顶板动态仪校准规范

1顶板动态仪校准规范本规范适用于分度值为0.04mm、量程不大于200mm的指针式顶板动态仪和分辨力为0.1mm、量程不大于200mm的数显式顶板动态仪的校准。2引用文件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(包括所有的修订单)适用于本规范。顶板动态仪是一种测量岩层位移变化产生顶底板移近量的计量器具。按结构型式分为指针式顶板动态仪和数显式顶板动态仪。指针式顶板动态仪是通过齿条和齿轮传动将测杆的直线位移转变为指针角位移，以表盘刻度指示测量值；数显式顶板动态仪是通过位移传感器和处理显示部件，将测杆的直线位移转化成数字显示。常见结构见图1、24计量特性4.1测量力指针式顶板动态仪：测量力一般在(3～100)N范围内。数显式顶板动态仪：测量力一般在(10～250)N范围内。4.2示值变动性顶板动态仪示值变动性允许限：0.2mm。4.3示值误差范围顶板动态仪示值误差的范围允许限应符合表1的规定。量程s示值误差范围允许限2344.4回程误差顶板动态仪回程误差允许限：0.6mm。4.5漂移数显顶板动态仪的数字漂移在1h内不大于其分辨力。注：校准工作不判断合格与否，上述计量特性要求仅供参考。5.1环境条件校准室温度：(20±10)℃。校准室相对湿度：≤90%。校准前，被校顶板动态仪和测量标准及其他设备平衡温度时间不少于1h。5.2测量标准及其他设备测量标准及其他设备见表2。允许使用满足测量不确定度要求的其他测量标准及其他设备进行校准。序号校准项目1测量力2顶板动态仪校准装置：示值误差范围允许限：0.2mm(10mm);0.6mm(200mm)回程误差允许限：0.05mm(也可使用满足要求的试验机)3示值误差范围4回程误差5漂移3校准项目见表2。校准前首先检查外观和各部分相互作用。确定没有影响校准结果因素后再进行将顶板动态仪支撑爪卸掉后装夹在校准装置刚性夹具上，装夹时确保顶板动态仪能够上下自由滑动，左右不能摆动。将工作测力仪的压力传感器放置在顶板动态仪的固定端下面，由于顶板动态仪的自重对工作测力仪产生一定的压力，此时工作测力仪需清零。启动顶板动态仪校准装置，使顶板动态仪的测量头移动约1mm时，在工作测力仪上进行读数，该读数值就定为顶板动态仪起始位置的测量力。用同样方法，顶板动态仪测量杆移动到测量范围约中、末位置时，分别在工作测量仪上进行读数，分别得到中、末位置顶板动态仪的测量力。取始、中、末三位置所得到的测置圆工作台面垂直接触，利用顶板动态仪校准装置设定10mm的位移量，使顶板动态仪测量杆压缩10mm左右，并在顶板动态仪上进行读数，再将顶板动态仪校准装置设定0mm的位移量，使顶板动态仪恢复到起始位置。这样重复测量5次，5次中最大读装置设定被测顶板动态仪量程的一半以及比满量程小10mm的位移量进行测量，分别得到中、未位置的示值变动性，取始、中、末三个位置的最大值为顶板动态仪示值变后开始测量；对于数显式顶板动态仪，压缩受校顶板动态仪测杆0.5零后开始测量。每隔10mm测量一点，并在顶板动态仪上进行读数，直到工作行程终顶板动态测量仪每一个受校点的示值误差e由公式(1)计算：取各校准点正向行程中示值误差的最大值与示值误差最小值之差为示值误差范围(△e),校准结果△e由公式(2)计算：4emax——校准点正向行程中示值误差的最大值，mmemin——校准点正向行程中示值误差的最小值，mm。6.4回程误差在示值误差测量完后，取各受校点正、反行程误差之差的最大值为回程误差。6.5漂移目力观察。将数显式顶板动态仪的示值设定在量程内任意数值上，观察1h变校准后的顶板动态仪出具校准证书。校准证书内容及内页格式见附录C。8复校时间间隔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复校时间间隔。5附录A顶板动态仪的示值误差范围校准不确定度评定A.1测量方法顶板动态仪的示值误差范围是用顶板动态仪校准装置测量的。下面分别以分度值为0.04mm、量程为200mm的指针式顶板动态仪和分辨力为0.1mm、量程为200mm的数显式顶板动态仪为例，对顶板动态仪示值误差范围校准不确定度进行评定。A.2测量模型e=La-L,考虑到温度影响，受校点的示值误差e由公式(A.1)变为：e=La-L,+La·aa·△ta-L,·as·△t₃La——顶板动态仪的示值，mm;L,——顶板动态仪校准装置的示值，mm;aa、a₂——分别为顶板动态仪和顶板动态仪校准装置的线胀系数；△ta、△ts——分别为顶板动态仪和顶板动态仪校准装置偏离20℃时的数值。则公式(A.2)变为：考虑到测量力引起的变形对示值影响，公式(A.3)又变为(A.4):δs——测量力引起的变形对示值的影响。A.3不确定度来源和传播公式A.3.1不确定度来源A.3.1.1示值变动性以及估读或分辨力u₁顶板动态仪校准装置u₂顶板动态仪和顶板动态仪校准装置线膨胀系数差u₃顶板动态仪和顶板动态仪校准装置之间温度差u₄测量力引起变形对示值的影响usA.3.2传播公式引起校准结果不确定度的各分量彼此独立，依据公式式中，灵敏系数c:6A.4标准不确定度评定A.4.1示值变动性以及估读或分辨力引入不确定度分量u₁A.4.1.1示值变动性引入的不确定度u1.1根据本规范，顶板动态仪示值变动性允许限为0.20mm,则R=0.20mm;由于示值变动性是5次重复测量中最大读数与最小读数之差，则极差系数C=2.33,示值变动性引入的不确定度分量u₁.1为A.4.1.2估读或分辨力引入的不确定度u₁.2对于分度值为0.04mm的顶板动态仪，若估读误差为±0.01mm,按均匀分布，取k=√3,则估读引入的不确定度分量u₁.z为：经分析对于分度值为0.04mm的顶板动态仪由于估读引入的不确定度分量很小，对于分辨力为0.1mm的顶板动态仪，其区间半宽为0.05mm,按均匀分布，取k=√3,则分辨力引入的不确定度分量u₁ʒ为：指针式顶板动态仪：数显式顶板动态仪：u₁=√ui.l²+u13²=√0.086²+0.029²mm=0.090mmA.4.2顶板动态仪校准装置引入的标准不确定度分量u₂顶板动态仪校准装置示值误差范围允许限为0.6mm,按均匀分布，取k=√3,则：A.4.3顶板动态仪和顶板动态仪校准装置线膨胀系数差引入的标准不确定度分量u₃若δ。的界限为(±2×10-6)℃-1,按三角分布，取k=√6,则：经分析顶板动态仪和顶板动态仪校准装置线膨胀系数差引入的不确定度分量很小，7A.4.4顶板动态仪和顶板动态仪校准装置温度差引入的标准不确定度分量u两者之间存在温度差，以等概率落于区间±1℃内任何处，其区间半宽为1℃,均c₄=L×a=200mm×11.5×10-6℃-1=0.0023经分析顶板动态仪和顶板动态仪校准装置温度差引入的不确定度分量很小，可以忽A.4.5测量力引起变形引入不确定度us经计算，测量力引起变形引入的不确定us小于顶板动态仪示值误差范围允许限的1/10,可以忽略不计。A.5不确定度一览表分度值为0.04mm、量程为200mm的指针式顶板动态仪和分辨力为0.1mm、量程为200mm的数显式顶板动态仪的不确定度分别见表A.1,A.2。表A.1分度值为0.04mm、量程为200mm的指针式顶板动态仪不确定度一览表标准不确定度不确定度来源标准不确定度值u(x;)1u.=0.19mm表A.2分辨力为0.1mm、量程为200mm的数显式顶板动态仪不确定度一览表标准不确定度不确定度来源标准不确定度值u(x;)1分辨力1A.6合成标准不确定度计算指针式顶板动态仪：ue=√0.086²+0.172mm=0.19数显式顶板动态仪：u.=√0.090²+0.17²mm=0.2A.7扩展不确定度计算指针式顶板动态仪：U=k×ue=2×0.19mm=0.388数显式顶板动态仪：U=k×ue=2×0.20mm=0.40mm(k=2)顶板动态仪示值误差范围△e是正行程中示值误差的最大值与最小值之差：△e=emax—eminemax——校准点正向行程中示值误差的最大值，mm;emin——校准点正向行程中示值误差的最小值，mm。不确定度评定时，假设每一个受校点的不确定度相同，则顶板动态仪示值误差范围的不确定度为每一个受校点不确定度的√2倍。顶板动态仪示值误差范围扩展不确定为指针式顶板动态仪：数显式顶板动态仪：9附录B顶板动态仪校准装置B.1测量原理结构示意见图B.1。B.3主要计量性能要求B.3.1最大测量力：750N;B.3.2示值误差范围允许限：0.2mm(10mm);0.6mm(200mm)B.3.3回程误差允许限：0.05mm。校准证书内容及内页格式C.1校准证书至少包括以下信息：b)实验室名称和地址；c)进行校准的地点(如果不在实验室内进行校准);d)证书或报告的唯一性标识(如编号),每页及总页的标识；e)客户的名称和地址；f)被校对象的描述和明确标识；g)进行校准日期，如果与校准结果的有效性应用有关时，应说明被校对象的接受h)如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对抽样程序进行说明；i)对校准所依据的技