頻率響應(yīng) 25.4幅值線性度 26校準(zhǔn)條件 26.1環(huán)境條件 26.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備 27校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法 27.1校準(zhǔn)項(xiàng)目 27.2校準(zhǔn)方法 38校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá) 58.1校準(zhǔn)記錄 58.2校準(zhǔn)證書 59復(fù)校時(shí)間間隔 5附錄A 6附錄B 7附錄C 9

引言JJF1001-2011《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》、JJF1059-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》、JJF1071-2010《國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》共同構(gòu)成支撐校準(zhǔn)規(guī)范制定工作的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本規(guī)范主要參考JJF1094-2002《測(cè)量?jī)x器特性評(píng)定》、JJG233《壓電加速度計(jì)檢定規(guī)程》、JJG930《基樁動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x》、GB/T15478《壓力傳感器性能試驗(yàn)方法》、GB/T20485.21-2007《振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第21部分：振動(dòng)比較法》等計(jì)量技術(shù)法規(guī)。本規(guī)范為首次發(fā)布。JJFXXXX—202XPAGE3電阻應(yīng)變傳感器動(dòng)態(tài)性能校準(zhǔn)規(guī)范范圍本規(guī)范適用于采用惠斯通電橋原理的電阻應(yīng)變傳感器動(dòng)態(tài)性能的校準(zhǔn)。引用文件本規(guī)范引用下列文件：GB/T7665傳感器通用術(shù)語(yǔ)GB/T18806電阻應(yīng)變式壓力傳感器總規(guī)范JGJ106建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)范。術(shù)語(yǔ)3.1電阻應(yīng)變傳感器resistancestrainpilefoundationsensor將電阻應(yīng)變片粘貼在特制的彈性元件上，通過彈性元件和電阻應(yīng)變片以及電橋電路，獲得與形變成一定關(guān)系的電信號(hào)輸出的可重復(fù)使用的傳感器。概述電阻應(yīng)變傳感器是通過應(yīng)變-電阻效應(yīng)測(cè)量物體表面微小形變的關(guān)鍵器件，廣泛應(yīng)用于橋梁、隧道、建筑物等工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)，以確保結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。其工作原理是當(dāng)傳感器的彈性敏感元件隨被測(cè)物體形變時(shí)，其幾何尺寸和電阻率發(fā)生規(guī)律性變化，通過惠斯通電橋?qū)㈦娮枳兓D(zhuǎn)換為差分電壓信號(hào)，靈敏度系數(shù)反映輸出與應(yīng)變的線性關(guān)系。電阻應(yīng)變傳感器由彈性敏感元件、應(yīng)變片組合和防護(hù)封裝組成，傳感器典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。2132131—?dú)んw2—彈性敏感元件3—應(yīng)變片組合圖1電阻應(yīng)變傳感器典型結(jié)構(gòu)圖計(jì)量性能要求5.1普通靈敏系數(shù)（80Hz或160Hz）不確定度不大于3%5.2參考靈敏度（80Hz或160Hz）不確定度不大于3%5.3頻率響應(yīng)（至少覆蓋20Hz～500Hz）頻率響應(yīng)：±10%。5.4幅值線性度幅值線性度：±10%。注：以上指標(biāo)不用于合格性判別，僅供參考。校準(zhǔn)條件環(huán)境條件6.1.1溫度為（23±5）℃，相對(duì)濕度≤80%6.1.2電壓：（220±22）V周圍無強(qiáng)電磁場(chǎng)和強(qiáng)烈機(jī)械振動(dòng)；無腐蝕性氣、液體；無振動(dòng)、沖擊源。測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備6.2.1絕對(duì)法振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置或比較法振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置。振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置的測(cè)量不確定度見表1。表1振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置的測(cè)量不確定度名稱測(cè)量范圍測(cè)量不確定度（k=2）比較法振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置0.1Hz≤f＜20Hz5%20Hz≤f＜640Hz2%2kHz≤f≤5kHz3%6.2.2電阻應(yīng)變儀，幅值測(cè)量不確定度優(yōu)于1.0%（k=2）6.2.3卡尺，測(cè)量范圍（0～150）mm，最大允許誤差：±0.05mm。校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)項(xiàng)目校準(zhǔn)項(xiàng)目見表2。表2校準(zhǔn)項(xiàng)目序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目1普通靈敏系數(shù)（可選）2參考靈敏度（可選）3頻率響應(yīng)4幅值線性度（可選）注：“可選”表示根據(jù)傳感器類型進(jìn)行選擇校準(zhǔn)的項(xiàng)目7.2校準(zhǔn)方法7.2.1校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備目視檢查或手動(dòng)操作，傳感器的密封殼體不應(yīng)有銹斑、明顯劃痕及凹陷損傷；端部表面應(yīng)光潔；引出電纜應(yīng)無損傷。標(biāo)距測(cè)量，傳感器安裝之前，用卡尺測(cè)量傳感器的標(biāo)距3次，取3次測(cè)量平均值作為傳感器的標(biāo)距L。傳感器安裝過程和步驟：用配套螺釘將傳感器安裝在振動(dòng)臺(tái)及夾具上，振動(dòng)臺(tái)未開始振動(dòng)時(shí)，應(yīng)保證傳感器無形變。7.2.2普通靈敏系數(shù)傳感器的普通靈敏系數(shù)校準(zhǔn)示意圖如圖2所示。圖2校準(zhǔn)原理圖在被校傳感器測(cè)量范圍內(nèi)選取某一參考頻率（推薦160Hz）和加速度、位移值（推薦5m/s2、10m/s2、9.9μm、4.95μm）進(jìn)行正弦激振，被校傳感器的普通靈敏系數(shù)K按式（1）計(jì)算。（1）式中：K——普通靈敏系數(shù)，με/mV/V，E——傳感器輸出值，μV，X0——參考加速度單峰值，m/s2，f——振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)頻率，HzL——傳感器標(biāo)距，m——激勵(lì)電壓，V。7.2.3頻率響應(yīng)傳感器的頻率響應(yīng)校準(zhǔn)示意圖如圖2所示。在被校傳感器測(cè)量范圍內(nèi)選取某一參考頻率（推薦160Hz）和加速度、位移值（推薦5m/s2、10m/s2、9.9μm、4.95μm）進(jìn)行正弦激振，被校傳感器的參考靈敏度按式（2）計(jì)算。（2）式中：S0——參考靈敏度，μV/με，E——傳感器輸出值，μV，X0——參考加速度單峰值，m/s2，f——振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)頻率，HzL——傳感器標(biāo)距，m。改變振動(dòng)頻率，在全頻段內(nèi)選擇不少于6個(gè)頻率點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，推薦頻率為20Hz，40Hz，80Hz，160Hz，320Hz，500Hz，分別測(cè)量不同頻率下電阻應(yīng)變傳感器的普通靈敏系數(shù)或靈敏度Si。按式（3）或（4）計(jì)算，取誤差最大值為頻率響應(yīng)。（3）（4）式中：——頻率響應(yīng)；——第i個(gè)頻率點(diǎn)的普通靈敏系數(shù)，με/mV/V，K——參考點(diǎn)的普通靈敏系數(shù)，με/mV/V。Si——第i個(gè)頻率點(diǎn)的靈敏度，μV/με，S0——參考點(diǎn)的靈敏度，μV/με。7.2.4幅值線性度在被校傳感器幅值范圍內(nèi)選取不少于3個(gè)點(diǎn)，進(jìn)行幅值線性度的校準(zhǔn)。按7.2.2、7.2.3的方法測(cè)出不同加速度幅值下傳感器的普通靈敏系數(shù)或靈敏度，按式（5）計(jì)算傳感器的幅值線性度。（5）式中：i——1，2，3；——幅值線性度；——不同加速度下的普通靈敏系數(shù)或靈敏度，——參考點(diǎn)的普通靈敏系數(shù)或靈敏度。校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)8.1校準(zhǔn)記錄推薦的校準(zhǔn)記錄的格式見附錄A。8.2校準(zhǔn)證書經(jīng)校準(zhǔn)的儀器出具校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書應(yīng)包括的信息及推薦的校準(zhǔn)證書的業(yè)內(nèi)格式見附錄B。復(fù)校時(shí)間間隔送校單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定，復(fù)校時(shí)間間隔建議為1年。附錄A校準(zhǔn)記錄推薦格式送檢單位：證書編號(hào)：器具名稱：校準(zhǔn)日期：－－制造單位：校準(zhǔn)地點(diǎn)：型號(hào)/規(guī)格：環(huán)境溫度：℃編號(hào)：相對(duì)濕度：％技術(shù)依據(jù)：主要計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具名稱編號(hào)U/AC/MPE溯源單位證書編號(hào)1．普通靈敏系數(shù)：2．幅頻響應(yīng)特性：標(biāo)準(zhǔn)頻率Hz標(biāo)準(zhǔn)加速度幅值(m/s2)標(biāo)準(zhǔn)位移值（）示值（）普通靈敏系數(shù)（）靈敏度（）20.040.080.0160.0320.0500.03．幅值線性誤差：標(biāo)準(zhǔn)頻率Hz標(biāo)準(zhǔn)加速度幅值(m/s2)標(biāo)準(zhǔn)位移值（）示值（）普通靈敏系數(shù)（）靈敏度（）160.0160.0160.0相對(duì)擴(kuò)展不確定度：Urel=，k=2。校準(zhǔn)員：核驗(yàn)員：校準(zhǔn)日期：附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)容及內(nèi)頁(yè)格式B.1校準(zhǔn)證書至少包含以下信息：標(biāo)題，如“校準(zhǔn)證書”；證書的編號(hào)、頁(yè)碼和總頁(yè)數(shù)；校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的名稱和地址；進(jìn)行校準(zhǔn)的日期；進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)（如果不在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)）；客戶的名稱和地址；被校電阻應(yīng)變傳感器的型號(hào)、規(guī)格和出廠編號(hào)；本技術(shù)規(guī)范的名稱及代號(hào)；本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)溯源性和有效性的說明；校準(zhǔn)環(huán)境的描述；校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說明；校準(zhǔn)證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí)，以及簽發(fā)日期；校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的聲明；未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)制證書的聲明。推薦的校準(zhǔn)證書內(nèi)頁(yè)格式見B.2。B.2校準(zhǔn)證書內(nèi)頁(yè)的推薦格式一、普通靈敏系數(shù)：二、頻率響應(yīng)：標(biāo)準(zhǔn)頻率（Hz）標(biāo)準(zhǔn)加速度（m/s2）相對(duì)擴(kuò)展不確定度Urel(k=2)二、幅值線性度：標(biāo)準(zhǔn)頻率（Hz）標(biāo)準(zhǔn)加速度（m/s2）相對(duì)擴(kuò)展不確定度Urel(k=2)以下空白

附錄C測(cè)量不確定度評(píng)定示例C.1測(cè)量方法將電阻應(yīng)變傳感器安裝于標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)及夾具上，在被校傳感器幅值范圍內(nèi)選取振動(dòng)頻率和加速度進(jìn)行正弦激振，測(cè)量被校傳感器的靈敏度。依據(jù)JJF1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》對(duì)電阻應(yīng)變傳感器靈敏度校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行測(cè)量不確定度評(píng)定。C.2測(cè)量模型…………………（C.1）式中：S0——參考靈敏度，μV/με，E——傳感器輸出值，μV，X0——參考加速度單峰值，m/s2，f——振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)頻率，HzL——傳感器標(biāo)距，m。C.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式和靈敏系數(shù)由于測(cè)量模型中各不確定度不相關(guān)，故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式為（C.2）：（C.2）C.4輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定C.4.1被校電阻應(yīng)變傳感器重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量被校電阻應(yīng)變傳感器靈敏度重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量按A類評(píng)定。在重復(fù)性條件下，將標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)裝置的幅值調(diào)至10m/s2，頻率調(diào)至160Hz，連續(xù)讀取并記錄10次傳感器靈敏度值，測(cè)量結(jié)果見表C.1。表C.1重復(fù)性測(cè)量結(jié)果μV/με測(cè)量次數(shù)12345678910靈敏度值6.986.997.016.977.016.997.016.986.986.97平均值6.99標(biāo)準(zhǔn)偏差0.0160被校電阻應(yīng)變傳感器靈敏度測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量為：C.4.2卡尺引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量采用B類評(píng)定方法，用卡尺測(cè)量電阻應(yīng)變傳感器的標(biāo)距為76.1mm，卡尺的最大允許誤差為±0.05mm，按均勻分布：C.4.3電阻應(yīng)變儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量采用B類評(píng)定方法，動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀電壓測(cè)量的不確定度為1%，k=2，動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：C.4.4振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量采用B類評(píng)定方法，振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度為2%，k=2，振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：C.4.5安裝參數(shù)等對(duì)傳感器輸出的影響引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量采用B類評(píng)定方法，估計(jì)傳感器安裝、安裝扭力、電纜固定等對(duì)傳感器輸出的影響為0.5%（2%），按均勻分布：加一個(gè)頻率誤差的影響C.4.5標(biāo)準(zhǔn)