1、 福 建 省 地 方 计 量 技 术 规 范 JJF（闽） 1077 2016 桥梁挠度仪 校准规范 Calibration Specification for Bridge Deflection Instrument 2016-01-15 发布 2016-03-15 实施 福建省质量技术监督局 发 布 JJF（闽） 1077-2016 桥梁挠度仪 校准规范 Calibration Specification for Bridge Deflection Instrument 本规范经福建省质量技术监督局于 2016 年 01 月 15 日批准，并自 2016 年 03 月 15 日起施行。 归
2、 口 单 位：福建省质量技术监督局 主要起草单位： 福建省计量 科学研究 院 参加起草单位： 北京光电技术研究所 本规范由 福建省计量 科学研究院 负责解释。 JJF（闽） 1077 2016 JJF（闽） 1077-2016 本规范主要起草人： 周志春 （福建省计量科学研究院） 刘 震（福建省计量科学研究院） 李巧丽 （福建省计量科学研究院） 参加 起草人： 孙海霞 （ 北京光电技术研究所 ）JJF（ 闽） 1077-2016 I 目 录 引言 （ II） 1 范围 （ 1） 2 引用文件 （ 1） 3 术语 （ 1） 3.1 挠度 （ 1） 3.2 靶标 （ 1） 3.3 光栅位移测量系统
3、 （ 1） 4 概述 （ 1） 5 计量特性 （ 2） 5.1 挠度 示值误差 （ 2） 5.2 靶标灯中心距示值误差 （ 2） 5.3 挠度测量重复性 （ 2） 6 校准条件 （ 3） 6.1 环境条件 （ 3） 6.2 操作条件 （ 3） 6.3 校准用设备 （ 3） 7 校准项目和校准方法 （ 3） 7.1 校准项目 （ 3） 7.2 校准方法 （ 3） 8 校准结果表达 （ 5） 9 复校时间间隔 （ 5） 附录 A 校准证书 内页信息及 格式 （ 6） 附录 B 挠度示 值误差测量结果的不确定度评定 （ 7） 附录 C 光栅位移测量系统 （ 9） JJF（闽） 1077-2016 I
4、I 引 言 JJF 1071-2010国家计量校准规范编写规则、 JJF 1001-2011通用计量术语及定义、 JJF 1059.1-2012测量不确定度评定与表示 共同构成支撑本校准规范的基础性系列技术文件。 本规范为首次 发布 。 JJF（闽） 1077-2016 1 桥梁挠度仪 校准规范 1 范围 本规范适用于 竖 、横向挠度 测量范围 为（ 10400） mm 的 桥梁挠 度仪 的校准。 2 引用文件 本规范引用了下列文件： JJF 1094-2002 测量仪器特性评定 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
5、范。 3 术语 3.1 挠度 deflection 挠度是指结构构件的轴线或中面由于弯曲引起垂直于 轴线或中面方向的线位移。 3.2 靶标 target 发光点 几何中心间距离 固定的校准目标。 3.3 光栅位移测量系统 grating displacement measuring system 由 导轨、步进电机、 光栅尺组成，可 竖 、横向移动的位移测量装置。 4 概述 桥梁挠度仪 主要用于桥梁静态、动态挠曲度的测量 以及其他建筑物和构筑物的变形及震动位移监测。 桥梁挠度仪 是 通过光学解析系统将待测光信号解析至 线阵 CCD 上 ， 通过测量 检测靶标在 CCD 上成像的中心坐标的变化即
6、可精确测量被测桥梁在载荷作用下产生的 竖 向和 横向位移及其对时间的响应曲线 的仪器 。 CCD 上每个 像 素代表的实际位移值，可在测量之前进行标定 得到 。 桥梁挠度仪 和靶标 见图 1 和图 2。 JJF（闽） 1077-2016 2 图 1 桥梁挠度仪 1 提把 ； 2 望远镜 ； 3 粗瞄准器 ； 4 对中器目镜 ； 5 电源插座 ； 6 基座 ； 7 基座脚螺旋 ； 8 垂直微动手轮 ； 9 垂直制动手轮 ； 10 电源开关 ； 11 操作键盘 ； 12 照明开关 ； 13 数据插座 ； 14 基座底板 ； 15 光路盒 ； 16 目镜调焦手轮 ； 17 物镜调焦手轮 ； 18 长
7、水准器 ； 19 屏幕 ； 20 水平微动手轮 ； 21 水平制动手轮 ； 22 圆水准器 图 2 靶标 1 靶标遥控器天线 ； 2 发光标志点手动开关 ； 3 靶标电源开关 ； 4 靶标垂直锁紧旋钮 ； 5 靶标水平锁紧旋钮 ； 6 发光标志点 ； 7 靶标电池充电插孔 ； 8 靶标固定孔 5 计量特性 5.1 挠度示值 误差 5.1.1 竖 向挠度示值误差 挠度仪在垂直方向的示值误差，一般不超过仪器 挠度 测量范围 的 1。 5.1.2 横向挠度示值误差 挠度仪在水平方向的示值误差，一般不超过仪器 挠度 测量范围的 1。 5.2 靶标灯 中心距 示值误差 靶标灯几何中心间的距离测量示值误差
8、 ，一般不超过 0.1mm。 5.3 挠度测量重复性 JJF（闽） 1077-2016 3 挠度测量重复性一般不超过 0.05mm。 注 1： 挠度 测量范围 与 分辨力 、 像素 和 距离 有关，为对应测量距离时的挠度测量最大范围。 注 2： 由于校准工作只给出测量结果，不判断合格与否， 以上计量特性 仅供参考 ， 验收时按用户和制造商双方达成的技术协议，复校时按用户的规定。 6 校准条件 6.1 环境条件 温度： (205) 。 湿度：不大于 85%RH。 其它： 无振动 ，无波动气流 。 6.2 操作条件 校准时，应严格按照制造商所提供的仪器说明书操作， 整平仪器， 将靶标灯成像 于 屏
9、幕中间，设置适当的 亮度和采样率 ，标定后进行校 准 。 6.3 校准用设备 校准用设备见表 1。 表 1 校准项目和校准用设备 序号 校准项目 校准用设备 1 竖 、横 向 挠度示值误差 光栅位移测量系统 （ MPE： 0.02mm） 2 靶标灯中心距示值误差 影像测量仪 （ MPE： （ 2.5+L/300） m） 3 挠度测量重复性 光栅位移测量系统（ MPE： 0.02mm） 7 校准项目和校准方法 7.1 校准项目 桥梁挠度仪校准项目见表 1。 以下项目的校准方法和测量标准及其他设备的选取，可根据测量结果的不确定度要求确定。 7.2 校准方法 首先检查外观，确定没有影响计量特性的因素
10、后进行校准。 7.2.1 竖 、横 向挠度示值误差 将 被校 仪器放置在距 靶标灯 约 20m 处 ， 连接并精确 整平仪器。 将靶标灯 固定JJF（闽） 1077-2016 4 在光栅位移测量系统的平台上，用挠度仪望远镜 瞄准靶标灯， 手动 调焦使靶标灯清晰成像于屏幕中间。 对 被校 仪器进行标定， 应重复多次测量，待数据稳定后，得到 竖 、横向 稳定的 标定系数。 进入桥梁挠度静态测量 模块 ， 获 取 基准点 ， 竖向移动靶标灯 ， 移动的距离作为挠度测量的参考值，用挠度仪测量相应的 竖向 挠度 。按公式（ 1）计算 竖向 挠度示值误差 。 按测量范围均匀分布 10 个测量位置，测量各位
11、 置的实测挠度值 。 取 10 个位置中示值误差最大值作为 20m 处 竖向 挠 度测量示值误差。 校准过程示意图见图 3。 0i i iL L L （ 1） 式中： iL 第 i 点 挠度示值误差； iL 第 i 点 挠度实测值； 0iL 第 i 点 挠度参考值。 图 3 校准过程图 将靶标灯移动到起始位置，重新 获 取基准点。横向移动靶标灯，按上述步骤进行横向挠度示值误差的校准 ， 得到 20m 处横向挠度示值误差 。 将 被校 仪器放置在距靶标灯 约 40m 处，按上述步骤进行 竖 、横向挠度示值误差的 校准，得到 40m 处 竖 、横向 挠度示值误差。 7.2.2 靶标灯 中心 距示值
12、误差 将靶标固定在 影像测量仪 工作台上，测量靶标灯中心点之间的 距离。 靶标灯中心 标称距离与实测距离之差为靶标灯 中心距 示值误差校准结果。 7.2.3 挠度测量重复性 将 被校挠度 仪放置在距靶标灯 约 20m 处 ，对被校仪器 进行标定 后 ，进入桥梁挠度静态测量 模块 ， 获 取基准点。 竖向 移动靶标灯 1mm，测量仪器的实测挠度值 ，重复测量 10 次，按公式（ 2）计算挠度测量重复性。 JJF（闽） 1077-2016 5 21()1nii LLsn （ 2） 式中： s 挠度测量 重复性 ； iL 第 i 次 挠度实测值； L 挠度测量平均值。 8 校准结果表达 经校准的 桥
13、梁挠度仪 出具校准证书 ， 校准证书内容见附录 A。 9 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 所决定的，因此送检单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔，建议为1 年。 JJF（闽） 1077-2016 6 附录 A 校准证书 内页信息及 格式 A.1 校准证书至少包括以下信息： a）标题： “ 校准证书 ” ； b）实验室的名称和地址； c）进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）； d）证书的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识； e）客户的名称和地址； f) 被校对象的描述和明确标识； g) 进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应
14、用有关时，应说明被校对象的接收日期； h) 如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明； i) 校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号； j) 本次校准所 用测量标准的溯源性及有效性说明； k) 校准环境的描述； l) 校准结果及测量不确定度的说明； m）对校准规范的偏离的说明； n）校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识； o）校准结果仅对校准对象有效的声明； p）未经校准实验室书面批准，不得部分复制校准证书的声明。 A.2 推荐的校准证书内页格式： 推荐的校准证书内页格式见表 A.1。 表 A.1 校准证书内页格式 序号 校准项目 校准结果 1 竖 、横
15、向挠度示值误差 2 靶标灯 中心 距示值误差 3 挠度测量 重复性 挠度 示值误差测量结果不确 定度： JJF（闽） 1077-2016 7 附录 B 挠度示值误差测量 结果的 不确定度 评定 B.1 测量方法 挠度示值误差 用光栅位移测量系统进行校准 。分别在 20m 和 40m 距离 处 进行 竖、横 向挠度的测量，以仪器的示值和光栅位移测量系统给出的参考值进行比较，计算挠度仪的示值误差。 B.2 测量 模型 0i i iL L L （ B.1） 式中： iL 第 i 点 挠度示值误差； iL 第 i 点 挠度实测值； 0iL 第 i 点 挠度参考值。 B.3 方差和灵敏系数 在公式（ B
16、.1）中，各个影响量彼此独立，依据方差公式其合成方差为： 2 2 2 2 21 2 0( ) ( ) ( )c i i iu L c u L c u L 其中：1 ()1iiLc L，2 0() 1iiLc L B.4 标准不确定度来源分析 B.4.1 标准器 误差 引入 的 不确定度 分量 0()iuL 挠度测量标准器为光栅位移测量系统 ，在实验环境下其 最大允许误差 满足MPE： 0.02mm，且在全程范围内满足均匀分布， 则 0( ) 0.02 / 3iuL =0.012mm。 B.4.2 测量重复性 引入的不确定度 分量 ()iuL 挠度仪测 量重复性指标为 0.05mm。即 ()iu
17、L =0.05mm。 B.5 合成标准不确定度 挠度示值误差测量结果中各项标准不确定度分量见表 B.1。 表 B.1 标准不确定度分量一览表 不确定度分量 不确定度来源 灵敏系数 标准不确定度 0()iuL 标准器误差 -1 0.012mm ()iuL 测量重复性 1 0.05mm JJF（闽） 1077-2016 8 合成标准不确定度为： 220( ) ( ) ( )c i i iu L u L u L =0.051mm B.6 扩展不确定度 取 k=2，则挠度示值误差的扩展不确定度为： ()ciU k u L =0.102mm 由仪器说明书知，挠度测量 范围 与测量距离的关系为： m a
18、x 0 . 0 0 1 4 1 0 0 0dLd （ B.2） 式中： maxdL 测量距离为 d 时的挠度测量 范围 ，单 位 ： mm； d 测量距离，单位 ： m。 因此，当距离为 20m 时挠度引用误差的扩展不确定度为： rU =0.102/（ 1.4 20） 100%=0.36%，取 rU =0.4 。 当距离为 40m 时挠度引用误差的扩展不确定度为： rU =0.102/（ 1.4 40） 100%=0.18%，取 rU =0.2 。 桥梁挠度仪挠度示值误差 一般不超过仪器挠度测量范围的 1 ， 引用误差的扩展不确定度 （ rU =0.4%） 可 满足仪器校准的不确定度要求，按保守原则 ， 挠度示值误差测量结果不确定度可取 rU =0.4 ， k=2。 JJF（闽） 1077-2016 9 附录 C 光栅位移测量系统 光栅位移测量系统由升降 和平移导轨、光栅尺和步进电机组成 。步进电机可驱动位移台做水平和升降移动，移动的距离可通过光栅尺进行测量 ，光栅尺最大允许误差 在 0.02mm之内 。 其结构如图 C.1所示。 图 C.1光栅位移测量系统示意图 1 横向光栅； 2 横向导轨； 3 竖向 导轨； 4 靶 标灯； 5 竖向 驱动电机； 6 竖向 光栅； 7 L 型导轨连接板； 8 横向驱动电机； 9 L 型 靶 标 灯托板
