第四讲仪器的检验与率定

1、1 1、 传感器的标定与方法传感器的标定与方法 2、 监测仪器的现场检验与率定监测仪器的现场检验与率定 3、 差阻式仪器的现场检验与率定差阻式仪器的现场检验与率定 4、振弦式仪器的现场检验与率定、振弦式仪器的现场检验与率定 5、仪器的防水性能的检验、仪器的防水性能的检验 6、电缆的检验、电缆的检验 第四讲第四讲 仪器的现场检验与率定仪器的现场检验与率定 从岩土工程监测看，内观法建立的测试系统都需要应 用传感器，将输入的非电量的物理量（与位移、变形、力、 压力等）转换为与之有确定对应关系的电量输出（如电流、 电压、电阻、电容、频率等），以便测量、记录、处理物 理量的变化。根据传感器的定义，这种转

2、换是按照一定规 律进行的，输入与输出之间有明确的对应关系，且满足一 定的精度要求。 1、在传感器制造完成后，需要给定一系列已知的物 理量来确定输入与输出的关系(率定卡片含率定数据、 图表及方程）及确定是否满足精度要求（合格证）。 2、现场使用根据测定的电量变化，根据率定卡片给 定的对应关系计算观测物理量。 第第1节节 传感器的标定与方法传感器的标定与方法 第第1节节 传感器的标定与方法传感器的标定与方法2 传感器的标定 calibration：是指在明确传感器 输入与输出关系的前提下，利用某种标准器具对传感器 进行标度，通过试验建立输入与输出之间的关系，并检 验仪器性能及参数的过程。 标定曲线

3、：标定试验结果反映的传感器或测试系统输 入x与输出y之间关系的曲线。 标定曲线可以是线性的， 也可是非线性的，但必须是单调和一一对应的。 标定系数：根据标定曲线拟合或回归后，得到的传感 器输入与输出之间的数学表达式中的常数项。 5000 5700 6400 7100 7800 8500 05101520253035 水头(m)水头(m) 读数读数 进程回程回归值 一般来讲，对新研制或生产的传感器进行全面的技术验一般来讲，对新研制或生产的传感器进行全面的技术验 定，称为标定；将传感器在使用中或存储后进行的性能复测，定，称为标定；将传感器在使用中或存储后进行的性能复测， 称为校准，有时也称为检验。

4、称为校准，有时也称为检验。 传感器标定的原则：传感器标定的原则： 1、标定需要有、标定需要有长期稳定且精度高的基准长期稳定且精度高的基准； 2、精度的传递精度的传递：标定传感器时必须要有比被标定的传感器：标定传感器时必须要有比被标定的传感器 精度高的标准器，而该标准的精度还需要精度高的标准器，而该标准的精度还需要比它精度更高比它精度更高的标的标 准器进行定期的标定。准器进行定期的标定。 3、工作环境的一致性工作环境的一致性：传感器标定时的工作环境（如温度、：传感器标定时的工作环境（如温度、 湿度、气压、电压）等应与传感器使用时的工作环境基本一湿度、气压、电压）等应与传感器使用时的工作环境基本一

5、 致。如：室温（致。如：室温（205）、相对湿度）、相对湿度85、大气压力、大气压力 （101308 7998）pa。 4 4、标定的分级（分档标定的分级（分档）：标定应分级进行，在全量程范围）：标定应分级进行，在全量程范围 内应至少内应至少分分5 51010个测点个测点，测点间距基本一致。，测点间距基本一致。 第第1节节 传感器的标定与方法传感器的标定与方法3 第第1节节 传感器的标定与方法传感器的标定与方法4 标定的目的：标定的目的：1、找出输入、输出之间的对应关系（包、找出输入、输出之间的对应关系（包 括数据、图表、方程、率定系数及影响系数）括数据、图表、方程、率定系数及影响系数） 2、

6、检验传感器的性能指标及传递特性是否满足要求。、检验传感器的性能指标及传递特性是否满足要求。 包括：量程、分辨率、精度、稳定性及传递特性（非线性包括：量程、分辨率、精度、稳定性及传递特性（非线性 度、滞后、重复性），参照已制定的标准，判断传感器是度、滞后、重复性），参照已制定的标准，判断传感器是 否合格。否合格。 复习：复习： 线性度：线性度：标定曲线与理想直线的接近程度。理想直线可用最小标定曲线与理想直线的接近程度。理想直线可用最小 二乘法近似求得，若标定曲线与理想直线的最大偏差为二乘法近似求得，若标定曲线与理想直线的最大偏差为b，全量程为，全量程为a， 则线性度为则线性度为b/a100。 重

7、复性：重复性：标定过程可能分几个循环过程，进程或回程中在同一输标定过程可能分几个循环过程，进程或回程中在同一输 入时，输出的最大差值与全量程的百分比。入时，输出的最大差值与全量程的百分比。 滞后滞后 (滞迟性、回程误差）滞迟性、回程误差）：在相同测试条件下，当输入从小到：在相同测试条件下，当输入从小到 大变换到反向的行程中，对同一输入值所得到的两个输出值之间的最大变换到反向的行程中，对同一输入值所得到的两个输出值之间的最 大差值与全量程的百分比。大差值与全量程的百分比。 传感器标定（率定）的基本方法：传感器标定（率定）的基本方法： a 利用标准设备产生已知的标准值（如标准力、压力、利用标准设备

8、产生已知的标准值（如标准力、压力、 位移等）作为输入量，输入到待标定的传感器中，得到传位移等）作为输入量，输入到待标定的传感器中，得到传 感器的输出量，然后将传感器的输出量与输入的标准量作感器的输出量，然后将传感器的输出量与输入的标准量作 比较，从而得到标定曲线。比较，从而得到标定曲线。 如给弹簧秤加如给弹簧秤加标准砝码标准砝码进行标定。进行标定。 b 用一个标准的测试系统，去观测未知的被测物理用一个标准的测试系统，去观测未知的被测物理 量，再用待标定的传感器测量同一被测物理量，将两个结量，再用待标定的传感器测量同一被测物理量，将两个结 果进行比较，得到传感器的标定曲线。果进行比较，得到传感器

9、的标定曲线。 如用如用天平天平和弹簧秤同时观测一系列重物，一一对应形和弹簧秤同时观测一系列重物，一一对应形 成标定曲线。成标定曲线。 第第1节节 传感器的标定与方法传感器的标定与方法5 第第2 2节节 监测仪器的现场检验与率定监测仪器的现场检验与率定 监测工程（监测工程（instrumentation works) 的主要环节的主要环节 1、监测设计、监测工程招投标、合同签订等、监测设计、监测工程招投标、合同签订等 2、仪器的采购、运输、储存、保管、仪器的采购、运输、储存、保管 3、仪器的现场检验与率定、仪器的现场检验与率定 4、仪器安装的土建施工（如钻孔等）、仪器安装的土建施工（如钻孔等）

10、5、仪器的安装、埋设、调试、保护等、仪器的安装、埋设、调试、保护等 6、初读数的取得与相关记录，、初读数的取得与相关记录， 7、日常观测、巡视与记录，随工程进展的电缆铺设、日常观测、巡视与记录，随工程进展的电缆铺设 8、资料整理分析与信息反馈、资料整理分析与信息反馈 9、工程竣工资料与运行期自动化监测的实施、工程竣工资料与运行期自动化监测的实施 岩土工程监测一般选用有多年生产历史及多个工程实践岩土工程监测一般选用有多年生产历史及多个工程实践 应用实例的正规仪器厂家的仪器设备，仪器出厂时都进行了应用实例的正规仪器厂家的仪器设备，仪器出厂时都进行了 各项检验与标定，并附有标定卡片及合格证。各项检验

11、与标定，并附有标定卡片及合格证。 但从仪器出厂到安装前还有运输、储存等环节，仪器的但从仪器出厂到安装前还有运输、储存等环节，仪器的 性能可能会发生变化。性能可能会发生变化。 岩土工程内部监测岩土工程内部监测中，中，监测仪器大多在隐蔽的工作环境监测仪器大多在隐蔽的工作环境 下长期运行。仪器一旦安装埋设之后，一般无法再进行检修下长期运行。仪器一旦安装埋设之后，一般无法再进行检修 和更换。因此，对所有将要埋设的仪器必须在现场进行全和更换。因此，对所有将要埋设的仪器必须在现场进行全 面的检验和率定。其主要的任务是：面的检验和率定。其主要的任务是： (1)(1)校核仪器出厂参数的可靠性。校核仪器出厂参数

12、的可靠性。 (2)(2)检验仪器工作的稳定性，以保证仪器性能长期稳定。检验仪器工作的稳定性，以保证仪器性能长期稳定。 (3)(3)检验仪器在搬运过程中是否损坏。检验仪器在搬运过程中是否损坏。 第第2 2节节 监测仪器的现场检验与率定监测仪器的现场检验与率定2 2 现场的常规检验： 监测仪器运到现场必须检验，常规检验的内容是：监测仪器运到现场必须检验，常规检验的内容是： (1)(1)出厂时仪器资料参数卡片是否齐全，仪器数量与发货出厂时仪器资料参数卡片是否齐全，仪器数量与发货 单是否一致。单是否一致。 (2)(2)外观检查。仔细查看仪器外部有无损伤痕迹，锈斑等。外观检查。仔细查看仪器外部有无损伤痕

13、迹，锈斑等。 (3)(3)用万用表测量仪器线路有无断线。用万用表测量仪器线路有无断线。 (4)(4)用兆欧表测仪器本身的绝缘是否达到出厂值。用兆欧表测仪器本身的绝缘是否达到出厂值。 (5)(5)用二次仪表试测一下仪器测值是否正常。用二次仪表试测一下仪器测值是否正常。 经检验，苦有上述缺陷者暂放一边，待以后详查。经检验，苦有上述缺陷者暂放一边，待以后详查。 如发现有缺陷的仪器较多应退货或向厂商交涉处理。如发现有缺陷的仪器较多应退货或向厂商交涉处理。 第第2 2节节 监测仪器的现场检验与率定监测仪器的现场检验与率定3 3 监测仪器的监测仪器的性能检验性能检验包括（一般指差阻式仪器）：包括（一般指差

14、阻式仪器）： 1、力学性能检验：变形（受力）与仪器输出的关系、力学性能检验：变形（受力）与仪器输出的关系 如：端基线性度检验、非直线度检验；如：端基线性度检验、非直线度检验； 不重复性检验、最小读数（分辨率）检验不重复性检验、最小读数（分辨率）检验 2、温度性能检验：含、温度性能检验：含0电阻检验、温度系数检验等电阻检验、温度系数检验等 3、防水性能检验、防水性能检验 4、绝缘性能检验、绝缘性能检验 4、长期稳定性检验、长期稳定性检验 5、其它性能检验等。、其它性能检验等。 第第2 2节节 监测仪器的现场检验与率定监测仪器的现场检验与率定4 4 第第2 2节节 监测仪器的现场检验与率定监测仪器

15、的现场检验与率定5 5 一般对重要的监测工程，监测实施单位应在施工现场组一般对重要的监测工程，监测实施单位应在施工现场组 建建监测试验室监测试验室，配备必要的仪器设备，在仪器安装埋设前对，配备必要的仪器设备，在仪器安装埋设前对 其进行检验和率定。一般需要配备的其进行检验和率定。一般需要配备的检验率定设备检验率定设备包括：包括： 1、万用电表、兆欧表、万用电表、兆欧表m、百分表、千分表、水银温度计、百分表、千分表、水银温度计、 湿度计、标准压力表、保温桶等通用仪表、设备。湿度计、标准压力表、保温桶等通用仪表、设备。 2、专用率定设备：大校正仪、小校正仪、一级活塞式压力、专用率定设备：大校正仪、小

16、校正仪、一级活塞式压力 计、压力率定罐、万能材料试验机等。计、压力率定罐、万能材料试验机等。 3、二次仪表：比例电桥、频率计及其他读数装置。、二次仪表：比例电桥、频率计及其他读数装置。 4、工具：扳手、钳子、起子、砝码、磁性表座等。、工具：扳手、钳子、起子、砝码、磁性表座等。 5、附件及材料：垫片、液压油、纯净水、记录表等。、附件及材料：垫片、液压油、纯净水、记录表等。 大、小校正仪大、小校正仪 活塞式压力计活塞式压力计 材料试验机材料试验机恒温水浴恒温水浴压力罐压力罐 专业的率定设备专业的率定设备 位移传感器的率定 第第3 3节节 差阻式仪器的现场检验与率定差阻式仪器的现场检验与率定 3 3

17、、1 1 概述概述 目前我国使用的差动电阻式仪器主要有：大小应变计、钢目前我国使用的差动电阻式仪器主要有：大小应变计、钢 筋计、测缝计、渗压计、温度计、应力计、土压计等，二次筋计、测缝计、渗压计、温度计、应力计、土压计等，二次 仪表均为仪表均为水工比例电桥水工比例电桥。现场检验的内容包括力学性能检验、。现场检验的内容包括力学性能检验、 温度性能检验、防水性能检验、绝缘性能检验等。率定的内温度性能检验、防水性能检验、绝缘性能检验等。率定的内 容有：最小读数容有：最小读数( (f f ) )、温度系数、温度系数( () )等。等。 a a、试验条件：、试验条件：参比工作条件参比工作条件 室温稳定室

18、温稳定 湿度小于湿度小于8080。 b b、设备、设备：如前述校正仪、压力计、试验机、比例电桥等。：如前述校正仪、压力计、试验机、比例电桥等。 c c、注意事项、注意事项： a a、应将仪器在参比工作条件下预先置放、应将仪器在参比工作条件下预先置放24h24h以上；以上； b b、将仪器安放在检验装置上时应控制电阻比的变化不大于、将仪器安放在检验装置上时应控制电阻比的变化不大于 20200.010.01。 c c、检验前，应在测量范围上下限的、检验前，应在测量范围上下限的1.21.2倍内预先拉压循环倍内预先拉压循环3 3 次以上，直至测值稳定。次以上，直至测值稳定。 第第3节节 差阻式仪器的现

19、场检验与率定差阻式仪器的现场检验与率定 d、率定的分档、率定的分档：按不同仪器在仪器量程范围内确定测：按不同仪器在仪器量程范围内确定测 点数，使各测点的测值间距相等。点数，使各测点的测值间距相等。 如：应变计可分为如：应变计可分为79档，间距档，间距0.200.40mm 钢筋计可分为钢筋计可分为69档，间距档，间距2540mpa 压应力计可分为压应力计可分为6档，间距档，间距0.51.0mpa 测缝计可分为测缝计可分为712档，间距档，间距1.0mm 渗压计可分为渗压计可分为69档，间距档，间距20200kpa 锚索测力计可按量程的锚索测力计可按量程的10进行分档检验。进行分档检验。 温度计可

20、考虑按温度计可考虑按0、35、70进行检验进行检验 仪器的温度效应可按仪器的温度效应可按0、20、40进行检验进行检验 第第3节节 差阻式仪器的现场检验与率定差阻式仪器的现场检验与率定 3.2 差阻式仪器检验的计算：差阻式仪器检验的计算： a、端基线性度检验：、端基线性度检验：1 先将仪器下行至下限值（如应变计的压缩），量测电阻比之后，逐档先将仪器下行至下限值（如应变计的压缩），量测电阻比之后，逐档 上行，每档测试全程共测得上行，每档测试全程共测得n个电阻比，再向下逐档测试个电阻比，再向下逐档测试n个电阻比，共个电阻比，共 完成完成3个循环，计算如下指标：个循环，计算如下指标： 1）各点电阻比

21、总平均值：）各点电阻比总平均值：z a, i(zu,i+zd,i)/2 zu,i- i档上行测值平均，档上行测值平均， zd,i-i档下行测值平均档下行测值平均 2）各档测点的理论值计算：）各档测点的理论值计算：z t， ， i = z i /(n-1) +z a， ，i i- 测点序号（测点序号（0-n-1), z -量程上下限各自量程上下限各自6次测值平均值之差。次测值平均值之差。 3）各测点电阻比测值的偏差计算：）各测点电阻比测值的偏差计算：i z a, i z t， i 4）仪器端基线性度误差仪器端基线性度误差计算公式：计算公式： a 1 = 1/z100 ， 1-取取i的最大值的最大

22、值。 lmax x y 0 （a） lmax x y 0 （b） +lmax x y 0 （c） -lmax 图22-1 传感器的拟合曲线 第第3节节 差阻式仪器的现场检验与率定差阻式仪器的现场检验与率定 b b、非直线度、非直线度 a a2 2 的检验 的检验 a2 = 2/z100 2为每一循环中，各测点上行及下行两个电阻比测值之间的偏差最大值。为每一循环中，各测点上行及下行两个电阻比测值之间的偏差最大值。 c c、不重复性误差、不重复性误差a a3 3的检验：的检验： a3 = 3/z100 3为三次循环中各测点上行及下行的各自三个电阻比测值之间的偏差最大值。为三次循环中各测点上行及下行

23、的各自三个电阻比测值之间的偏差最大值。 d d、最小读数、最小读数 f f 的检验：的检验： 相当于率定系数，对差阻式仪器，最小读数相当于率定系数，对差阻式仪器，最小读数f为全量程的物理量变化除以为全量程的物理量变化除以 全量程的电阻比输出全量程的电阻比输出z 。如：。如： 应变计应变计 ：f l/l1/ z 其中其中l为全量程的变形量为全量程的变形量mm，l为应变计的标距为应变计的标距mm。 第第3节节 差阻式仪器的现场检验与率定差阻式仪器的现场检验与率定 最小读数最小读数 f 的检验：的检验： 钢筋计：钢筋计：fp/a1/z p-检验时的最大拉力检验时的最大拉力n, a-钢筋计截面积钢筋计

24、截面积cm2 测缝计：测缝计：f l/ z l-全量程的变形量全量程的变形量mm 渗压计：渗压计：fp/z p-检验时的最大压强检验时的最大压强kpa 最小读数最小读数f的误差计算：的误差计算：a f（ f t f i）/ ft f t 、 f i 分别为分别为 厂家和用户检验的厂家和用户检验的 f 值。值。 e e、 差阻式仪器的误差限要求差阻式仪器的误差限要求： 项目项目a1a2a3a f 限差限差2113 第第3节节 差阻式仪器的现场检验与率定差阻式仪器的现场检验与率定 3.3 3.3 差阻式仪器的温度性能检验：差阻式仪器的温度性能检验： 主要设备：双层保温桶、标准水银温度计、恒温水浴和

25、水银导电表、主要设备：双层保温桶、标准水银温度计、恒温水浴和水银导电表、 水工比例电桥、水工比例电桥、500v500v直流兆欧表等。直流兆欧表等。 a、注意事项： 1）试验）试验0电阻时，仪器之间需铺电阻时，仪器之间需铺810cm厚、厚、 直径小于直径小于3cm的碎冰层，保证仪器在的碎冰层，保证仪器在0情况下情况下 恒温恒温2h，测值稳定。，测值稳定。 2）试验温度系数时，仪器要侵入水下）试验温度系数时，仪器要侵入水下5cm，保，保 证温度变化在证温度变化在0.1以内恒温以内恒温1h，测值稳定。，测值稳定。 3）应在测记温度和电阻的同时，测量仪器的）应在测记温度和电阻的同时，测量仪器的 电阻比

26、及绝缘电阻。电阻比及绝缘电阻。 4）、分档如下：温度计：）、分档如下：温度计：0、35、70 差阻式仪器：差阻式仪器：0、20、40、60(渗压计渗压计 除外）除外） 第第3节节 差阻式仪器的现场检验与率定差阻式仪器的现场检验与率定 b、 试验步骤试验步骤 1)将若干冰块敲碎，冰块小于将若干冰块敲碎，冰块小于30mm备用。备用。 2)恒温水浴底均匀铺满碎冰，厚恒温水浴底均匀铺满碎冰，厚100mm，把仪器横卧在，把仪器横卧在 冰上，仪器与浴壁不能接触，再覆盖冰上，仪器与浴壁不能接触，再覆盖100mm厚的碎冰，仪厚的碎冰，仪 器电线线按上电桥的接线柱，把温度计插入冰中。向放好器电线线按上电桥的接线

27、柱，把温度计插入冰中。向放好 仪器的碎冰槽内注入自来水，水与冰的比例为仪器的碎冰槽内注入自来水，水与冰的比例为3：7左右，左右， 恒温恒温2h以上。以上。 3)0电阻测定每隔电阻测定每隔10分钟读一次温度和电阻值。并记下分钟读一次温度和电阻值。并记下 测值。连续三次读数不变后，结束测值。连续三次读数不变后，结束0试验。得到零度时的试验。得到零度时的 电阻值电阻值(ro)。 4)再加入水或温水，搅动使温度升到再加入水或温水，搅动使温度升到10左右，恒温左右，恒温30 分钟。保持分钟。保持10分钟读一次温度和电阻。连续测读了三次，分钟读一次温度和电阻。连续测读了三次， 结束该级温度测试。再加入温水

28、搅匀，使温度保持恒温后结束该级温度测试。再加入温水搅匀，使温度保持恒温后 读数。按上述办法，测四级。读数。按上述办法，测四级。 温度系数温度系数的计算：的计算： 式中式中 t i各级实测温度，各级实测温度，； r i各级实测电阻值，各级实测电阻值，； ro零度电阻值，零度电阻值，。 温度温度t的汁算：的汁算： t=a（r1-r0） 式中式中 r1计算温度时用的电阻值，计算温度时用的电阻值，； n i i n i i rr t 1 0 1 )( 第第3节节 差阻式仪器的现场检验与率定差阻式仪器的现场检验与率定 3.3 差阻式仪器的温度性能检验：差阻式仪器的温度性能检验： 1、 在进行温度试验时应

29、测量仪器的绝缘电阻值，绝缘电阻值应在进行温度试验时应测量仪器的绝缘电阻值，绝缘电阻值应 大于大于50m。 2、试验结果：温度计的计算温度与实测值的误差应小于、试验结果：温度计的计算温度与实测值的误差应小于0.3,差差 阻式仪器的计算温度与实测值的误差应小于阻式仪器的计算温度与实测值的误差应小于0.5。 a a、差阻式应变计的现场率定、差阻式应变计的现场率定 (1)(1)率定设备及工具：大小校正仪各率定设备及工具：大小校正仪各1 1台，活动搬手台，活动搬手2 2把，尖咀钳把，尖咀钳1 1把，把， 起子起子1 1把，磁性表座把，磁性表座2 2个、千分表个、千分表2 2个、记录表。个、记录表。 3.

30、4 差阻式仪器的现场率定实例：差阻式仪器的现场率定实例： ( (2)2)率定准备率定准备：在记录表中填好日期、仪器名称、仪器编号、率定人名。：在记录表中填好日期、仪器名称、仪器编号、率定人名。 按仪器芯线颜色接入水工比例电桥的接线柱，测量自由状态电阻比及电阻按仪器芯线颜色接入水工比例电桥的接线柱，测量自由状态电阻比及电阻 值。将大应变计放入校正仪两夹具中，用扳手旋紧螺丝将两端凸缘夹紧。值。将大应变计放入校正仪两夹具中，用扳手旋紧螺丝将两端凸缘夹紧。 拧螺丝时，四颗要同时缓慢地进行，边紧螺丝边监视电阻比的变化。仪器拧螺丝时，四颗要同时缓慢地进行，边紧螺丝边监视电阻比的变化。仪器 夹紧时，电阻比读

31、数与自由状态下电阻比之差值应小于夹紧时，电阻比读数与自由状态下电阻比之差值应小于2020。否则，放松后。否则，放松后 重按上述进行。而后，将千分表固定支座内夹紧，但须注意让千分表活动重按上述进行。而后，将千分表固定支座内夹紧，但须注意让千分表活动 伸缩杆能自由移动为限。移动干分表支座，使千分表活动杆顶住仪器端面，伸缩杆能自由移动为限。移动干分表支座，使千分表活动杆顶住仪器端面， 并顶压并顶压0.25mm0.25mm之后固定千分表支座，转动表盘使长针指零。摇动校正仪之后固定千分表支座，转动表盘使长针指零。摇动校正仪 手柄，对仪器预拉手柄，对仪器预拉0.15mm0.15mm，回零再压，回零再压0.

32、25mm0.25mm。这样往返。这样往返3 3次之后，可正式进次之后，可正式进 行率定行率定。 (3)(3)正式率定正式率定：开始时，千分表盘上的小针指：开始时，千分表盘上的小针指0.05(mm)0.05(mm)，长针指零。，长针指零。 摇动校正仪手柄，每拉摇动校正仪手柄，每拉0.05(mm)0.05(mm)读一次电阻比，并记入表读一次电阻比，并记入表4 41 1内。拉三次内。拉三次 后反摇手柄分级拉压。每级仍为后反摇手柄分级拉压。每级仍为0.05mm0.05mm读一次。再继续反摇手柄，使仪器读一次。再继续反摇手柄，使仪器 压压0.05(mm)0.05(mm)读一次电阻比，照此继续使仪器压至读

33、一次电阻比，照此继续使仪器压至0.25mm0.25mm后又分级退压直到后又分级退压直到 回零。完成三个循环的率定，即可结束该支应变计的率定。取下仪器，测回零。完成三个循环的率定，即可结束该支应变计的率定。取下仪器，测 量率定后自由状态电阻比及电阻值。小应变计率定步骤同上，拉伸范围为量率定后自由状态电阻比及电阻值。小应变计率定步骤同上，拉伸范围为 0.06mm0.06mm，压缩范围为，压缩范围为0.12mm0.12mm。 3.4 差阻式仪器的现场检验实例应变计：差阻式仪器的现场检验实例应变计： (4)4)率定后最小读数的计算：率定后最小读数的计算： 式中式中 ll拉压全量程的变形量，拉压全量程的

34、变形量，mmmm； l l应变计标距长度，应变计标距长度，mmmm； zmaxzmax拉伸至最大长度时的电阻比，拉伸至最大长度时的电阻比，0.01%0.01%； zminzmin压缩到最小长度时的电阻比，压缩到最小长度时的电阻比，0.01%0.01%。 率定结果，率定结果，f f值与厂家比较相差小于值与厂家比较相差小于3%3%认为合格。认为合格。 (5)(5)直线性直线性a a的计算：的计算： a a = = 式中式中 zmaxzmax实测电阻比最大级差，实测电阻比最大级差，0.01%0.01%； zminzmin实测电阻比最小级差，实测电阻比最小级差，0.01%0.01%。 若若a a6(6

35、(0.01%)0.01%)为合格。为合格。 测缝计、位移计的率定与应变计相同，但标准器换为百分表，分档测缝计、位移计的率定与应变计相同，但标准器换为百分表，分档 根据仪器量程确定。根据仪器量程确定。 ）（ minmax zzl l f 3.4 差阻式仪器的现场检验实例应变计：差阻式仪器的现场检验实例应变计： minmax zz 3.4 差阻式仪器的现场检验实例钢筋计：差阻式仪器的现场检验实例钢筋计： (二二)钢筋计率定钢筋计率定 钢筋计的率定有最小读数的率定，温度率定，防水检验等。钢筋计的率定有最小读数的率定，温度率定，防水检验等。 1最小读数率定最小读数率定 (1)率定的设备及工具。主要设备

36、为万能材料试验机。率定的设备及工具。主要设备为万能材料试验机。 (2)率定步骤：率定步骤：1)把仪器电线按芯线颜色接到水工比例电桥的接线柱上。把仪器电线按芯线颜色接到水工比例电桥的接线柱上。 测量钢筋计的自由状态电阻比及电阻值。测量钢筋计的自由状态电阻比及电阻值。 2)将钢筋计与拉压接手相连。两端夹在万能材料试验机上。将钢筋计与拉压接手相连。两端夹在万能材料试验机上。 3)由万能材料试验机的工作人由万能材料试验机的工作人 员操作。按仪器规格决定最大拉员操作。按仪器规格决定最大拉 力，分力，分45级预拉，退零，重复级预拉，退零，重复 三次。三次。 4)等分等分45级拉到最大拉力后，级拉到最大拉力

37、后， 分级退回零处，每级都测读电阻分级退回零处，每级都测读电阻 比，记录。比，记录。 5)取下仪器，去掉接手，测取下仪器，去掉接手，测 量仪器的自由电阻比。量仪器的自由电阻比。 (3)直线性直线性a的计算：的计算： a = zmaxzmin 式中式中 zmax前级前级z值减后级值减后级z值之差的最大数，值之差的最大数，0.01%； zmin前级前级z位减后级位减后级z值之差的最小数，值之差的最小数，0.01%。 若若a6( 0.01%)为合格。为合格。 (4)重复性重复性a的计算：的计算：a为加荷卸荷两次率定过程同档位两个电阻比为加荷卸荷两次率定过程同档位两个电阻比 的最大差值的最大差值a6(

38、0.01%)为合格。为合格。 (5)最小读数最小读数f计算：计算： 式中式中 f最大拉力，最大拉力，kn； s钢筋计算标准断面面积，钢筋计算标准断面面积，cm ； zmax最大拉力时的电阻比，最大拉力时的电阻比，0.01%； zo拉力为拉力为0时电阻比，时电阻比，0.01%。 3.4 差阻式仪器的现场检验实例钢筋计：差阻式仪器的现场检验实例钢筋计： )( 0max zzs f f (1)率定设备及工具。率定设备及工具。 活塞式压力计或手摇油泵，活塞式压力计或手摇油泵，0.35级标准压力表，水工比例电桥，起子，级标准压力表，水工比例电桥，起子， 记录表。记录表。 (2)率定步骤：率定步骤： 1)

39、 在表格上填好校验日期、人员。将渗压计电缆按芯线颜色相应在表格上填好校验日期、人员。将渗压计电缆按芯线颜色相应 地接到水工比例电桥的接线住上，记好仪器编号，量测自由电阻和电阻比。地接到水工比例电桥的接线住上，记好仪器编号，量测自由电阻和电阻比。 2) 把渗压计进水口螺丝与油泵螺纹旋紧，必要时加止水垫圈，装上把渗压计进水口螺丝与油泵螺纹旋紧，必要时加止水垫圈，装上 压力表。油泵用干净的变压器油，排除油管内空气后与仪器连接。压力表。油泵用干净的变压器油，排除油管内空气后与仪器连接。 3.4 差阻式仪器的现场检验实例渗压计：差阻式仪器的现场检验实例渗压计： 3) 试压试压3个循环后，分个循环后，分4

40、-5级级 加压和减压，测读各级压力下的加压和减压，测读各级压力下的 电阻比，作三个循环后结束。电阻比，作三个循环后结束。 (3)计算最小读数计算最小读数(f )、计算直线、计算直线 性性a和重复性和重复性a，其计算方法与应，其计算方法与应 变计同。变计同。 水比工比例电桥率定水比工比例电桥率定 水工比例电桥是测定差动电阻式仪器的读数仪表，它的准确性直水工比例电桥是测定差动电阻式仪器的读数仪表，它的准确性直 接影响所测的精度，必须经常进行率定，最好每次观测前率定一次。接影响所测的精度，必须经常进行率定，最好每次观测前率定一次。 电桥率定器每年应送厂家鉴定一次。对电桥率定器每年应送厂家鉴定一次。对

41、sbqsbq4 4型一类的电桥率定方法型一类的电桥率定方法 可采用率定器法和简易法两种进行；对可采用率定器法和简易法两种进行；对sqsq2 2型一类的数字电桥的率定型一类的数字电桥的率定 可参照说明书。可参照说明书。 率定器法率定（电桥率定器）率定器法率定（电桥率定器） 3.4 差阻式仪器的现场检验实例差阻式仪器的现场检验实例 电桥率定器生成标准的电桥率定器生成标准的 电阻比及电阻值，用比电阻比及电阻值，用比 例电桥进行比测并计算例电桥进行比测并计算 误差，判断读数仪是否误差，判断读数仪是否 正常。正常。 第四节第四节 振弦式仪器的现场检验与率定振弦式仪器的现场检验与率定 振弦式仪器的现场检验

42、与率定项目、检验条件、设 备及检验方法与差阻式仪器基本相同，但测量仪表为频 率计，另外，差阻式仪器的最小读数 f 的检验在振弦时 仪器中改为灵敏度系数k的检验，另外，为反映物理量 与电量的线性关系，一般读数按频率模数记录。 电力行业标准混凝土坝安全监测技术规范中关于 钢弦式仪器的检验与国家标准振动钢弦式压力传感器 有不完全相同的地方，我们按国家考虑。 讲解中以多点位移计的现场检验为例，其他仪器的检 验基本类似，只是采取了率定设备不同，但计算方法及 过程是一样的。 工作直线的确定采取的是最小二乘法。 4、1 钢弦式多点位移计的现场常规检验 a、仪器到货后各部件的常规检查、仪器到货后各部件的常规检

43、查 资料的完备性检查：资料的完备性检查：仪器的型号、尺寸是否与设计或订货的一致，仪器的型号、尺寸是否与设计或订货的一致， 仪器出厂时的率定卡片是否齐全，是否有仪器说明书，仪器上是否仪器出厂时的率定卡片是否齐全，是否有仪器说明书，仪器上是否 有铭牌，仪器的出厂编号是否与率定卡片一致等内容。有铭牌，仪器的出厂编号是否与率定卡片一致等内容。 锚固部分的检查：锚固部分的检查：检查锚头数量、型号；检查锚头与测杆的联接是检查锚头数量、型号；检查锚头与测杆的联接是 否可靠；检查各锚头是否能正常工作；检查相关配件如密封环等是否可靠；检查各锚头是否能正常工作；检查相关配件如密封环等是 否完备。否完备。 测杆部分

44、的检查测杆部分的检查：检查各测杆长度是否与定货一致，检查测杆与传检查各测杆长度是否与定货一致，检查测杆与传 感器的联接是否可靠，检查测杆及护管是否有损伤。感器的联接是否可靠，检查测杆及护管是否有损伤。 测头组件的检查测头组件的检查：检查测头组件是否与定货一致（检查测头组件是否与定货一致（4点式和点式和6点式），点式）， 检查测头组件与传感器的联接与固定是否可靠，检查测头组件的引检查测头组件与传感器的联接与固定是否可靠，检查测头组件的引 出电缆，检查测头组件内的热敏电阻温度计是否正常。出电缆，检查测头组件内的热敏电阻温度计是否正常。 其它配件的检查其它配件的检查：是否有专用的安装工具，是否有专用

45、电缆接头，是否有专用的安装工具，是否有专用电缆接头， 是否有备用螺钉、密封环等。是否有备用螺钉、密封环等。 b位移传感器的常规检查位移传感器的常规检查 仪器的外观检查：仪器的外观检查：仔细检查仪器外部有无损伤痕迹、锈斑；引出的电缆仔细检查仪器外部有无损伤痕迹、锈斑；引出的电缆 是否有损伤等。每套是否有损伤等。每套bgk a-6型位移计有一支传感器内置有热敏电阻，引型位移计有一支传感器内置有热敏电阻，引 出的电缆为出的电缆为4芯，其余传感器不带温度热敏电阻的引出电缆为芯，其余传感器不带温度热敏电阻的引出电缆为2芯；进口的芯；进口的 美国美国geokon公司的公司的a-6型位移计已将热敏电阻内置于

46、型位移计已将热敏电阻内置于测头组件测头组件内，故位移内，故位移 传感器不再含有热敏电阻，引出的电缆均为传感器不再含有热敏电阻，引出的电缆均为2芯。芯。 仪器的电阻检查仪器的电阻检查：用万用表测量仪器的线路有无断线或短路；用欧姆表测用万用表测量仪器的线路有无断线或短路；用欧姆表测 定导线电阻是否合乎要求。在正常情况下，仪器引线之间的电阻在定导线电阻是否合乎要求。在正常情况下，仪器引线之间的电阻在 18010之间。之间。 仪器读数的常规检查仪器读数的常规检查：在运输过程中，在运输过程中，bgk a-6传感器的滑动杆上有一尼龙扎带传感器的滑动杆上有一尼龙扎带 定零位，一般传感器在零点位置便有输出读数

47、，部分传感器在滑动杆拉出定零位，一般传感器在零点位置便有输出读数，部分传感器在滑动杆拉出10mm左左 右便有输出读数，读数应在右便有输出读数，读数应在1600个数值以上；进口的个数值以上；进口的geokon a-6位移传感器的移位移传感器的移 动轴处于量程的动轴处于量程的50%，仪器到货在打开尼龙扎带前，传感器的读数应在，仪器到货在打开尼龙扎带前，传感器的读数应在50006000 个数值之间，当打开尼龙扎带后，将对中销子置于管上缺口时，读数应在个数值之间，当打开尼龙扎带后，将对中销子置于管上缺口时，读数应在 20003000个读数之间。个别仪器的读数可能会与上述数值有少量出入，一般不会个读数之

48、间。个别仪器的读数可能会与上述数值有少量出入，一般不会 对仪器质量有太大的影响，但测值明显偏高或偏低可能是仪器故障引起的。对仪器质量有太大的影响，但测值明显偏高或偏低可能是仪器故障引起的。 4、1 钢弦式多点位移计的现场常规检验 c、防水密封性检查：、防水密封性检查：geokon位移传感器经过完全密封并可在位移传感器经过完全密封并可在250psi的水的水 压环境下工作。本项检查将仪器浸泡在水中压环境下工作。本项检查将仪器浸泡在水中8小时，检查其读数是否正常小时，检查其读数是否正常 和稳定，无渗漏且读数正常的仪器为合格仪器。和稳定，无渗漏且读数正常的仪器为合格仪器。 d、稳定性检验（零点漂移检查

49、）：、稳定性检验（零点漂移检查）：将位移传感器的对中销子置于管上缺将位移传感器的对中销子置于管上缺 口，并放置在桌面上，在口，并放置在桌面上，在72小时内每小时内每8小时观测一次读数并记录，读数变小时观测一次读数并记录，读数变 化应小于化应小于0.25% fsr。（即。（即12个数值内）个数值内） 4、1 钢弦式多点位移计的现场常规检验 4、2 位移传感器的现场率定位移传感器的现场率定 主要率定设备和仪器主要率定设备和仪器：大应变计率定架、特制夹具、百分表和游标卡：大应变计率定架、特制夹具、百分表和游标卡 尺、磁性表座、频率计等。尺、磁性表座、频率计等。 率定分级率定分级：在：在100mm量程

50、范围内分为量程范围内分为10级，每级级，每级10mm。 率定过程：率定过程： 将位移传感器固定在大应变计率定架上的固定夹具上，将其移将位移传感器固定在大应变计率定架上的固定夹具上，将其移 动轴与率定架活动的夹具连接好，安装好磁性表座及百分表，摇动率动轴与率定架活动的夹具连接好，安装好磁性表座及百分表，摇动率 定架的手柄使传感器至满量程，然后反方向摇动手柄回零，重复定架的手柄使传感器至满量程，然后反方向摇动手柄回零，重复2次后次后 开始率定。开始率定。 按率定分级，从零点开始，摇动手柄使传感器的移动轴向外拉按率定分级，从零点开始，摇动手柄使传感器的移动轴向外拉 伸，每伸，每10mm用频率计读取仪

51、器的读数（读数值为用频率计读取仪器的读数（读数值为f2/1000，f为频率为频率 值）。值）。 当达到传感器的满量程后，反方向摇动手柄，使传感器的移动当达到传感器的满量程后，反方向摇动手柄，使传感器的移动 轴向内压缩。每轴向内压缩。每10mm用频率计读取仪器的读数到零点为止。用频率计读取仪器的读数到零点为止。 退回零点后，保持退回零点后，保持3分钟，测取零点读数，然后按、步骤进分钟，测取零点读数，然后按、步骤进 行下一个率定循环，位移传感器率定共进行两三个拉、压循环。行下一个率定循环，位移传感器率定共进行两三个拉、压循环。 率定结果的计算率定结果的计算 位移传感器由振弦传感单元及经过热处理的弹

52、簧组成，弹簧的一端连位移传感器由振弦传感单元及经过热处理的弹簧组成，弹簧的一端连 接在钢弦上，另一端连接在测杆（移动轴）上。当移动轴从传感器体中接在钢弦上，另一端连接在测杆（移动轴）上。当移动轴从传感器体中 拉出时，弹簧伸长引起钢弦的拉力增加从而引起其振动频率的变化，位拉出时，弹簧伸长引起钢弦的拉力增加从而引起其振动频率的变化，位 移的变化与振动频率的平方成正比。按移的变化与振动频率的平方成正比。按403型读数仪的显示，其读数值型读数仪的显示，其读数值r 为为f2/1000，f为钢弦的自振频率值。故位移与读数之间的换算公式为：为钢弦的自振频率值。故位移与读数之间的换算公式为： ui =c*（r

53、i -r0) 式中：式中： ui -i时刻的位移值（时刻的位移值（mm） c-率定系数（率定系数（mm/digit） ri -i 时的读数（ 时的读数（digit） r0-初始读数值（初始读数值（digit） 4、2 位移传感器的现场率定位移传感器的现场率定 将两个拉压率定循环的读数与对应位移值在将两个拉压率定循环的读数与对应位移值在u-r坐标坐标 系内，按率定过程可绘制系内，按率定过程可绘制4条校准曲线，将两次拉伸率定过条校准曲线，将两次拉伸率定过 程的读数平均，可得到进程平均校准曲线。将两次压缩率程的读数平均，可得到进程平均校准曲线。将两次压缩率 定过程的读数平均可得到回程平均校准曲线。定

54、过程的读数平均可得到回程平均校准曲线。 将两个率定循环的所有数据按最小二乘法回归，可得到将两个率定循环的所有数据按最小二乘法回归，可得到 位移传感器的工作特性直线：位移传感器的工作特性直线： r =a-b* u 其中：其中：a-最小二乘法直线的截距最小二乘法直线的截距 b-最小二乘法直线的斜率最小二乘法直线的斜率 在实际应用中，率定系数在实际应用中，率定系数c=1/b 4、2 位移传感器的现场率定位移传感器的现场率定 将零点时的多次读数平均得到零点输出读数将零点时的多次读数平均得到零点输出读数r0，将满量程时的多次读数，将满量程时的多次读数 平均得到满量程读数平均得到满量程读数rn，则，则额定

55、输出额定输出的读数差的读数差r r= r0- rn 位移传感器的特征指标的计算公式如下：位移传感器的特征指标的计算公式如下： 分辨率：分辨率： r=1 /r 100%fsr 非直线度：非直线度： l=fl /r 100%fsr 滞后误差：滞后误差： h=fh /r 100%fsr 不重复度：不重复度： r=fr /r 100%fsr 综合误差：综合误差： ec=fc /r 100%fsr 其中：其中：fl -平均校准曲线与工作直线偏差的最大值；平均校准曲线与工作直线偏差的最大值； fh -回程平均校准曲线与进程平均校准曲线，荷载相同测试点读数偏差的最大值；回程平均校准曲线与进程平均校准曲线，荷

56、载相同测试点读数偏差的最大值； fr -进程和回程重复校准时，各测试点读数偏差的最大值；进程和回程重复校准时，各测试点读数偏差的最大值； fc -进程平均校准曲线和回程平均校准曲线二者与工作直线偏差的最大值；进程平均校准曲线和回程平均校准曲线二者与工作直线偏差的最大值； 4、2 位移传感器的现场率定位移传感器的现场率定 4.3 位移传感器的现场验收标准位移传感器的现场验收标准 在现场检查的各项内容合格的情况下，位移传感器现在现场检查的各项内容合格的情况下，位移传感器现 场率定结果应满足如下验收标准：场率定结果应满足如下验收标准： 分分 辨辨 率：率： 0.05%fsr 不重复度：不重复度： 0

57、.50%fsr 滞后误差：滞后误差： 0.50%fsr 非直线度：非直线度： 0.50%fsr 综合误差：综合误差： 1.00%fsr； 另外，现场率定系数与厂家率定系数应进行比较另外，现场率定系数与厂家率定系数应进行比较， 一般情况下，两者之间的差别应小于一般情况下，两者之间的差别应小于3%。进口的。进口的 geokon a-6位移计传感器在比较率定结果时应将英制单位移计传感器在比较率定结果时应将英制单 位转换为公制单位。位转换为公制单位。 4.4 4.4 多点位移计的现场组装检查多点位移计的现场组装检查 位移计是通过长传递杆测量二点之间的相位移计是通过长传递杆测量二点之间的相 对位移量，现

58、场组装、埋设中任一环节未做好对位移量，现场组装、埋设中任一环节未做好 部将会带来较大的测量误差。有条件的工地最部将会带来较大的测量误差。有条件的工地最 好做组合后的率定工作，使安装后的传递杆变好做组合后的率定工作，使安装后的传递杆变 形对测值影响减小到最低程度。没有条件的工形对测值影响减小到最低程度。没有条件的工 地一般也要模拟现场条件组装一次，根据工地地一般也要模拟现场条件组装一次，根据工地 情况测试一下综合性能和检验组装效果，以免情况测试一下综合性能和检验组装效果，以免 发生失误。发生失误。 4 4、5 5 锚索测力计率定锚索测力计率定 锚索测力计是一个承载筒体，筒体内组装有差动电阻式锚索

59、测力计是一个承载筒体，筒体内组装有差动电阻式 传感器或弦式传感器。测力计的率定是标定筒体变形引起的传感器或弦式传感器。测力计的率定是标定筒体变形引起的 电阻比或钢弦频率的读数变化与荷载的关系，测定最小读数、电阻比或钢弦频率的读数变化与荷载的关系，测定最小读数、 灵敏度系数及温度修正系数，其率定方法要求如下：灵敏度系数及温度修正系数，其率定方法要求如下： (1)(1)测力计的率定，应选用相应量程的标准压力机。测力计的率定，应选用相应量程的标准压力机。 (2)(2)率定时，测力计的工作条件应与测力计的实际工作条率定时，测力计的工作条件应与测力计的实际工作条 件基本相同。带有专用传力板的测力计，应与

60、传力板组合在件基本相同。带有专用传力板的测力计，应与传力板组合在 一起进行率定。一起进行率定。 (3)(3)率定时，逐级加载和逐级卸载，循环三次。绘制仪器率定时，逐级加载和逐级卸载，循环三次。绘制仪器 读数与读数荷载值的关系曲线，并计算测力计的最小读数值读数与读数荷载值的关系曲线，并计算测力计的最小读数值 测试结果应满足直线性和重复性均应小于测试结果应满足直线性和重复性均应小于1%(f1%(fs)s)。 (4)(4)测力计应抽样在压力机上水平转动测力计应抽样在压力机上水平转动9090、180180、 270270。进行率定，检验其差值。当其最大差值超过。进行率定，检验其差值。当其最大差值超过1