PAGEJJF中華人民共和國國家計量校準規范JJF××××—××××電阻應變傳感器動態性能校準規范CalibrationSpecificationforDynamicperformanceofresistancestrainsensor（征求意見稿）202×-××-××發布 202×-××-××實施國家市場監督管理總局發布JJFXXXX—202XPAGEIIJJF××××—202×電阻應變傳感器動態性能校準規范CalibrationSpecificationforDynamicperformanceofresistancestrainsensor歸口單位：全國振動沖擊轉速計量技術委員會主要起草單位：參加起草單位：本規范委托全國振動沖擊轉速計量技術委員會負責解釋本規范主要起草人：（××××××）（××××××）參加起草人：（××××××）（××××××）（××××××）（××××××）目錄 1目錄 I引言 II1范圍 12引用文件 13術語 14概述 15計量性能要求 25.1普通靈敏系數 25.2參考靈敏度 25.3頻率響應 25.4幅值線性度 26校準條件 26.1環境條件 26.2測量標準及其他設備 27校準項目和校準方法 27.1校準項目 27.2校準方法 38校準結果表達 58.1校準記錄 58.2校準證書 59復校時間間隔 5附錄A 6附錄B 7附錄C 9

引言JJF1001-2011《通用計量術語及定義》、JJF1059-2012《測量不確定度評定與表示》、JJF1071-2010《國家計量校準規范編寫規則》共同構成支撐校準規范制定工作的基礎性系列規范。本規范主要參考JJF1094-2002《測量儀器特性評定》、JJG233《壓電加速度計檢定規程》、JJG930《基樁動態測量儀》、GB/T15478《壓力傳感器性能試驗方法》、GB/T20485.21-2007《振動與沖擊傳感器校準方法第21部分：振動比較法》等計量技術法規。本規范為首次發布。JJFXXXX—202XPAGE3電阻應變傳感器動態性能校準規范范圍本規范適用于采用惠斯通電橋原理的電阻應變傳感器動態性能的校準。引用文件本規范引用下列文件：GB/T7665傳感器通用術語GB/T18806電阻應變式壓力傳感器總規范JGJ106建筑基樁檢測技術規范凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規范。術語3.1電阻應變傳感器resistancestrainpilefoundationsensor將電阻應變片粘貼在特制的彈性元件上，通過彈性元件和電阻應變片以及電橋電路，獲得與形變成一定關系的電信號輸出的可重復使用的傳感器。概述電阻應變傳感器是通過應變-電阻效應測量物體表面微小形變的關鍵器件，廣泛應用于橋梁、隧道、建筑物等工程結構健康監測，以確保結構的安全性和耐久性。其工作原理是當傳感器的彈性敏感元件隨被測物體形變時，其幾何尺寸和電阻率發生規律性變化，通過惠斯通電橋將電阻變化轉換為差分電壓信號，靈敏度系數反映輸出與應變的線性關系。電阻應變傳感器由彈性敏感元件、應變片組合和防護封裝組成，傳感器典型結構如圖1所示。2132131—殼體2—彈性敏感元件3—應變片組合圖1電阻應變傳感器典型結構圖計量性能要求5.1普通靈敏系數（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（至少覆蓋20Hz～500Hz）頻率響應：±10%。5.4幅值線性度幅值線性度：±10%。注：以上指標不用于合格性判別，僅供參考。校準條件環境條件6.1.1溫度為（23±5）℃，相對濕度≤80%6.1.2電壓：（220±22）V周圍無強電磁場和強烈機械振動；無腐蝕性氣、液體；無振動、沖擊源。測量標準及其他設備6.2.1絕對法振動標準裝置或比較法振動標準裝置。振動標準裝置的測量不確定度見表1。表1振動標準裝置的測量不確定度名稱測量范圍測量不確定度（k=2）比較法振動標準裝置0.1Hz≤f＜20Hz5%20Hz≤f＜640Hz2%2kHz≤f≤5kHz3%6.2.2電阻應變儀，幅值測量不確定度優于1.0%（k=2）6.2.3卡尺，測量范圍（0～150）mm，最大允許誤差：±0.05mm。校準項目和校準方法校準項目校準項目見表2。表2校準項目序號校準項目1普通靈敏系數（可選）2參考靈敏度（可選）3頻率響應4幅值線性度（可選）注：“可選”表示根據傳感器類型進行選擇校準的項目7.2校準方法7.2.1校準前的準備目視檢查或手動操作，傳感器的密封殼體不應有銹斑、明顯劃痕及凹陷損傷；端部表面應光潔；引出電纜應無損傷。標距測量，傳感器安裝之前，用卡尺測量傳感器的標距3次，取3次測量平均值作為傳感器的標距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臺及夾具上，振動臺未開始振動時，應保證傳感器無形變。7.2.2普通靈敏系數傳感器的普通靈敏系數校準示意圖如圖2所示。圖2校準原理圖在被校傳感器測量范圍內選取某一參考頻率（推薦160Hz）和加速度、位移值（推薦5m/s2、10m/s2、9.9μm、4.95μm）進行正弦激振，被校傳感器的普通靈敏系數K按式（1）計算。（1）式中：K——普通靈敏系數，με/mV/V，E——傳感器輸出值，μV，X0——參考加速度單峰值，m/s2，f——振動臺振動頻率，HzL——傳感器標距，m——激勵電壓，V。7.2.3頻率響應傳感器的頻率響應校準示意圖如圖2所示。在被校傳感器測量范圍內選取某一參考頻率（推薦160Hz）和加速度、位移值（推薦5m/s2、10m/s2、9.9μm、4.95μm）進行正弦激振，被校傳感器的參考靈敏度按式（2）計算。（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——振動臺振動頻率，HzL——傳感器標距，m。改變振動頻率，在全頻段內選擇不少于6個頻率點進行測量，推薦頻率為20Hz，40Hz，80Hz，160Hz，320Hz，500Hz，分別測量不同頻率下電阻應變傳感器的普通靈敏系數或靈敏度Si。按式（3）或（4）計算，取誤差最大值為頻率響應。（3）（4）式中：——頻率響應；——第i個頻率點的普通靈敏系數，με/mV/V，K——參考點的普通靈敏系數，με/mV/V。Si——第i個頻率點的靈敏度，μV/με，S0——參考點的靈敏度，μV/με。7.2.4幅值線性度在被校傳感器幅值范圍內選取不少于3個點，進行幅值線性度的校準。按7.2.2、7.2.3的方法測出不同加速度幅值下傳感器的普通靈敏系數或靈敏度，按式（5）計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或靈敏度，——參考點的普通靈敏系數或靈敏度。校準結果表達8.1校準記錄推薦的校準記錄的格式見附錄A。8.2校準證書經校準的儀器出具校準證書。校準證書應包括的信息及推薦的校準證書的業內格式見附錄B。復校時間間隔送校單位可根據實際使用情況自主決定，復校時間間隔建議為1年。附錄A校準記錄推薦格式送檢單位：證書編號：器具名稱：校準日期：－－制造單位：校準地點：型號/規格：環境溫度：℃編號：相對濕度：％技術依據：主要計量標準器具名稱編號U/AC/MPE溯源單位證書編號1．普通靈敏系數：2．幅頻響應特性：標準頻率Hz標準加速度幅值(m/s2)標準位移值（）示值（）普通靈敏系數（）靈敏度（）20.040.080.0160.0320.0500.03．幅值線性誤差：標準頻率Hz標準加速度幅值(m/s2)標準位移值（）示值（）普通靈敏系數（）靈敏度（）160.0160.0160.0相對擴展不確定度：Urel=，k=2。校準員：核驗員：校準日期：附錄B校準證書內容及內頁格式B.1校準證書至少包含以下信息：標題，如“校準證書”；證書的編號、頁碼和總頁數；校準實驗室的名稱和地址；進行校準的日期；進行校準的地點（如果不在實驗室內進行校準）；客戶的名稱和地址；被校電阻應變傳感器的型號、規格和出廠編號；本技術規范的名稱及代號；本次校準所用測量標準溯源性和有效性的說明；校準環境的描述；校準結果及其測量不確定度的說明；校準證書簽發人的簽名、職務或等效標識，以及簽發日期；校準結果僅對被校對象有效的聲明；未經實驗室書面批準，不得部分復制證書的聲明。推薦的校準證書內頁格式見B.2。B.2校準證書內頁的推薦格式一、普通靈敏系數：二、頻率響應：標準頻率（Hz）標準加速度（m/s2）相對擴展不確定度Urel(k=2)二、幅值線性度：標準頻率（Hz）標準加速度（m/s2）相對擴展不確定度Urel(k=2)以下空白

附錄C測量不確定度評定示例C.1測量方法將電阻應變傳感器安裝于標準振動臺及夾具上，在被校傳感器幅值范圍內選取振動頻率和加速度進行正弦激振，測量被校傳感器的靈敏度。依據JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》對電阻應變傳感器靈敏度校準結果進行測量不確定度評定。C.2測量模型…………………（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——振動臺振動頻率，HzL——傳感器標距，m。C.3合成標準不確定度計算公式和靈敏系數由于測量模型中各不確定度不相關，故合成標準不確定度計算公式為（C.2）：（C.2）C.4輸入量的標準不確定度的評定C.4.1被校電阻應變傳感器重復性引入的相對標準不確定度分量被校電阻應變傳感器靈敏度重復性引入的相對標準不確定度分量按A類評定。在重復性條件下，將標準振動裝置的幅值調至10m/s2，頻率調至160Hz，連續讀取并記錄10次傳感器靈敏度值，測量結果見表C.1。表C.1重復性測量結果μV/με測量次數12345678910靈敏度值6.986.997.016.977.016.997.016.986.986.97平均值6.99標準偏差0.0160被校電阻應變傳感器靈敏度測量重復性引入的不確定度分量為：C.4.2卡尺引入的標準不確定度分量采用B類評定方法，用卡尺測量電阻應變傳感器的標距為76.1mm，卡尺的最大允許誤差為±0.05mm，按均勻分布：C.4.3電阻應變儀引入的標準不確定度分量采用B類評定方法，動態信號分析儀電壓測量的不確定度為1%，k=2，動態信號分析儀引入的標準不確定度分量為：C.4.4振動標準裝置引入的標準不確定度分量采用B類評定方法，振動標準裝置的不確定度為2%，k=2，振動標準裝置引入的標準不確定度分量為：C.4.5安裝參數等對傳感器輸出的影響引入的標準不確定度分量采用B類評定方法，估計傳感器安裝、安裝扭力、電纜固定等對傳感器輸出的影響為0.5%（2%），按均勻分布：加一個頻率誤差的影響C.4.5標準