(高清版)GB∕T 13634-2019 金属材料 单轴试验机检验用标准测力仪的校准(标清)

ICS19.060;77.040.10N74GB/T13634—2019/ISO3金属材料单轴试验机检验用标准测力仪的校准国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会I Ⅲ 1 1 1 1 2 2 3 6 8附录A(资料性附录)力传感器及其加力用附件尺寸示例 9附录B(资料性附录)附加内容 附录C(资料性附录)标准测力仪校准和后续使用时的测量不确定度 ⅢGB/T13634—2019/ISO376:2011本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 修改了标准测力仪的分级准则(见8.2.2008年版的8.2): 本标准使用翻译法等同采用ISO376:2011《金属材料单轴试验机检验用标准测力仪的校准》。——GB/T27025—2008检测和校准实验室能力的通用要求(ISO/IECGB/T13634—2019/ISO376:2011入附录C. N1GB/T13634—2019/ISO376:20金属材料单轴试验机检验用标准测力仪的校准ISO/IEC17025检测和校准实验室能力的通用要求(Generalrequirementsforthecompetenceof3术语和定义4符号和说明本标准中使用的符号和说明见表1。符号单位说明b%转位后的复现性相对误差%不转位时的重复性相对误差c%蠕变相对误差FN传感器的最大容量FN最大校准力%插值相对误差%零点相对误差—卸力后指示装置的读数—加力前指示装置的读数2GB/T13634—2019/ISO376:2011表1(续)符号单位说明—在施加或卸除最大校准力30s后，指示装置的读数*在施加或卸除最大校准力300s后，指示装置的读数rN指示装置的分辨力%标准测力仪的进回程相对误差X递增试验力时的变形—变形的计算值—递减试验力时的变形—第1、3、5次测量中的最大变形—第1、3、5次测量中的最小变形一与最大校准力对应的变形X转位后变形的平均值X—不转位时变形的平均值5原则b)替换指示装置的量值单位(例如5V、10V)和激励源的类型(例如AC或DC载频)应分别与原度有较大的影响。推荐替换指示装置的不确定度不大于整个组合系统不确定度的1/3(参见附录C的C.2.11)6标准测力仪的特性6.2力的施加加力用附件的示例参见附录A。3GB/T13634—2019/ISO376:20116.3变形的测量力传感器弹性体变形的测量可采用机械的、电子的和光学的等具有足够准确度和稳定度的方法进行。标准测力仪是仅以规定的校准力分级还是以插值分级(见第7章)取决于测量系统的类型和特性。插值。7标准测力仪的校准7.1总则7.2指示装置的分辨力指示装置的分辨力r应为指针宽度与两相邻刻线中心距(刻度间隔)的比值，推荐比值为1:2、1:5或1:10。要估读到标度盘分度值的十分之一，刻度间隔应不小于1.25mm。4应将分辨力r转换为力的单位。7.3最小力a)最小力不应小于： ——2级：500Xr;7.4校准方法7.4.1预加力应为60s～90s.减力施加一组校准力(见图1)。5GB/T13634—2019/ISO376:2011图1标准测力仪的位置对于部件可拆卸的标准测力仪，在校准期间，应将其至少分解一次至包装运输状态。这种分解一般应在第二组和第三组测量之间进行。重新组装施加下一组校准力之前，应对标准测力仪至少施加三次最大力。开始校准电子式标准测力仪之前，可记录零点信号(参见B.3)。7.4.3加载条件应尽量使逐点施加力的时间间隔相同，从力开始变化至可读数的时间应在30s以内。校准应在18℃~28℃范围内进行，校准过程中温度变化应在±1℃范围内，并应记录校准时的温度。应有足够的时间使标准测力仪达到稳定的温度。当已知标准测力仪未进行温度补偿时，应确保温度变化不影响校准结果。应变式传感器校准前的通电时间不应少于30min。7.4.4蠕变试验如果标准测力仪仅以递增力方向校准，记录施加或卸除最大校准力后30s和300s的输出，以便确保其蠕变特性。如果在零力时测量蠕变，在卸力之前，最大校准力应至少保持60s。蠕变试验可以在预加力之后的校准过程中任何时间进行。校准证书应包含下列内容：——蠕变测量方法(最大力蠕变或卸除力以后蠕变);—何时进行蠕变测量(预加力之后、最后一组测量之后等):——从施加力到卸除力的时间(对于零点力蠕变检测)。7.4.5变形的测量变形被定义为受力时的读数与未受力时的读数之差。该变形定义不仅适用于以电学单位输出的读数，也适用于以长度单位输出的读数。7.5标准测力仪的评定7.5.1复现性相对误差b和重复性相对误差b'对每一校准力，分两种情况计算误差，即标准测力仪转位时的误差(b)和不转位时的误差(b′),计算6GB/T13634—2019/ISO376:2011见式(1)和式(3): (1) (2) (3) (4)7.5.2插值相对误差fe该误差由作为校准力函数的变形的一次、二次或三次方程式来确定。所用方程式应在校准报告中给出，插值相对误差应按式(5)计算：……7.5.3零点相对误差fo每组试验前后均应记录零点读数。零点读数应在力完全卸除以后，再经过大约30s的时间读取。零点相对误差按式(6)计算：宜给出最大零点相对误差。……7.5.4进回程相对误差v应先以递增力再以递减力对标准测力仪施加校准力来测定进回程相对误差。利用递减力时和递增力时测得的差值，按式(7)和式(8)算出两组校准力的进回程相对误差： (7) (8)v是v₁和v₂的平均值： (9)7.5.5蠕变相对误差c用施加或卸除最大校准力后标准测力仪30s读数与300s读数之差除以最大变形量的百分数表示蠕变相对误差。按式(10)计算：……(10)8标准测力仪的分级通过依次考核从最大到最小的每一校准力来确定标准测力仪所覆盖的测量范围的级别，测量范围的下限应为满足该级要求的最小力。7GB/T13634—2019/ISO376:208.2分级准则8.2.1标准测力仪分级的范围应至少覆盖F、的50%～100%。——进回程相对误差。 表2按照标准测力仪的级别和校准力的不确定度给出了这些误差的最大允许值。级别标准测力仪的最大允许相对误差%施加校准力的扩展不确定度%复现性b重复性b插值零点进回程v蠕变C士0.05士0.0251士0.102士0.20a)标准测力仪及加力附件的标识和力标准机的标识：b)施加力的方式(拉和/或压);d)级别和有效范围(或力),加力方式(仅递增或递增和/或递减);g)校准结果的不确定度(不确定度的一种计算方法参见附录C);88.3.2本标准规定证书的最长有效期不应超过26个月。9已校准标准测力仪的使用用递减的力。(参见B.4)。注：如果卸除了试验力的力传感器零点发生变化，则说明由于过载使力传感器产生了塑性变形。长时永久漂移则表明应变片基底受潮或应变片有粘贴缺陷。9GB/T13634—2019/ISO376:20(资料性附录)A.1总则测力仪最大(标称)力最大总长度连接头外螺纹尺寸螺纹最小长度最大宽度或直径mmM20×1.5⁴40kN和60kNM20×1.5*M24×2M30×2—M42×3—M56×4—M64×4—M90×4M125×4M160×6—M200×6—M250×6—M330×6一标称力小于10kN的拉式传感器尺寸不作规定。包括拉式传感器及其必需的螺纹连接件长度，拉式传感器或螺纹连接件连接头外螺纹尺寸。也允许2mm螺距。A.3压式传感器GB/T13634—2019/ISO376:2011标准测力仪最大(标称)力材料试验机检验装置的最大总高度1级2级如果材料试验机的实际安装空间允许，可使用更大高度的传感器。符合ISO7500-1的规定。A.4加力用附件A.4.1总则A.4.2球形座和球形螺母GB/T13634—2019/ISO376:20114个孔。图A.1球形螺母、球形座和拉力测量杆GB/T13634—2019/I表A.3最大力不小于10kN的拉式传感器配备的球形螺母和球形座尺寸测力仪最大(标称)力r35二8245二850二8364二400kN和600kN120二80235二345二420二8A.4.3中间联接环A型和B型中间联接环分别如图A.2和图A.3所示，其尺寸参见表A.4,这些中间环宜用于多量程材料试验机的检验。中间联接环宜有一个适当的定位装置(如穿销),以固定其他的安装件。图A.2A型中间联接环GB/T13634—2019/ISO376:2011图A.3B型中间联接环表A.4中间联接环尺寸材料试验机的最大(标称)力测力仪最大力中间联接环型式mmmmmmhmmmmA5A —7一A45+a.3——7—B5A7一A——7——400kN～600kNB5B45+0,0257B7A一GB/T13634—2019/ISO376:2011材料试验机的最大(标称)力测力仪最大力中间联接环型式mm mmmmmmmmhmmmmmmB45+0,023120二7B7B64+0.000400kN～600kNA90+g.02一B64+g.000400kN～600kNA90+0.0— —A400kN～600kNB90+g.005BA——一400kN～600kNB90+g.00270二82BA A— BBAA——一标称力大于10MN的拉力试验机是特殊型式，该型式的试验机所需的中间联接环宜按协议制造。A.4.5承压垫标准测力仪在力标准机(或基准机)上校准过程中，力标准机压板上承受的表面压力不宜大于100N/mm²,必要时宜选装附加的承压垫(见图A.4)。承压垫的直径d₉要足够大，以保证满足上述要求。GB/T13634—2019/ISO376:2011图A.4a)所示的例子为压式传感器的传力面为凸面的承压垫形状，其高度h,不宜小于d₉/2。所有承压垫的高度h₈和直径d₁o宜适合于传力部件，使承压垫在安装后既对中又与传力部件无横向接触。因此，直径d₁o宜比传力部件的直径大0.1mm～0.2mm。图A.4b)所示的例子为压式传感器的传力面为平面的承压垫形状，直径dn不应小于传力部件的直径。a)为减小传力面为凸面的力传感器表面压力而设计的承压垫bdgb)为减小传力面为平面的力传感器表面压力而设计的承压垫图A.4承压垫(资料性附录)附加内容B.1过载力试验对标准测力仪连续施加四次超过最大力的8%～12%的过载力。保持过载力60s～90s。1000[半径的(0.1±0.01)%]。验力。准力。平面支承垫时的平均变形之差和使用凸面支承垫与使用平面支承垫时的平均变形之差均不宜超过表级别最大允差%最大力时最小力时12GB/T13634—2019/ISO376:B.3关于记录未受力传感器零信号的说明移则表明应变片基底受潮或应变片有粘贴缺陷。B.4已校准标准测力仪的温度修正D,=D.[1+K(t-t.)]……(B.1)D,——温度为t时的变形；除了配有电输出式力传感器的标准测力仪以外，合金含量不超过7%的钢质标准测力仪，可取K=0.00027/℃。表B.2给出了前一类标准测力仪的变形修正量。这些修正值是取K=0.00027/℃得到的。通常，将标准测力仪的测量温度精确到1℃即可。测得的变形中减去表B.2给出的变形修正量。在低于校准温度的情况下用标准测力仪进行测量时，测得的变形宜加上修正量。 ——温度偏差：22℃-20℃=+2℃。在对应偏差+2℃的纵栏里，刚好超过729.6分度的变形是833分度。相对该变出0.4分度的修正量。修正后的变形是729.6—0.4=729.2(分度)。GB/T13634—2019/I表B.2钢质标准测力仪温度变化时的变形修正量(不包括电输出式力传感器)变形修正量分度相对于校准温度的温度变化相应修正量的最大变形分度GB/T13634—2019/ISO376:2011(资料性附录)标准测力仪校准和后续使用时的测量不确定度C.1标准测力仪校准结果的不确定度C.1.1总则以插值和仅以递增力分级的标准测力仪，其校准不确定度是根据内插方程在任意变形下计算出的力值的不确定度。仅以规定力和递增力分级的标准测力仪，其校准不确定度是校准过程中得到的一个变形平均值对应的力的不确定度。在每一个校准力F下，合成标准不确定度u.由校准过程的读数计算得出[见式(C.1)],用力的单位表示。绘制这些合成标准不确定度对力的曲线，可用最小二乘法计算出覆盖全部力值的合成标准不确定度拟合值。对于校准范围的任一力，这个拟合值乘上包含因子k=2得到扩展不确定度U[见式(C.2)]。同样可通过计算得到相对扩展不确定度W[见(C.3)]:……(C.1)……(C.2)……(C.3)u1与施加的校准力相关的标准不确定度：与校准结果复现性相关的标准不确定度；4与校准结果重复性相关的标准不确定度；u₄——与指示装置分辨力相关的标准不确定度；us——与标准测力仪蠕变相关的标准不确定度；M₆——与零点输出漂移相关的标准不确定度；u7与标准测力仪温度相关的标准不确定度：u——与内插相关的标准不确定度。相对扩展不确定度W也可以从合成相对标准不确定度计算出来，见式(C.4)、式(C.5)、式(C.6):……(C.4)W=k×w.……(C.5)U=WXF……(C.6)w₁——与施加的校准力相关的相对标准不确定度；w₂——与校准结果复现性相关的相对标准不确定度；w₃——与校准结果重复性相关的相对标准不确定度；W与指示装置分辨力相关的相对标准不确定度；ws—与标准测力仪蠕变相关的相对标准不确定度；w——与零点输出漂移相关的相对标准不确定度；w₇—与标准测力仪温度相关的相对标准不确定度；wg——与内插相关的相对标准不确定度。GB/T13634—2019/ISO376:2011注2:相对不确定度以百分数乘上100表示。C.1.2校准力不确定度w、w,的计算u₁是只与力标准机施加力相关的标准不确定度，以力的单位表示，同样，w₁以相对值表示。C.1.3复现性不确定度μ₂、W₂的计算u₂与校准过程中得到变形平均值有关的标准偏差，用力的单位表示，同样，w₂以相对值表示，见……(C.7)……(C.8)式中：X,——递增系列1,3,5得到的标准测力仪变形值。C.1.4重复性不确定度u3、w₃的计算u₃是测量变形的重复性产生的不确定度，用力的单位表示，同样，ws以相对值表示。见式(C.9)、式(C.10)。对于每一个力F可以得到：……(C.9)……(C.10)b'——7.5.1中定义的相对重复性误差。C.1.5分辨力不确定度u₄、w₄的计算每个变形值是由两个读数计算出的(加力时的读数减去零力下的读数),因此，指示装置的分辨力需要包括两个均匀分布，每一个标准不确定度是r/2√3,这里r是分辨力，用力的单位表示。见式(C.11)、C.1.6蠕变不确定度M₅、w₅的计算……(C.11)……(C.12)这项不确定度分量是由于在一个给定的测力点，测力仪的变形会受到短时间前加载力的影响。这种影响之一是在施加或卸除最大校准力后的30s～300s期间改变力传感器的输出读数。这项影响不包括在复现性中，因为通常情况下，同一台力标准机用于全部测量系列，时间加载流程是相同的。这项影响用式(C.13)、式(C.14)估算：……(C.13)GB/T13634—2019/ISO376:2011……(C.14)如果不进行蠕变试验，蠕变不确定度可以由滞后除以3估算，因此，式(C.15)、式(C.16)可用于计算递增力的不确定度分量：……(C.15)……(C.16)C.1.7零点漂移不确定度u₆、w₆的计算这项不确定度分量是由于标准测力仪的零点输出因测量系列不同而发生变化，测得的变形值可能是各系列在零试验力下时间的函数。因为通常情况下，这个时间对各测量系列是相同的，所以这项影响不包括在复现性中。测量这种变化的参数是零点误差fo,所以这项影响用式(C.17)、式(C.18)估算：C.1.8温度不确定度M₇、w₇的计算……(C.17)这项不确定度分量是在整个校准过程中温度变化以及校准温度测量的不确定度引起的。标准测力仪对温度的敏感性需通过试验、制造商的说明书及理论和经验估算，这项分量以力的单位或相对值表……(C.19)……(C.20)式中：K——标准测力仪的温度系数，单位为每摄氏度(℃-¹);△T——校准温度变化，包含温度测量的不确定度。仅以规定力分级的标准测力仪不需考虑这项不确定度分量。这项测量不确定度分量是由于内插方程的计算值与实际值存在偏差而产生的。可选择C.1.9.2和C.1.9.3的方法计算此项分量。C.1.9.2残差法这项分量采用统计理论估算。假定校准力是均匀分布，能简化为式(C.21)、式(C.22):……(C.21)……(C.22)o,——变形平均值和内插方程计算值之差平方的和；GB/T13634—2019/ISO376:2011n——力校准点的数目；d——内插方程的次数。C.1.9.3偏差法这项分量是测量变形的平均值与内插方程计算值之间的差值，按式(C.23)、式(C.24)计算：……(C.23)……(C.24)C.1.10合成标准不确定度和扩展不确定度的计算合成标准不确定度和扩展不确定度以力的单位(u.和U)或相对值(w.和W)表示，参见C.1.10.2和C.1.10.3.C.1.10.2用力单位表示的合成标准不确定度和扩展不确定度对每一个校准力，合成标准不确定度u.通过各个标准偏差计算得到，按式(C.25)计算：……(C.25)绘制u.相对力的曲线，通过全部数据点确定最佳拟合的最小均方线系数。拟合线的类型(例如：直线、多项式、指数)取决于校准结果。因简便线性方程为首选。如果线性方程结果值低于最小合成不确定度的值，宜采用更加保守的拟合值和/或规定不确定度的最小值。宜采用得到的最小合成标准不确定度(以力为单位)。扩展不确定度U由最佳拟合方程值乘系数2得出。可计算得出校准范围内任一力的扩展不确定度，并以力的单位表示。C.1.10.3用相对值表示的合成标准不确定度和扩展不确定度对每一个校准力，合成标准不确定度w.通过各独立的标准不确定度计算，按式(C.26)计算：……(C.26)绘制w.相对力的曲线图，通过全部数据点确定最佳拟合的最小均方线系数。拟合线的类型(例如：直线、多项式、指数)取决于校准结果。因简便线性方程为首选。如果线性方程结果值低于最小合成不确定度的值，宜采用更加保守的拟合值和/或规定不确定度的最小值。宜采用得到的最小合成标准不确定度。扩展不确定度W由最佳拟合方程值乘系数2得出。可计算得出对校准范围内任一力的扩展不确定度，并以相对值表示。C.2标准测力仪后续使用时的不确定度与校准后从标准测力仪变形计算出的力有关的不确定度包含以下来源：GB/T13634—2019/ISO376:2011a)校准不确定度；b)分辨力；c)进回程差；d)自校准以后灵敏度的漂移；e)在不同温度使用时的影响；f)不同端面加载条件的影响；g)使用不同附件时的影响；h)采用不同时间加载流程的影响；i)内插方程拟合的影响；j)更换指示装置的影响(如适用)。可以假定这些影响是不相关的，因此每一个力的合成标准不确定度可用这些标准不确定度平方和计算(假定任一已知的误差已被修正)。例如，如果传感器的温度灵敏度是已知的，温差(校准时和其后使用时)也是已知的，则宜对计算的力进行修正或将影响线性地加到不确定度中，而不是平方和中。C.2.2校准不确定度校准不确定度是扩