动弹仪校准规范征求意见稿.doc

JJF 中华人民共和国国家计量技术规范 JJF动弹仪校准规范Calibration Specificationfor Dynamic Elastic Modulus Mearsurement Instrments （讨论稿）发布 实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布JJF动弹仪校准规范Calibration Specification for dynamic elastic modulus Mearsurement Instrments本规范经国家质量监督检验检疫总局年月日批准，并自年月日起实施。归 口 单 位：全国振动冲击转速计量技术委员会主要起草单位：吉林省计量科学研究院 绍兴市容纳测控技术有限公司参加起草单位： 本规范由归口单位负责解释。本规范主要起草人： 房法成 （吉林省计量科学研究院） 李德辉 （吉林省计量科学研究院）闫有余 （吉林省计量科学研究院）陆国良 （绍兴市容纳测控技术有限公司） 目 录引 言1动弹仪校准规范21 范围22 引用文件23 术语和计量单位23.1 动弹性模量24 概述35 计量特性35.1 发射频率误差35.2 频率测量误差35.3重复性35.4 动弹性模量误差36 校准条件46.1 环境条件46.2 校准用标准器及配套设备47 校准项目和校准方法47.1 校准项目47.2 校准方法48 校准结果表达78.1校准数据处理78.2 校准证书78.3 校准结果的不确定度评定79 复校时间间隔7附录A8附录B1011引 言本规范以JJF1071国家计量校准规范编写规范、JJF1001通用计量术语及定义、JJF1059测量不确定度评定与表示为基础性系列规范进行制定。本规范主要参考GB/T 50082-2009 混凝土长期性能和耐久性能试验方法和DL/T 5150-2001 水工混凝土试验规程等编制而成。JJF 201动弹仪校准规范为新制定技术规范，未有相对的国际建议、国际文件或国际标准可采用。本规范为首次制定，未有替代规范的其他版本和修订内容表述。动弹仪校准规范1 范围本规范适用于动弹仪（又称动弹性模量测定仪）的校准。本规范规定了动弹仪的计量特性、校准条件和校准方法。2 引用文件本规范引用下列文件JJG 233-2008 压电加速度计JJF 10011998 通用计量术语及定义JJF 1059 测量不确定度评定与表示JJF 1156-2006 振动 冲击 转速计量术语及定义GB/T 50082-2009 混凝土长期性能和耐久性能试验方法DL/T 5150-2001 水工混凝土试验规程 凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。3 术语和计量单位本规范采用GB 3102.71993中规定的量和单位。JJF 1001-1998、JJF1156-2006、GB/T50082-2009和DL/T5150-2001中界定的及以下术语和定义适用于本规范。3.1 动弹性模量dynamic elastic modulus 利用动力法原理，根据弹性波在岩体中的传播速度测得的弹性模量。动弹性模量可分为横向动弹性模量和纵向动弹性模量。横向动弹性模量由公式（1）计算得到。 （1）式中：横向动弹性模量，GPa；a 正方形截面试件的边长，mm；L 试块的长度，mm；W 试块的质量，kg；f 试块横向振动时的共振频率，Hz。纵向动弹性模量由公式（2）计算得到。 （2）式中：纵向动弹性模量，GPa；a 正方形截面试件的边长，mm；L 试块的长度，mm；W 试块的质量，kg；f 试块纵向振动时的共振频率，Hz。4 概述动弹仪是利用共振法原理测定试件动弹性模量，以检验试件在经受快速冻融或其它侵蚀作用后内部遭受破坏或损伤的程度的仪器。动弹仪广泛用于冶金、建筑、桥梁、水电等领域，用于测量混凝土、碳素、石板、玻璃、砖、塑料和金属材料的弹性模量。动弹仪主要由主机、激励换能器、接收换能器等组成。动弹仪的主机驱动激振换能器发射频率连续变化的正弦波，使试块产生振动，接收换能器接收试块振动，转化为微弱电信号传给主机，经过滤波放大等信号处理，记录变化过程中的幅值，振动幅值最大时所对应的频率就是该试块的共振频率，由此共振频率计算得到动弹性模量。5 计量特性5.1 发射频率误差动弹仪手动测量时输出频率相对误差一般不超过0.1%。5.2 频率测量误差动弹仪自动测量时共振频率测量相对误差一般不超过1.0%。5.3重复性共振频率测量重复性一般不超过0.5%。 5.4 动弹性模量误差动弹性模量相对误差一般不超过1.0%。注：以上所有指标不是用于合格性判别，仅提供参考。6 校准条件6.1 环境条件 环境温度：1030；相对湿度：不大于85。6.2 校准用标准器及配套设备6.2.1动态信号分析仪：频率测量误差不大于0.01%。6.2.2电荷放大器：2级。6.2.3压电加速度计：满足JJG233-2008压电加速度计检定规程要求的工作加速度计。6.2.4试块三块a）固有振动频率分别约为2000Hz、3000 Hz、6000 Hz；b）几何尺寸：100mm100mm400mm；c）试块材质均匀，外观平整光滑。7 校准项目和校准方法7.1 校准项目动弹仪的校准项目见表1表1动弹仪校准项目一览表序号校准项目1发射频率误差2频率测量误差3重复性4动弹性模量误差7.2 校准方法7.2.1 安装位置7.2.1.1 横振测试模式时的激励换能器和接收换能器安装位置把激励换能器、接收换能器与主机连接好。试块水平放置在2cm厚的泡沫上，成型面应向上。将激振换能器的测头轻轻地压在试块长边侧面中线的1/2处，接收换能器的测头轻轻地压在试块长边侧面中线距端面5mm处。在激振换能器和接收换能器的测头接触试块前宜在测量部位与试块接触面涂一薄层黄油或凡士林作为耦合介质，测量部位压力的大小以不出现噪音为宜。将压电加速度计与接收换能器对称安装（如图1所示）。试 块213电荷放大器动态信号分析仪动弹仪1-压电加速度计 2-激励换能器 3-接收换能器图1 发射频率误差校准示意图（横振测量模式）7.2.1.2 纵振测试模式时激励换能器和接收换能器安装位置（如适用）对于具有纵振测试模式的动弹仪，在进行纵振测试模式校准时将激振换能器和接收换能器的测头分别轻轻地压在试块两端中心位置，在激振换能器和接收换能器的测头接触试块前宜在测量部位与试块接触面涂一薄层黄油或凡士林作为耦合介质，测量部位压力的大小以不出现噪音为宜。将压电加速度计安装在接收换能器一端（如图2所示）。试 块1电荷放大器动态信号分析仪动弹仪321-压电加速度计 2-激励换能器 3-接收换能器图2 发射频率误差校准示意图（纵振测量模式）7.2.2 发射频率误差按7.2.1要求安装，将动弹仪开机并按使用说明书规定时间预热，测量模式设置为手动模式，手动调整频率，分别选取五个不同频率点，（通常测量频率点的选择应包含测量范围上限和下限以及1500 Hz、2000 Hz，3000 Hz），任选一试块，在不同频率下用动态信号分析仪测量发射频率。由公式（3）计算发射频率误差，取误差最大值作为发射频率相对误差。 （3）式中：-动弹仪发射频率相对误差，%； -动弹仪发射频率，Hz；-实际测量频率，Hz。7.2.3 频率测量误差按7.2.1要求，如图1或图2（如适用）所示连接标准器和被校动弹仪，将动弹仪调整为自动模式运行。同时设置动态信号分析仪为FFT模式，采用平顶窗，测量平均次数为1000。启动动弹仪分别对三块试块进行自动测量，分别记录由动态信号分析仪测出的共振频率和动弹仪测出的共振频率。由公式（4）计算频率测量相对误差，取三者最大值为频率测量相对误差。 （4）式中：-动弹仪频率测量相对误差，%； -动弹仪测定的共振频率，Hz；-动态信号分析仪测量的共振频率，Hz。7.2.4 重复性依照7.2.1要求，选择固有频率约为2000Hz的试块，如图3安装动弹仪激励换能器和接收换能器，使其与试块良好耦合。动弹仪在自动模式下测出试块的共振频率。重复测量3次按公式（5）计算重复性。 （5）式中：-重复性； 、-三次测量中共振频率的最大值、最小值，Hz； -三次共振频率测量值的平均值，Hz。7.2.5 动弹性模量误差选择固有频率约为2000Hz的试块，按图3所示连接试块和被校动弹仪，依照7.2.1要求安装动弹仪激励换能器和接收换能器，使其与试块良好耦合。将动弹仪调整为自动模式运行，记录动弹仪测得的共振频率，由公式（1）或公式（2）（如适用）计算得到理论动弹性模量，按公式（6）计算动弹性模量示值误差。 （6）式中：-动弹仪动弹性模量相对误差，%； -动弹仪测定的动弹性模量，GPa；-计算得到的理论动弹性模量，GPa。试 块试 块1动弹仪212动弹仪1-接收换能器 2-激励换能器a) 横振测量模式 b）纵振测量模式图3动弹性模量误差校准连接示意图 8 校准结果表达8.1校准数据处理所有的数据应先计算后修约,出具的校准数据均保留二位小数。8.2 校准证书 动弹仪经校准后出具校准证书，校准证书应包括的信息及推荐的校准证书内页格式见附录A。8.3 校准结果的不确定度评定 动弹仪的测量不确定度评定按JJF1059,其不确定度评定实例见附录B。9 复校时间间隔动弹仪复校时间间隔建议为1年。然而，复校时间间隔的长短取决于其使用情况，如环境条件、使用频率、测量对象等，因此，使用单位可根据实际使用情况自主决定复校的时间间隔。推荐的校准证书内容A.1 校准证书至少应包括以下信息:1. 标题：校准证书；2. 实验室名称和地址；3. 进行校准的地点（如果不在实验室内进行校准）；4. 证书或报告编号、页码及总页数；5. 送校单位的名称和地址；6. 被校准仪器名称：动弹仪；7. 被校准动弹仪的制造商、型号规格及编号；8. 校准所使用的计量标准名称及有效期；9. 本规范的名称及编号和对本规范的任何偏离、增加或减少的说明；10. 校准时的环境情况；11. 校准项目的校准结果；12. 示值误差校准结果的测量不确定度；13. 校准人签名，核验人签名，批准人签名；14. 校准证书签发日期；15. 复校时间间隔的建议；16. 未经校准实验室书面批准，不得部分复制校准证书。A.2 推荐的动弹仪校准证书的内页格式见图表A.1 表A.1校准证书的内页格式 校 准 结 果 共 页 第 页一、发射频率误差：二、频率测量误差：三、重复性：四、动弹性模量误差：校准结果的不确定度：校准的环境条件：温度： 相对湿度： 附录B动弹仪频率测量误差校准结果的不确定度评定实例动弹仪频率测量误差的校准是用动态信号分析仪测出的共振频率和动弹仪测出的共振频率进行比较，通过计算确定其共振频率测量是否准确。B.1 数学模型 动弹仪共振频率测量误差由公式（B1）计算得到 = （B1）式中： 被校动弹仪共振频率测量误差； 被校动弹仪共振频率示值； 共振频率标准值。B.2 方差和灵敏系数 = = 1 = = 1 = B.3 A类标准不确定度评定在正常工作条件下，对同一试块的共振频率重复测量10次。测得的共频率分别为2174 Hz 、2174 Hz、2174 Hz、2175 Hz、2175 Hz、2174 Hz、2174 Hz、2174 Hz、2175 Hz、2173 Hz，其单次实验标准差为：s=0.63 Hzu1=s=0.63 Hz所以，=0.63/2174.2=0.03%B.4 B类标准不确定度评定B.4.1 动态信号分析仪FFT分析仪分辨力引入的不确定度分量 共振频率测量中使用的FFT分析仪分辨力为8Hz，分布区间的半宽为4 Hz，按服从均匀分