固结仪校准规范

JJF1311—201111范围本校准规范适用于轴向力不大于12kN的杠杆式固结仪和气压式固结仪的校准。2引用文献GB/T4935.1—2008土工试验仪器固结仪第1部分:单杠杆固结仪GB/T4935.2—2009土工试验仪器固结仪第2部分:气压式固结仪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(包括所有的修改单)适用于本规范。3概述固结仪是土壤压缩性试验仪器。固结仪按结构可分为杠杆式固结仪和气压式固结仪(见图1、图2)。杠杆式固结仪原理是用砝码通过杠杆对土壤试样施加轴向压力;气压式固结仪原理是通过气压控制器对土壤试样施加轴向压力,来测定土壤试样的轴向变形与压力的关系和变形与时间的关系,以供计算土壤的单位沉降量、压缩系数、回弹系数、压缩模量及固结系数等。图1杠杆式固结仪1—百分表;2—传压板;3—透水板;4—土壤试样;5—环刀;6—加压框架;7—杠杆;8—砝码;9—平衡锤JJF1311—20112图2气压式固结仪1—计算机;2—气压控制器;3—位移传感器;4—容器;5—加荷装置4计量特性4.1环刀环刀内径、外径、高度允差见表1。表1环刀内径、外径、高度允差项目名称规格/mm最大允许误差/mm环刀内径61.80±0.0579.80±0.06环刀外径65.000.00-0.0783.000.00-0.08环刀高度20.00+0.050.004.2透水板透水板直径允差见表2。表2透水板直径允差环刀规格/cm2规格/mm最大允许误差/mm30上透水板ϕ61.300.00-0.50下透水板ϕ61.8050上透水板ϕ79.30下透水板ϕ83.0034.3杠杆式固结仪鉴别力阈在平衡后不超过最大输出力值的0.02%。4.4输出力值相对误差4.4.1杠杆式固结仪输出力值为最大值的2.5%及其以上时,输出力值相对误差不超过±1.0%。4.4.2气压式固结仪输出力值的最大允差如表3所示。表3气压式固结仪输出力值误差试样面积/cm2试验力/N最大允许误差30≤300绝对误差:±3N50≤500绝对误差:±5N30>300相对误差:±1%50>500相对误差:±1%4.5测量装置4.5.1百分表的量程(0~10)mm,分度值0.01mm,示值最大允许误差0.02mm。4.5.2位移测量装置示值最大允许误差为±0.3%FS。5校准条件5.1环境条件5.1.1温度:(20±10)℃。5.1.2相对湿度:不大于80%RH。5.2校准用标准器具和校准项目(表4)表4校准用标准器具和校准项目序号标准器具技术特性校准项目1标准测力仪①0.3级鉴别力阈输出力值2百分表检定仪(0~25)mm示值误差0.004mm百分表位移测量装置3孔径千分尺(60~80)mm示值误差±0.01mm环刀内径、外径、高度透水板直径4千分尺≥100mm示值误差±0.01mm5游标卡尺≥150mm示值误差±0.02mm①:标准测力仪重量不能超过容器重量。6校准方法6.1环刀内径、外径、高度JJF1311—201146.1.1环刀内径用孔径千分尺在环刀的内壁上测量一次,结果应符合表1的要求。6.1.2环刀外径用千分尺在环刀的外壁上相互垂直的两个方向测量并取平均值,结果应符合表1的要求。6.1.3环刀高度用游标卡尺测量环刀高度,均匀分布选三个位置测量并取平均值,结果应符合表1的要求。6.2透水板直径用游标卡尺在透水板的外径上相互垂直的两个方向测量,取平均值。6.3杠杆式固结仪鉴别力阈校准方法调平杠杆到水平位置,把标准测力仪放入加压框架下,对正接触后调至零位,按杠杆最大输出力值的0.02%除以杠杆比后的砝码值为负荷,施加在砝码盘上,标准测力仪指示值应有力值反应,可认为鉴别力阈符合要求。6.4输出力值相对误差6.4.1杠杆式固结仪输出力值取杠杆式固结仪最大输出力值约2.5%、50%、100%三个校准点,施加相应的砝码,每个校准点进行3次,3次读数的算术平均值作为该点的输出力值。校准方法:把标准测力仪放入加压框架下,对正接触后,施加1kPa预压力,将标准测力仪上的指示值调至零位,按照校准点的负荷力值,依次施加相应的砝码并调平衡,待指示值稳定后读数。重复此过程,每个校准点进行3次,3次读数的算术平均值作为该点的输出力值。(注:在土样面积30cm2时,1kPa预压力对应于3N;50cm2时,1kPa预压力对应于5N。)6.4.2气压式固结仪输出力值气压式固结仪从最大输出力值约2.5%至最大输出力值,取校准点不少于5点,尽可能均匀分布,施加相应的压力负荷,每个校准点进行3次,3次读数的算术平均值作为该点的输出力值。校准方法:把标准测力仪放入加压框架下,对正接触后,进行平衡自重,将标准测力仪上的指示值调至零位,按照校准点的压力负荷,依次施加相应的压力,待指示值稳定后读数。重复此过程,每个校准点进行3次,3次读数的算术平均值作为该点的输出力值。(注:平衡自重—试验前,用于抵消仪器活塞、容器及土样等重量的过程。)6.4.3根据上述校准所得数值按公式(1)计算固结仪输出力值相对误差δ。δ=×100%(1)式中:F—固结仪输出力值;Fi—在第i校准点上,标准测力仪3次测量的算术平均值。JJF1311—201156.5测量装置的校准6.5.1百分表按照JJG34—2008《指示表(指针式、数显式)》校准。6.5.2位移测量装置参照JJG34—2008《指示表(指针式、数显式)》校准。7校准结果表达仪器经校准后,出具校准证书。校准证书内页格式见附录A。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、仪器本身质量等因素所决定,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。建议不超过1年。JJF1311—20116附录A校准证书内页格式测量范围温度℃湿度%RH仪器编号序号校准项目技术要求/mm校准结果/mm1环刀61.80±0.0579.80±0.06外径65.000.0065.00-0.070.000.00-0.08高度0.0020.00+0.050.002透水板30cm2上透水板ϕ61.300.00-0.50下透水板ϕ61.8050cm2上透水板ϕ79.30下透水板ϕ83.003杠杆式固结仪鉴别力阈有力值反应4百分表位移测量装置按照JJG34—2008《指示表(指针式、数显式)》校准5杠杆式固结仪输出力值±1.0%气压式固结仪输出力值30cm2≤300N±3N>300N±1%50cm2≤500N±5N>500N±1%校准地点:测量不确定度:JJF1311—20117附录B固结仪输出力测量结果不确定度评定示例B.1概述B.1.1测量方法:依据JJF1311—2011《固结仪校准规范》。B.1.2环境条件:温度为(20±10)℃,相对湿度不大于80%。B.1.3测量标准:0.3级标准测力仪,相对最大允许误差为±0.3%。B.1.4被测对象:固结仪B.1.5测量过程在规定环境条件下,固结仪对标准测力仪施加负荷至控制测量点,可得到与控制压力对应的标准测力仪示值,该过程连续进行3次,以固结仪标准力值减去标准测力仪3次示值的算术平均值,即得该测量点固结仪的输出力值误差。B.2数学模型B.2.1建模ΔF=F-Fi式中:ΔF—固结仪的输出力值误差,kN; Fi—在第i校准点上,标准测力仪3次测量的算术平均值,kN;F—固结仪输出力值对应的标准力值,B.2.2灵敏系数췍ΔF췍Fic1췍ΔF췍FikN。=1c2==-1B.3不确定度来源分析B.3.1测量重复性误差引起的标准不确定度为u1。B.3.2标准测力仪误差引起的标准不确定度为u2。B.4输入量的标准不确定度评定B.4.1输入量Fi的标准不确定度u(Fi)的评定输入量F的标准不确定度来源主要是固结仪的输出力值重复性误差。单次测量标准差s=式中: R1.69R—3次测量的极差值。实际以3次测量值的算术平均值为测量结果,可得到:u1(n为测量次数)JJF1311—20118:杠杆式固结仪(30cm2)压力u1(150N)时,输入量的标准不确定度评定如下:序号123示值/N149.1149.6149.0单次试验标准差s0.355(N)实际以该3次测量值的算术平均值为测量结果,可得到:u1=0.205(N)(n为测量次数)则u(Fi)=0.205B.4.2输入量F的标准不确定度u(F)的评定输入量F的标准不确定度u2主要由标准测力仪的误差引起。标准测力仪检定证书给出的相对最大允许误差为±a,假设服从均匀分布,取包含因子k=3,标准不确定度为:u(F)例:杠杆式固结仪(30cm2)压力为50kPa(150N)时,输入量F的标准不确定度评定如下:u(F)×150=0.260(N)B.5合成标准不确定度的评定B.5.1标准不确定度汇总表表B.1标准不确定度汇总表标准不确定度不确定度来源标准不确定度值cici·u(xi) u(Fi)测量重复性引起的标准不确定度=0.2051=0.205u(F)标准测力仪误差引起的标准不确定度 =0.260-1 =0.260B.5.2合成标准不确定度的计算合成不确定度可按下式得到:u(ΔF)=·u(Fi)2+·u(F)2=[c1u(Fi)]2+[c2u(F)]2=0.2052+0.2602=0.110(N2)B.6扩展不确定度的评定取包含因子k=2,=2×0.331=0.662(N)9相对扩展不确定度为Urel=k×uc(ΔF)/F=0.662/150=0.004B.7其他不确定度评定同理,固结仪其他不确定度评定如表B.2~表B.5所示。表B.2杠杆式固结仪(30cm2)不确定度施加压力u1u2ucUUrel50kPa(150N)0.2050.2600.3310.6620.004800kPa(2400N)0.1874.1524.1568.3120.0031600kPa(4800N)0.0918.3048.30416.6080.003表B.3杠杆式固结仪(50cm2)不确定度施加压力u1u2ucUUrel25kPa(150N)0.1150.2160.2450.4900.004400kPa(2400N)0.2313.4603.4686.9350.003800kPa(4800N)0.4766.9206.93613.8720.003表B.4气压式固结仪(30cm2)不确定度施加压力u1u2ucUUrel50kPa(150N)0.2520.2600.3620.7240.005100kPa(300N)0.1000.5190.5291.0580.004400kPa(1200N)0.9532.0762.2844.5680.004800kPa(2400N)1.2794.1524.3458.6900.0041600kPa(4800N)1.2538.3048.39816.7960.003表B.5气压式固结仪(50cm2)不确定度施加压力u1u2ucUUrel50kPa(150N)0.2940.4330.5231.0460.004100kPa(300N)0.3210.8650.9231.8460.004400kPa(1200N)0.7193.4603.5347.0680.004800kPa(2400N)0.8096.9206.96713.9340.0031600kPa(4800N)0.84313.84013.86627.7320.00310附录C固结仪校准记录C.1杠杆/气压式固结仪校准记录送检单位:型号规格:生产厂家:仪器编号:温度:℃湿度:%RH序号技术要求/mm校准结果/mm1环刀61.80±0.0579.80±0.06外径65.000.0065.00-0.070.000.00-0.08高度0.000.00-0.082透水板30cm2上透水板ϕ61.300.00-0.50下透水板ϕ61.8050cm2上透水板ϕ79.30下透水板ϕ83.004鉴别力阈(杠杆式固结仪)有力值反应5百分表位移测量装置按照JJG34—2008《指示表(指针式、数显式)》检定校准人:核验人:年月日11C.2杠杆式固结仪输出力值、鉴别力阈校准记录送检单位:生产厂家:型号规格:仪器编号: