路面材料强度试验仪校准规范

云南省地方计量技术规范

JJF（滇）XXX-20XX

路面材料强度试验仪校准规范

CalibrationSpecificationforPavementMaterialStrengthTester

20XX-XX-xx发布20XX-XX-xx实施

云南省市场监督管理局发布

JJF（滇）XXX-20XX

路面材料强度试验仪校准规范

1范围

本规范适用于路面材料强度试验仪（以下简称：路强仪）的校准。

2引用文件

JJG139《拉力、压力和万能试验机检定规程》

JJG455《工作测力仪检定规程》

JJF1001《通用计量术语及定义》

JJF1059.1《测量不确定度评定与表示》

JJF1134《专用工作测力机校准规范》

JJF1305《线位移传感器校准规范》

JT/T943《路面材料强度试验仪》

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计量单位

本规范使用的计量单位为国家法定计量单位：牛顿（N），毫米（mm），毫

米每分（mm/min）。

4概述

路强仪是一种多功能的公路路面材料实验仪器，是在规定的模式和加载速率

下，用于检测路面材料的压缩、弯曲、剪切等物理力学性能的试验仪器，由加载

装置、测量装置和控制装置组成。根据测力装置不同主要分两种，模拟指示装置

的测力环式（非力值计量单位）和数显指示装置的传感器式（力值计量单位）。

路强仪示意图见图1。

1

JJF（滇）XXX-20XX

图1路面材料强度试验仪示意图

5计量特性

5.1力值校准

5.1.1力值示值相对误差

在加载过程中，仪器的力值显示值相对于对应的标准测力仪显示值之差。

5.1.2力值示值重复性

对路强仪同一力值进行多次测量结果之间的差值。

5.2位移传感器示值相对误差

在变形过程中，仪器的位移显示值相对于对应的标准器标称值之差。

5.3工作台上升速率示值相对误差

在平台上升过程中，仪器的上升速率相对于对应的百分表变形速率之差。

6校准条件

6.1环境条件

环境温度：(10~40)℃；相对湿度：≤85%；周围无振动，无腐蚀性介质。

6.2校准用标准设备

标准测力仪：0.3级；

量块：(1～20)mm，5等；

秒表：分辨力为0.01s；

百分表：（0～100）mm，分度值：0.01mm，MPE：±0.03mm；或高度卡尺

（0～200）mm，分度值：0.01mm，MPE：±0.03mm。

2

JJF（滇）XXX-20XX

7校准项目和校准方法

检查外观，确定没有影响校准计量特性的因素后再进行校准。

7.1力值的校准

7.1.1校准点的选择

校准点一般不少于6点，各点在量程范围内均匀分布，一般是测量上限的

10%，20%，40%，60%，80%，100%。

7.1.2示值相对误差和重复性

将标准测力仪安装在路强仪上，示值清零，逐步加载至各校准点，记录测量

示值后完全卸载，按上述方法重复校准3次。按照公式（1）计算其平均值，再

按照公式（2）、公式（3）计算分别得到其示值相对误差和示值重复性。

1

F=（F+F+F）（1）

3123

F-F

q=i´100%（2）

Fi

F-F

b=maxmin´100%（3）

Fi

式中：Fi——校准点标称值，N；

F1，F2，F3——分别为3次测量的示值，N；

F——3次测量值的平均值，N；

F

max——3次测量中的最大值，N；

Fmin——3次测量中的最小值，N；

q——相对示值误差；

b——重复性。

7.2位移传感器示值误差的校准

先将位移传感器固定在表座类夹具上，并垂直于工作台上方，再将三珠工作

台安装固定在工作台上，调整夹具，使位移传感器测头对准三珠工作台中心。根

据位移传感器的量程，选择不少于5个均匀分布的校准点。先把较小尺寸量块放

在工作台上，调整测头与量块接触，并使其示值为零，然后按所选的测量点依次

置换量块，并记录显示读数，用公式（4）计算各校准点的示值误差。

3

JJF（滇）XXX-20XX

ei=ai-(Li-L0)（4）

i

式中：ei——位移传感器第点的示值误差，mm；

ai——校准第i点时位移传感器的读数，mm；

L0——对零位时所用较小尺寸量块的实际长度，mm；

Li——校准第i点时用于置换量块的实际长度，mm。

重复测量3次，用公式（5）计算3次测量值的算术平均值作为第i点的测量结

果xi即：

3

åeij

=

x=j1（5）

i3

式中：eij——第j次测量变形测量装置第i点的示值误差，单位mm；

然后用公式（6）计算各校准点的示值相对误差xri，即：

x

x=i´100%

ri（6）

Li-L0

若该路强仪有两个位移传感器，则可用上述方法分别对其进行校准。

7.3工作台上升速率示值误差的校准

先将升降工作台置于最低位置，利用百分表或高度卡尺测量初始高度h0,启动

路强仪，设定工作台的速率为v0，启动秒表开始计时，工作一段时间后关闭路强

仪，记录运行时间t，测量工作台的高度h1。并用公式（7）计算工作台上升速率：

h-h

v=10

t（7）

式中：v——单次测量工作台上升速率，mm/min；

h1——工作台的上升高度，mm；

工作台的初始高度，；

h0——mm

t——路强仪运行时间，min。

重复测量3次，取3次测量中示值误差绝对值最大的作为工作台上升速率v：

3

v=åvmax（8）

i=1

4

JJF（滇）XXX-20XX

工作台上升速率示值相对误差采用公式（9）计算：

v0-v

d=´100%（）

v9

式中：d——工作台上升速率示值相对误差；

v0——工作台的设定速率，mm/min。

8校准结果表达

校准后，出具校准证书。校准证书至少应包含以下信息：

1)标题：“校准证书”；

2)实验室名称和地址；

3)进行校准的地点；

4)证书的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；

5)送校单位的名称和地址；

6)被校对象的描述和明确标识；

7)进行校准的日期，应显示被校对象的委托日期；

8)校准所依据的技术规范的名称及代号；

9)本次校准所用计量标准器的溯源性及有效性信息；

10)校准环境的描述；

11)校准结果及测量结果的不确定度；

12)校准证书签发人的签名、签发日期；

13)校准结果仅对被校对象有效的声明；

14)未经实验室书面批准，不得部分复制证书。

9复校时间间隔

建议复校时间间隔不超过一年。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情

况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的，因此，送校单位可根据实际使用

情况自主决定。

5

JJF（滇）XXX-20XX

附录A

原始记录格式（推荐）

仪器名称型号规格出厂编号

制造厂名证书编号

委托单位

环境温度℃湿度%RH校准依据

校准员核验员校准地点

委托日期年月日校准日期年月日

计量标准名称

测量范围

有效期

扩展不确

校准

校准结果定度

项目U

（k=2）

示值相

校准点实测值（）平均值重复性

N对误差

（N）123（N）（%）（%）

力值

校准点实测值(mm)平均值相对误差

(mm)123（mm）（%）

位移

校准点实测值速率v相对误差

工作(mm/mhht

10mm/min（%）

台上in)（mm）（mm）（min）

升速

率

调修

记录

6

JJF（滇）XXX-20XX

附录B

证书内页格式（推荐）

扩展不确定度

校准项目校准结果

U（k=2）

校准点平均值示值相对误差重复性

（N）（N）（%）（%）

力值

校准点平均值相对误差

(mm)（mm）（%）

位移

校准点速率v相对误差

mm/minmm/min（%）

工作台上升速率

7

JJF（滇）XXX-20XX

附录C

力值示值误差测量结果不确定度评定（示例）

C.1概述

1、环境条件：温度（10～30）℃，湿度：≤80%RH；

2、测量用标准：0.3级标准测力仪；

3、被测对象：分辨力为0.01kN数显路面材料强度试验仪；

C.2数学模型

C.2.1测量模型：

示值误差公式：d=F-F0（C.1）

式中：d——测力仪示值误差；

F——仪器的测量值；

F0——标准测力仪的标准值。

C.2.2合成标准不确定度评定模型

由公式（1）可以导出数显路面材料试验仪力值示值误差的标准不确定度评

定模型

22

¶d2¶d2

uc(d)=u(F)+u(F0)（C.2）

¶F¶F0

¶d

由于F与F彼此独立，且灵敏系数：c==1，F的灵敏系数：

01¶F0

¶d

c2==-1。

¶F0

故公式（2）可简化为

22

uc(d)=urel(F)+urel(F0)（C.3）

C.3标准不确定度分量评定

C.3.1标准不确定度分量urel(F0)

标准测力仪准确度等级为0.3级，其最大允许误差为±0.3%，因此，由

标准器引入的标准不确定度分量为：

8

JJF（滇）XXX-20XX

0.3%

urel(F0)==0.17%（C.4）

3

C.3.2由测量重复性引入的标准不确定度分量u(F)

取一稳定的分辨力为0.01kN的（0～100kN）型数显路面材料试验仪，在

各校准点在重复性条件下连续测量10次，其最小力值校准点50kN处的数据

见下表，

测量次12345678910

测量值

50.0049.8549.9850.0049.9949.9950.0049.9949.9350.00

（kN）

平均值为：49.97kN，用贝塞尔公式计算其标准偏差：

s=0.048kN即：

u(F)=s=0.048kN（C.5）

数显路面材料试验仪的分辨力引入的标准不确定度分量，在宽度为0.01kN

的范围内等概率分布，则

0.01

u(F)==0.003kN（C.6）

23

以上两者中，取大者，则u(F)=0.048kN，其相对不确定度为：

0.048

u(F)=´100%=0.096%（C.7）

rel50

C.4合成相对标准不确定度

则合成相对标准不确定度为：

22

uc=urel(F)+urel(F0)=0.195%（C.8）

C.5相对扩展不确定度

根据公式Urel=ku，k=2得到：

Urel=2´0.195%=0.39%（C.9）

所以，在力值F=50kN处，Urel=0.39%,k=2

9

JJF（滇）XXX-20XX

附录D

位移传感器示值误差测量结果不确定度评定（示例）

D.1测量对象

根据上述测量方法，选择用5等量块对位移传感器的分辨力为0.001mm的

路面材料强度试验仪进行校准。

D.2测量模型

根据上述校准方法可知，位移传感器各校准点的示值误差通过下式计算

得到，即：

ei=ai-(Li-L0)（D.1）

式中：

ei——指示器第i点的示值误差，单位mm；

yi——校准第i点时位移传感器的读数，单位mm；

L0——对零位时所用量块的实际长度，单位mm；

Li——校准第i点时用于置换地量块的实际长度，单位mm。

因为L0和Li同为量块长度，则设L=Li-L0，同时考虑温度对其的影响有

ei=ai-L-DtaLi（D.2）

式中：

Dt——为量块偏离20℃时的温度差，单位℃。

a——为量块的热膨胀系数取11.5×10-6℃-1。

D.3方差和灵敏系数

2¶f22

由公式uc=()×u(xi)得到

¶xi

22222222

uc=u(e)=c1u1+c2u2+c3u3（D.3）

¶e¶e¶e

式中：c1==1，c2==-1，c3==-aLi

¶yi¶L¶Dt

10

JJF（滇）XXX-20XX

D.4测量不确定度评定

D.4.1与读数有关的误差u1

D.4.1.1分辨力引入的分量ua

数显仪表存在着量化误差带来的不确定度分量，被校仪器的分辨力为

0.001mm，其量化误差为0.5μm,假设其在（-0.5~0.5）μm区间内为均匀分布，则：

0.001

ua=»0.00029mm（D.4）

23

D.4.1.2由测量重复性估算的分量ub

在重复性条件下，用1mm量块及10mm量块配对连续测量10组数据分别为

9.004mm、9.003mm、9.000mm、9.001mm、9.003mm、9.002mm、8.998mm、8.998mm、

9.000mm、8.999mm，求出实验标准差s=0.0020mm，则

0.0020mm

ub==0.00115mm（D.5）

3

由于分辨力引入的不确定分量和测量重复性的不确定度分量相互关联，这里

取大值作为u1的值，即

u1=ub=0.00115mm（D.6）

D.4.2量块的中心长度引入的不确定度分量u2

根据JJG146《量块检定规程》规定，5等量块中心长度的测量不确定度不超

过（0.2+2L）μm，k=2.7，，L=10mm则：

(0.2+2´0.01)

u=»0.08μm（D.7）

22.7

D.4.3量块的温度差引入的不确定度分量u3

假设量块的温度差一般以等概率分布落在区间（-5℃~+5℃）范围内，则：

10

u3==2.9℃（D.8）

23

D.4.4合成不确定度

11

JJF（滇）XXX-20XX

表D.1标准不确定度分量一览表

¶f

标准不确定度分量=

u(xi)不确定度来源各标准不确定分量值cici×u(xi)

¶xi

读数误差

u10.00115mm10.00115mm

量块的中心长度

u20.00008mm-10.00008mm

u3量块温度差2.9℃-aLi0.00033mm

222222222

uc=c1u1+c2u2+c3u3=0.00115+0.00008+0.00033»0.0012mm

D.4.5扩展不确定度

当L=10mm时，取k=2则：

U=k´uc=2´1.2=2.3mm»3mm（D.9）

3

U=´100%=0.03%（D.10）

rel10000

12

JJF（滇）XXX-20XX

附录E

工作平台上升速率示值误差测量结果不确定度评定（示例）

E.1概述

根据规程中的测量方法，用（0-100）mm的数显百分表测量路面材料强度试

验仪的工作台50mm/min的上升速率为例，对其示值误差进行评定。

E.2测量模型

h-h

v=10（E.1）

t

式中：v——单次测量工作台上升速率；

h1——工作台的上升高度，单位mm；

h0——工作台的初始高度，单位mm；

t——路强仪运行时间，单位min。

则

设S=h1-h0,

S

v=（E.2）

t

由于引起测量结果不确定的各分量彼此独立，得

2222（）

uc(v)=c1u(S)+c2u(t)E.3

¶v1¶vS

其中c==、c==-

1¶St2¶tt2

¶v1¶vS

取t=1min,S=50mm则，c===1min-1，c==-=-50mm×min-2

1¶St2¶tt2

E.3工作平台上升速率的不确定度评定

E.3.1测量距离引入的标准不确定分量u(S)

E.3.1.1测量重复性引入的标准不确定度u(S)1

取t=1min，对工作台在以50mm/min的速率移动距离进行10次测量，得到数据

如下51.31mm、50.22mm、50.40mm、50.03mm、49.86mm、51.39mm、51.61mm、

50.11mm、49.42mm、51.03mm，

13

JJF（滇）XXX-20XX

n

2

å(xi-x)

根据贝塞尔公式求得标准差S=i=1=0.70mm

n-1

在1min内，由测量重复性引入的标准不确定度分量为：

s

u(S)==0.70mm/min（E.4）

11min

E.3.1.2由百分