JJF-光电式垂线坐标仪校准规范

JJF(桂)XX-20XXJJF（桂）XX—2016光电式垂线坐标仪校准规范范围本规范适用于大坝及其他岩土工程安全监测中应用垂线方法测量位移的光电式CCD垂线坐标仪的校准，其他型式的垂线坐标仪可参考本规范进行校准。引用文献本规范引用以下文献：JJF1059测量不确定度评定与表示DLT1061光电式CCD垂线坐标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。概述光电式垂线坐标仪（以下简称“坐标仪”）是采用CCD器件实现的一种非接触式自动化位移测量设备，能够测量垂线在平面内X、Y两方向的位移，在两个方向上的测量原理相同，测量电路相互独立、互不干扰。当一束光照向垂线及CCD时，垂线在CCD上产生一个投影，CCD的像元将光强转换成电荷量存储。CCD驱动器产生相应逻辑时序将电荷信息移出，移出信号经过整形处理后，得到垂线的准确位置坐标，结果经通信接口发送到监测计算机或其他外接设备，原理框图见图1。YY方向光源X方向光源CCD信号处理器单片微处理器计算机或其他设备CCD驱动器CCD驱动器计量特性分辨力坐标仪传感器在规定测量范围内分辨力一般不大于0.02mm或生产厂家的规定。示值误差对于测量范围不大于50mm的坐标仪，最大允许误差不超过±0.5%FS；对于测量范围大于50mm的坐标仪，最大允许误差不超过±0.3%FS；或生产厂家的规定。重复性示值重复性不超过0.1%FS，或生厂家的规定。稳定性在正常试验条件下坐标仪连续工作2h，其显示值无趋势性变化，且显示值最大变化量不大于0.4%FS或生产厂家的规定。环境条件校准温度：(25±10)℃；湿度：(25～75)%RH。校准用标准器及其他设备校准项目及校准用设备见表1。表1测量标准技术参数及用途表序号校准项目校准用标准器及其它设备计量性能1分辨力千分表MPE：±0.005mm2示值误差大量程百分表或数显卡尺、专用标定设备大量程百分表MPE：±0.03mm数显卡尺MPE：±0.03mm装载测量标准，不易变形3重复性4稳定性注：允许采用满足测量不确定度要求的其它测量设备。校准项目和校准方法外观检查及其他外观检查坐标仪外型应完好，表面不应有明显的凹迹、外伤、裂缝、变形等现象、表面涂层不应起泡、龟裂和脱落，显示仪表自检显示正常，面板按钮阻尼、按键响应正常，金属件不应有严重锈蚀及其他机械损伤，所有紧固件均应装配牢固，不得松动脱落。其他检查如坐标仪具备数据通讯功能，则进行通讯检查，即坐标仪与计算机连接通讯能正常响应。分辨力在正常试验条件下，将坐标仪安放在专用标定设备上，保证坐标仪的X或Y方向与标定设备给出的位移方向一致，分别选取约(0+2mm)、L/2、(L-2mm)(L为坐标仪满量程值)三个位置进行试验。每个位置上，先由千分表按4.1规定的分辨力最大值为步长缓慢移动垂线给出位移，然后用坐标仪测量，记录测量结果，如此连续往同方向共进行5次。坐标仪在3个位置处测量结果的变化趋势都是单调的，则坐标仪的分辨力满足4.1的要求。示值误差在正常试验条件下，将坐标仪安放在专用标定设备上，垂线位移由百分表或数显卡尺给出。将坐标仪的测量范围平均分成4~10档，从零位开始逐档进给位移至满量程(上行)，记录每档测得的结果，再依次返至零位(下行)同样记录每档测得结果，如此共进行3次循环。按下列方法计算其示值误差δ1δ1式中：Xi Ci L ——坐标仪满量程值，单位为毫米（mm）；i ——测点序数，i=0，1，2，3，…，n。试验结果应满足4.3的要求。重复性重复性试验与6.4同时进行，计算公式如下：δ2式中：∆max ——3次循环中各测试点上行及下行的各自3个测值之间的差值取最大值，单位为毫米（mm）试验结果应满足4.4的要求。稳定性在正常试验条件下测量，将垂线用专用夹具固定在坐标仪约1/2量程处，设定定时自动测量，定时间隔为15min，历时2h，分别绘X、Y方向测值过程线，计算X、Y方向测值最大变化量δdδd式中：AmaxAmin 试验结果应满足4.5的要求。校准结果经过校准的坐标仪出具校准证书。校准证书应给出校准结果及其测量不确定度。复校时间间隔复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、仪器本身质量等诸因素所决定的，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。附录A测量结果不确定度评估示例A.1测量方法依据本规范，用数显卡尺和专用标定夹具进行校准，以仪器的示值与数显卡尺的差值即为示值误差。下面对分辨力为0.01mm的光电式垂线坐标仪在25mm处进行测量不确定度评定。A.2测量模型 因为垂线坐标仪示值误差计算公式为：δ 式中误差计算基于标准器和垂线坐标仪的示值 故，测量结果测量模型可简化为：∆= 式中：∆——垂线坐标仪示值误差，mm；X测X标——标准器示值，mm A.3灵敏系数利用偏导数求出各灵敏系数：c1=∂∆ 得出示值误差∆的标准不确定度为uA.4标准不确定度一览表 各分量及标准不确定度评定见表A.1。表A.1标准不确定度一览表序号标准不确定度来源标准不确定度值ui灵敏系数c标准不确定度分量（mm）1测量重复性引入的标准不确定度uu10.0202标准器的误差引入的标准不确定度uu10.017不确定度来源坐标仪测量重复性引入的标准不确定度u1；坐标仪测量分辨力引入的标准不确定度u2；标准器的误差引入的标准不确定度u3。故，示值误差∆的标准不确定度可以进一步明确为：uA.5标准不确定度评定A.5.1坐标仪测量重复性引入的标准不确定度u 按照示值误差校准过程，对坐标仪25mm位移点进行10次重复测量，得出如下数据见表A.2：表A.2重复性测量数据表单位：mm测量次数12345678910平均标准偏差测量值25.0225.0325.0925.0525.0225.1325.0325.0725.0525.0625.0550.035 因为校准结果取3次循环的测量值为最终结果，故：uA.5.2坐标仪测量分辨力引入的标准不确定度u坐标仪显示分辨力为0.01mm，该量作均匀分布处理，故：u2=0.01因为坐标仪测量重复性引入的不确定度大于坐标仪的分辨力引入的不确定度，所以在评定坐标仪测量结果X测的测量不确定度时，只考虑重复性引入的不确定度分量u1A.5.3标准器的误差引入的标准不确定度u对于标准器数显游标卡尺，最大允许误差为：±0.03mm，服从均匀分布，故：u3=A.6合成标准不确定度由于上述标准不确定度分量相互独立，因此ucA.7扩展不确定度U取包含因子k=2得：U

附录B光电式垂线坐标仪校准原始记录格式送校单位：原始记录：仪器名称：型号：生产厂：出厂编号：设备编号：日期：所用标准器信息：B.1外观检查：B.2绝缘电阻，B.3分辨力，B.4示值测量X方向给定位移值（mm）测量值（mm）平均值（mm）示值误差（%）第1循环第2循环第3循环上行程下行程上行程下行程上行程下行程上行程下行程Y方向给定位移值（mm）测量值（mm）平均值（mm）第1循环第2循环第3循环上行程下行程上行程下行程上行程下行程上行程下行程重复性（%）：稳定性（%）：本次校准结果的测量不确定度：U=，k=2其他说明：环境温度：℃环境湿度：%RH校准员：核验员：日期：年月日

附录C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：a）标题，如“校准证书”；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）送校单位的名称和地址；f）被校对象的描述和明确标识；g）进行校准的日期；h）对校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；i）本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；j）校准环境的描述；k）校准结果及其测量不确定度的说明；l）校准证书签发人的签名、职务，以及签发日期；m）校准结果仅对被校对象有效的声明；n）未经实验室书面批准，不得部分复制证书或报告的声明。C.2校准证书第2页式样证书编号：XXXX-XXXX校准机构授权说明校准所依据的技术文件（代号、名称）校准环境条件及地点：温度：℃地点：湿度：%RH其他：校准使用的主要标准器/主要仪器名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差证书编号有效期至第X页共X页C.3校准证