光纤光栅式钢筋计

中华人民共和国交通运输部部门计量检定规程

JJG（交通）XXX—XXXX

光纤光栅式钢筋计

FiberBraggGratingRebarStressMeter

（征求意见稿）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中华人民共和国交通运输部发布

JJG（交通）XXX—XXXX

光纤光栅式钢筋计检定规程

1范围

本规程适用于光纤光栅式钢筋计的首次检定、后续检定和使用中检查。

2概述

光纤光栅式钢筋计(以下简称钢筋计)是一种利用光纤光栅反射光中心波长与外界应变

的线性变化关系来测量钢筋混凝土或其它结构物轴向形变的传感器。

钢筋计由钢筋、光纤光栅传感器、传感器光缆和光纤保护管组成，结构示意图见图1。

钢筋计的工作原理为：在轴向荷载作用下，钢筋产生的微小变形（伸长或缩短）引起

光纤光栅传感器中心波长发生偏移，其偏移量与施加的荷载成比例，通过解调光纤光栅中

心波长变化量，即可按对应关系计算出钢筋产生的应变，以及相应的应力。

1234

图1钢筋计结构示意图

1——钢筋；2——光纤光栅传感器；3——光纤保护管；4——传感器光缆。

3计量性能要求

钢筋计计量性能要求应符合表1的规定。

表1计量性能要求

项目计量性能要求

线性度（）≤

δL|δL|1.0%F·S

滞后（）≤

δH|δH|1.5%F·S

重复性（）≤

δR|δR|0.5%F·S

综合误差（）≤

δC|δC|1.5%F·S

分辨力（Fr）|Fr|≤0.1%F·S

温度修正误差（）≤

δT|δT|0.05%F·S/℃

1

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4通用技术要求

4.1外观

钢筋计外观应无变形，外表面光洁，无锈斑及裂痕，传感器光缆无损伤，紧固件无松

动。

4.2铭牌

钢筋计应有清晰的铭牌，标明制造厂或厂标、型号、测量范围、出厂编号及出厂日

期。

5计量器具控制

5.1检定条件

5.1.1检定环境条件

环境条件要求如下：

a)温度：23℃±2℃；

b)相对湿度：应不大于75%；

c)周围应无强电磁场干扰，无振动、辐射、电流等影响。

5.1.2检定设备及配套设施

检定设备、配套设施及要求如下：

a)力标准机：测量范围应覆盖被检定的钢筋计量程，准确度等级为0.1级；

b)光纤光栅解调仪：测量范围1525nm~1565nm，分辨力1pm；

c)恒温水槽：测量范围0℃~90℃，温度波动度±0.05℃。

5.2检定项目

检定项目见表3，检定记录表见附录A。

表3检定项目一览表

检定项目首次检定后续检定使用中检查

外观+++

铭牌+++

线性度++-

滞后++-

重复性++-

综合误差++-

分辨力+--

温度修正误差+-+

注：凡需检定的项目用“+”表示，不需检定的项目用“-”表示。

5.3检定方法

2

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5.3.1外观

采用目测和手检的方法检查外观。

5.3.2铭牌

采用目测的方法检查铭牌。

5.3.3线性度

钢筋计线性度检定步骤如下：

a)在检定环境条件下，钢筋计预先放置24h上；

b)安装钢筋计至力标准机上，钢筋计传感器光缆连接光纤光栅解调仪，静置30min；

c)试验前，将钢筋计预拉至量程上限值的1.2倍，至少稳定3min，卸荷至零荷载状

态，按此步骤重复预拉3次；

d)恢复钢筋计至零荷载状态并稳定后，读取光纤光栅解调仪输出的钢筋计波长值，

作为钢筋计初始波长值；

λ0

e)在钢筋计量程范围内，按10%F·S逐级加荷至满量程荷载值，每级至少稳定3min，

记录力标准机荷载值及钢筋计对应产生的应变值；

f)加荷到满量程荷载值后，按10%F·S逐级卸荷至零荷载,每级荷载至少保持3min

后再读取力标准机荷载值及钢筋计对应波长测量值，退回零荷载后，保持3min，读取零荷

载处测量值；

g)按步骤e）~f）进行3次测量；

h)按公式（2）计算各级测量点3次循环测量过程中钢筋计波长测量值与初始波长值

差值平均值：

m

1（）

∆λi=∑[(λij−aT×∆Tij)−λ0]2

mj=1

式中：

第级测量点（……，）次循环测量过程中钢筋计波长测量值与初始

∆λi——ii=1,2,3,103

波长值差值平均值，nm；

λij——第i级测量点（i=1,2,3,……，10）第j次（j=1,2,3,……，m）测量过程中钢筋计输

出波长值，nm；

钢筋计温度修正系数，℃；

aT——nm/

∆Tij——第i级测量点（i=1,2,3,……，10）第j次（j=1,2,3,……，m）测量过程中环境温

度相对于初始状态时的温度变化量，当环境温度不变时，∆Tij=0，℃；

m——测量次数，m=6。

i)按公式（3）计算钢筋计在各级测量点处3次循环荷载测量平均值：

（）

Fi=k×∆λi+C3

式中：

3

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Fi——第i级测量点（i=1,2,3,……，10）时钢筋计荷载测量平均值，kN；

k——钢筋计应力系数，kN/nm；

C——钢筋计自由状态下荷载测量值，kN。

j)计算各级测量点处钢筋计荷载测量平均值与力标准机对应施加的荷载平均值之间

的最大偏差，按公式（4）计算线性度误差，作为线性度检定结果。

∆L

max（）

δL=×100%4

FFS

式中：

钢筋计测量线性度误差；

δL——

钢筋计在各级测量点次循环测量过程中荷载测量平均值与拟合直线上对

∆Lmax——3

应荷载值之间的最大偏差，kN；

FFS——钢筋计满量程输出荷载值，kN。

5.3.4滞后

按5.3.3a)~j)步骤进行，按公式（5）计算滞后误差，作为滞后误差检定结果。

∆H

max（）

δH=×100%5

FFS

式中：

钢筋计测量滞后误差；

δH——

钢筋计在各级检定点处正行程荷载测量平均值与反行程荷载测量平均值差

∆Hmax——

值的最大值，kN。

5.3.5重复性

按5.3.3a)~j)步骤进行，按公式（6）计算重复性误差，作为重复性误差检定结果。

∆Rmax

δR=×100%（6）

FFS

式中：

钢筋计测量重复性误差；

δR——

钢筋计在各级测量点处正行程个荷载测量值间的差值及反行程个荷载

∆Rmax——33

测量值间的最大差值，kN。

5.3.6综合误差

按5.3.3a)~j)步骤进行，按公式（7）计算综合误差，作为综合误差检定结果。

4

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∆C

max（）

δC=×100%7

FFS

式中：

钢筋计测量综合误差；

δC——

钢筋计在各级测量点正反行程荷载测量平均值与对应的力标准机施加荷载

∆Cmax——

值的最大差值，kN。

5.3.7分辨力

钢筋计分辨力检定步骤如下：

a)按5.3.3步骤a)~d)进行检定；

b)调节力标准机使荷载增加至钢筋计量程上限值的50%，读取光纤光栅解调仪输出

的钢筋计波长值，继续调节力标准机使荷载增加钢筋计量程上限值的0.1%，读取光纤光栅

解调仪输出的钢筋计波长值，按公式（8）计算钢筋计单次测量分辨力：

（）

∆F=F2−F18

式中：

∆F——钢筋计单次测量分辨力，kN；

F2——施加50.1%F·S荷载时钢筋计测量荷载值，kN；

F1——施加50%F·S荷载时钢筋计测量荷载值，kN。

重复步骤次，按公式（）计算钢筋计分辨力，作为钢筋计分辨力检定结果。

c)b)59Fr

max(∆F)

Fr=×100%（9）

FFS

5.3.8温度修正误差

温度修正误差检定步骤如下：

a)将钢筋计放入恒温水槽中，调节恒温水槽内温度至25℃，保持3h，记录此时恒

温水槽内温度值和光纤光栅解调仪测量的钢筋计初始波长值；

b)将恒温水槽内温度降至0℃，温度稳定后保持30min，记录恒温水槽内温度值和光

纤光栅解调仪解调的钢筋计波长值；

c)以10℃为测量间隔将恒温水槽内温度逐级升温至60℃，每级测量点处温度稳定后

保持30min，记录恒温水槽内温度值和光纤光栅解调仪解调的钢筋计波长值；

d)按公式（10）计算温度变化引起的钢筋计波长变化值：

（）

λTi-λT0=αT(Ti−T0)10

式中：

钢筋计第级测量点（……）波长测量值，

λTi——ii=1,2,3,,6nm；

钢筋计在恒温水槽内温度为℃时波长测量值，

λT0——25nm；

钢筋计在第级测量点（……）处恒温水槽内温度测量值，℃；

Ti——ii=1,2,3,,6

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恒温水槽内设定温度℃时温度测量值，℃。

T0——25

按公式（）计算温度修正误差，作为钢筋计温度修正误差检定结果。

e)11δT

k×α(T-T)

Ti+1i（）

δT=×100%11

FFS

式中：

Ti+1——钢筋计在恒温水槽内设定温度为（Ti+1）℃时温度测量值，℃。

5.4检定结果的处理

经检定合格的钢筋计，发给检定证书，检定证书内页格式见附录B；检定不合格的钢

筋计，发给检定结果通知书，并注明不合格项目，检定结果通知书内页格式参见附录C。

5.5检定周期

钢筋计检定周期一般不超过1年。

6

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附录A

光纤光栅式钢筋计检定记录表格式

证书编号：

仪器名称型号/规格

生产单位出厂编号

送检单位仪器编号

检定地点环境条件温度：____℃，相对湿度：____%RH

外观铭牌

线性度（）滞后（）重复性（）

δL_________δH_________δR_________

综合误差（）分辨力（）温度修正误差（）

δC_________Fr_________δT_________

荷载加荷示值卸荷示值

0

1×10%F·S

2×10%F·S

3×10%F·S

4×10%F·S

5×10%F·S

5.01×10%F·S

6×10%F·S

7×10%F·S

8×10%F·S

9×10%F·S

10×10%F·S

温度值（℃）102030405060

温度测量值（℃）

波长测量值（nm）

计算栏

检定员：核验员：检定日期：

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附录B

光纤光栅式钢筋计检定证书内页格式

检定证书第2页

证书编号××××××-××××

检定机构授权说明

检定环境条件及地点：

温度℃地点

相对湿度％其他

检定使用的计量（基）标准装置

不确定度/准确

计量（基）标准

名称测量范围度等级/最大有效期至

证书编号

允许误差

检定使用的标准器

不确定度/准确

检定/校准证书

名称测量范围度等级/最大有效期至

编号

允许误差

第2页共3页

8

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检定证书第3页

证书编号××××××-××××

检定结果

序号被检项目检定结果

1外观

2铭牌

3分辨力

4线性度

5滞后

6重复性

7综合误差

8温度修正误差

注：

1本报告检定结果仅对该计量器具有效；

2本证书未加盖“XXXXXX”无效；

3下次检定时请携带（出示）此证书。

未经授权，不得部分复印本证书。

以下空白

第3页共3页

9

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附录C

光纤光栅式钢筋计检定结果通知书内页格式

检定结果通知书第2页

证书编号××××××-××××

检定机构授权说明

检定环境条件及地点：

温度℃地点

相对湿度％其他

检定使用的计量（基）标准装置

不确定度/准确

计量（基）标准

名称测量范围度等级/最大有效期至

证书编号

允许误差

检定使用的标准器

不确定度/准确

检定/校准证书

名称测量范围度等级/最大有效期至

编号

允许误差