土工布动态穿孔测定仪校准规范 编制说明

《土工布动态穿孔测定仪校准规范》编制说明一、任务来源及计划要求根据工业和信息化部办公厅下达的《工业和信息化部办公厅关于印发2019年行业计量技术规范制修订计划的通知》（工信厅科函[2019]142号）和全国纺织计量技术委员会秘书处下达的《关于下达2019年纺织计量技术规范制修订计划的通知》（纺计委函[2019]7号），《土工布动态穿孔测定仪校准规范》（项目计划号：JJFZ（纺织）004-2019）由中国纺织工业联合会归口，安徽省中小企业发展促进中心、安徽省纺织计量站、合肥鹏通电子科技有限公司为主要起草单位负责制订。该计划要求做好计量测试技术和方法的研究与验证，完成校准规范征求意见稿、编写说明、不确定度评定报告和试验报告等文件的编写工作。规范制定的必要性土工布动态穿孔测定仪（以下简称为穿孔仪）用来测试土工布动态穿孔特性，通过落锥的贯入度来表征掉下的尖石落在土工布表面造成该产品的损坏程度，通过土工布动态穿孔的测试，可以完善生产工艺，分析原因，提高和控制土工布产品质量。穿孔仪适用标准有GB/T17630-1998《土工布及其产品动态穿孔试验落锤法》、GB/T17638-1998《土工合成材料短纤针刺非织造土工布》、GB/T17642-2008《土工合成材料非织造布复合土工膜》，对穿孔仪进行定期校准，可确保穿孔仪测试结果的准确。穿孔仪的校准，目前没有校准规范作为依据，根据该仪器的计量特性制定《土工布动态穿孔测定仪校准规范》十分必要，添补国内空白，进一步提升和保证土工布的质量。三、规范编制过程1、2019年7月～8月，成立校准规范起草小组，收集和分析国内穿孔仪资料；再次认真学习研究GB/T17630-1998《土工布及其有关产品动态穿孔试验落锤法》内容；同时进一步深入学习理解JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001-2011《通用计量术语及定义》和JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》技术规范等相关基础性知识，为编制工作打好基础。2、2019年8月～9月，根据土工布及其有关产品动态穿孔试验方法要求，提出穿孔仪校准方法的构想，讨论具体校准方法及配备了必要的标准器具。为进一步做好各项准备工作，主动与国内各土工布动态穿孔测定仪制造企业的多次沟通，分析掌握了仪器的结构、原理、方法、性能等知识；同时走访了安徽省产品质量监督校验研究院、安徽省纤维检验局检测中心等仪器的使用单位，与相关的专业技术人员进行了充分的交流和探讨，获得大量试验数据资料，并收集了多方纺织行业资深专家的宝贵建议。3、2019年10月～11月，通过对各种穿孔仪计量性能进行校准试验，对校准方法进行试验，形成试验报告；4、2019年12月～2020年4月，结合各方面的知识及要求和建议，整理出初稿。对于初稿反复多次修改，不断完善最终编写形成了JJF（纺织）XXX-XXXX《土工布动态穿孔测定仪校准规范》征求意见稿；并完成了测量结果不确定度的评定和编制说明。同时我们还与国家纺织计量站一起使用各自的标准装置按照新拟定的校准规范进行了试套并完成了实验报告。5、2020年7月，征求意见稿发送全国纺织计量技术委员会秘书处审核。四、编制原则1、本规范按照JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》要求进行编写。2、校准规范整个内容应与现行有效相关标准相协调，技术内容应具有先进性、科学性和可操作性。3、在充分调研的基础上，根据实际情况，确定穿孔仪的计量特性、校准条件、校准项目、校准方法等。4、选择合适的标准器和校准方法，校准方法应通过实验验证确认，力求方法简单科学，准确可靠。5、规范中的文字表述力求层次分明，语句简明，公式表达准确，量和单位使用规范。五、规范制订说明1本规范制定依据本校准规范编写格式依据JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》和JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》为基础性系列规定进行编写。本规范的技术指标参数参考采用了GB/T17630-1998《土工布及其有关产品动态穿孔试验落锤法》相关内容。2本规范制定主要内容2.1范围本规范适用于土工布动态穿孔测定仪的校准，其他类似仪器可参照执行。2.2概述穿孔仪用来测试土工布动态穿孔的性能。土工布抵抗从固定高度落下的钢锥的穿透，落锥的贯入度来表征掉下的尖石落在土工布表面造成该产品的损坏程度。穿孔测定仪由支撑释放装置、钢锥和试样夹持环等组成（示意图见图1）。穿孔仪工作原理：将土工布试样水平夹持在夹持环中，一定质量的钢锥从一定的高度跌落在试样上，钢锥刺入试样而使试样上形成破洞，立即取出钢锥，在自重下将量锥（见图2）放入破洞，测得量锥处于垂直位置时的最大可见直径，即土工布被穿透的程度。1-支撑、释放系统2-钢锥3-试样4-夹持环图1穿孔仪示意图图2量锥示意图2.3计量特性的制定及说明本规范计量特性主要参考GB/T17630-1998《土工布及其有关产品动态穿孔试验落锤法》方法标准中4仪器对穿孔仪夹持环内径（150±0.5）mm、钢锥尖到试样距离（500±2）mm、钢锥质量（1000±5)g、量锥质量（600±5）g、量锥标称刻度直径误差±0.10mm的技术要求，直接采用。而钢锥锥角45°、钢锥最大直径50mm没有给出允许误差。钢锥最大直径误差参照量锥标称刻度直径误差±0.10mm，因为量锥直径误差要求等级高，钢锥要求也要高，故规范采用钢锥最大直径误差为：(50±0.10)mm；钢锥锥角对动态穿孔试验结果影响大，对锥角误差要求高，误差尽可能小，就目前的校准条件，万能角度规最小分度值为2′，最大允许误差为：±2′，钢锥锥角测量结果扩展不确定度一般在2′～4′之间，根据穿孔仪钢锥的最大允许误差绝对值或允许范围应大于标准器对应功能的最大允许误差绝对值（或扩展不确定度k=2)）的3倍，故本规范采用钢锥锥角误差为：45°±12′。量锥长度没有列入计量特性来校准，后面六重大分歧意见的处理情况中有详细解释。2.4计量特性本规范的计量特性2.4.1夹持环内径：（150±0.5）mm2.4.2钢锥尖到试样距离：（500±2）mm2.4.3钢锥质量：（1000±5)g2.4.4钢锥锥角：45°±12′2.4.5钢锥最大直径：(50±0.10)mm2.4.6量锥质量：（600±5）g2.4.7量锥标称刻度直径示值误差：±0.10mm2.5主要标准器及配套设备选取的主要标准器及配套设备的测量范围，应覆盖被校准的穿孔仪各项计量特征的测量范围，并有足够的分辨率或分度值、准确性和稳定性；主要标准器对应功能的最大允许误差绝对值（或扩展不确定度k=2)）都不大于被校穿孔仪相应功能最大允许误差绝对值或允许范围的1/3。穿孔仪主要标准器及配套设备见表1。表1主要标准器及配套设备序号标准器名称测量范围、分度值或分辨力最大允许误差或准确度或不确定度对应校准项目计量性能要求1游标卡尺测量范围：（0～200）mm，分度值：0.01mmMPE：±0.02mm①夹持环内径②钢锥最大直径、量锥标称刻度直径示值误差①（150±0.5）mm②±0.10mm2电子天平测量范围：（20～1100)g,e=1g,d=0.1g钢锥质量、量锥质量①钢锥(1000±5)g②量锥（600±5）g3钢直尺测量范围：（0～600）mm，分度值：0.5mmMPE：±0.15mm钢锥尖到试样距离(500±2)mm4万能角度尺测量范围：（0°～320°）,分度值：2′MPE：±2′钢锥锥角45°±12′2.6校准项目穿孔仪校准项目对应本规范计量特性条款和校准方法条款见表2。表2穿孔仪校准项目序号校准项目计量特性条款校准方法条款1夹持环内径4.16.3.12支撑后锥尖到试样距离4.26.3.23钢锥质量4.36.3.34钢锥锥角4.46.3.45钢锥最大直径4.56.3.56量锥质量 4.66.3.67量锥刻度直径示值误差4.76.3.7注：根据被校准穿孔仪的功能和客户要求选择校准项目。2.7校准方法校准方法见表3。表3校准方法序号校准项目计量特性测试方式标准器标准器技术要求1夹持环内径（mm）Φ（150±0.5）mm直接测量游标卡尺测量范围：（0～200）mm，分度值：0.01mm，MPE：±0.02mm2钢锥尖到试样距离

(mm)（500±2）mm直接测量钢直尺测量范围：（0～600）mm，分度值：0.5mm，MPE：±0.15mm3钢锥质量

（g）（1000±5）g直接测量电子天平测量范围：（20～1100)g,e=1g,d=0.1g，级4钢锥锥角45°±12′直接测量万能角度尺测量范围：（0°～320°）,分度值：2′，MPE：±2′5钢锥最大直径（mm）Φ(50±0.10)mm直接测量游标卡尺测量范围：（0～200）mm，分度值：0.01mm，MPE：±0.02mm6量锥质量

(g)（600±5）g直接测量电子天平测量范围：（20～1100)g,e=1g,d=0.1g，级7量锥标称刻度直径示值误差(mm)±0.10mm直接测量游标卡尺测量范围：（0～200）mm，分度值：0.01mm，MPE：±0.02mm量锥标称刻度直径的测量：量锥标称直径刻度线边上有凹槽，特别是Φ10mm、Φ20mm、Φ30mm、Φ40mm、Φ50mm刻度线边上一圈凹槽更明显，测量位置是凹槽小直径边线，借助凹槽的空间，可以用游标卡尺外测量爪的平测量面来测量，把两测量爪的同一侧面紧靠凹槽大直径边线，分别测量标称刻度直径，测量位置如图3、图4、图5所示，位置要准确，卡尺测量面平行量锥刻度线平面，测量力度的力度要适当，过大或过小都影响测量结果。测量位置图3测量位置图4测量位置图52.8仪测量不确定度评定穿孔仪测量不确定度评定主要由夹持环内径、钢锥尖到试样距离、钢锥质量、钢锥锥角、量锥标称刻度直径误差校准的扩展不确定度组成见表3。表3穿孔仪测量结果不确定度评定表序号校准项目计量性能要求校准结果不确定度（k=2）1夹持环内径150±0.5mm0.08mm2钢锥尖到试样距离（500±2）mm0.5mm3钢锥质量（1000±5）g1.2g4钢锥锥角45°±12′4′5量锥标称刻度直径示值误差±0.10mm0.03mm从表3可知：各校准项目的测量结果不确定度均满足主要标准器对应功能的最大允许误差绝对值（或扩展不确定度k=2)）都不大于被校穿孔仪相应功能最大允许误差绝对值的1/3的要求因此选取的标准器是满足本规范要求的。2.9校准方法的实践及验证根据所校准的项目，通过两个实验室的标准装置实行比对的方法来验证了校准规范中所描述的被校仪器的技术指标、标准器及其他校准辅助设备的选择，校准点的选择以及采用的校准方法是正确可行的（详见实验报告）；之后又对其他穿孔仪进行现场试验，也佐证了校准规范制定的合理性。具体试验结果见试验报告。六、重大分歧意见的处理情况量锥长度（即：量锥锥尖到最大直径面距离），见图2量锥示意图有标注。技术指标量锥长度，在GB/T17630—1998《土工布及其有关产品动态穿孔试验落锤法》国家标准中，对量锥的长度做了严格的要求，长度200mm，公差±0.1mm。本规范没有把量锥长度列为穿孔仪的计量特性，这是因为，根据穿孔仪测试原理：将土工布试样水平夹持在夹持环中，规定质量的不锈钢锥从500mm的高度跌落在试样上，落锥刺入试样而使试样上形成破洞，将标有刻度的量锥（见图2）自然插入破洞测得穿透的程度--量锥垂直位置时最大可见直径。穿透程度用量锥自然放入测得，结果测得与量锥的标称刻度（直径）是否准确关系最大，还有量锥是否垂直于试样，量锥的自重质量，观察的方向都影响测试的结果，唯独量锥长度200mm，增加或减少5mm，对测试结果几乎没有影响（图3、图4为现场试验图）。只有量锥的粗细影响测量结果，而量锥粗细有标称刻度直径校准项目来考核。举个