DL T 1043 2007 第三章、钢弦式测缝计

 

DL/T1043 -- 2007

第三章、钢弦式测缝计

●  1  范围

    本标准规定了钢弦式测缝计的分类与规格、技术要求、试验方法、检验规则

和标志、包装、运输、储存的要求。

    本标准适用于埋设在建筑物内部或安装在建筑物表面用于长期测量结构物

位移或伸缩缝开合度的钢弦式测缝计。

●  2规范性引用文件

    下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引

用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，

然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡

是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

    GB 5603  负荷传感器名词术语

    GB 5604  负荷传感器试验方法

    GB 6388运输包装收发货标志

    GB/T 50123土工试验方法标准

    GB/T 13606岩土工程用钢弦式压力传感器

●  3术语和定义

    下列术语和定义适用于本标准。

    3.1

    频率模数  frequency modulus

    频率的平方除以1000，一个单位定义为“一个字”。

    3.2

    最小读数  minimum reading

    钢弦式仪器在全量程范围内频率模数变化一个字时被测量的变化值。

●  4产品原理、分类与规格

  4.1  产品原理

  钢弦式测缝计主要由钢弦、受力弹簧、拉杆、线圈等组成。

  钢弦式测缝计的两端随结构物的位移或接缝的开合产生相对位移，该位移通过受力弹簧传递给钢弦，引起钢弦应力变化，从而改变钢弦的固有频率。测量仪表输出的脉冲信号通过线圈激振钢弦并检测出线圈所感应信号的频率，经换算即可得到被测结构物相对位移的变化量，其计算公式见附录A。由钢弦式测缝计中的热敏电阻同步测出测点的温度值。

    钢弦式测缝计的基本原理及结构示意如图l所示。

    4.2产品分类与规格

    根据安装方式，钢弦式测缝计分成埋入式和表面安装式两类。

    钢弦式测缝计的基本规格和参数见表1。

图1  钢弦式测缝计原理及结构示意图

 

表1  钢弦式测缝计的基本规格和参数

序号	测量范围   mm	温度测量范围   ℃	分辨力   %F·S	输出频带范围   Hz
l	O～10
2	O～20
3	0～25
4	O～30	-20～+60	≤0.05	800～3500
5	O～50
6	0—100
7	O—150
注：F·S为满量程。

 

●  5技术要求

5.1  环境条件

5.1.1  正常工作条件

    a)环境温度：-20℃～+60℃：

    b)表面安装式钢弦式测缝计应能在0.5MPa水压下或相对湿度不大于

95%的环境下正常工作；

    c)埋入式钢弦式测缝计应能在0.5MPa或3.0MPa水压下正常工作；

    d)大气压力：53kPa～l06kPa。

5.1.2仲裁试验条件

a)环境温度：20℃±2℃；

b)相对湿度：60%～70%：

c)大气压力：86kPa～l06kPa。

5.1.3正常试验条件

a)环境温度：+15℃～+35℃；

b)相对湿度：25%～75%；

c)大气压力：86kPa～l06kPa。

5.2性能参数要求

    钢弦式测缝计的各项性能参数应满足以下要求。

    5.2.1  测量范围

    钢弦式测缝计的测量范围应符合表1的规定。

    5.2.2分辨力r

    钢弦式测缝计的分辨力应符合表1的规定。

    5.2.3综合误差δ

    钢弦式测缝计的综合误差不大于1.25%F·S，其中：

    a)非线性度（或拟合误差）δ，不大于1.0%F·S；

    b)不重复度δ。不大于0.5%F·S：

    c)滞后δ。不大于0. 5%F·S。

    注：可采用非线性多项式曲线校准拟合，此时拟合误差J．应刁i大于0.5%F．S。

    5.2.4温度测量误差

    温度测量误差应不大于0.5℃。

    5.3绝缘性能

    钢弦式测缝计芯线与传感器壳体之间的绝缘电阻应大于50MΩ。

    5.4防水密封性

    钢弦式测缝计在规定的压力水中(表面安装式钢弦式测缝计规定压力为

0. 5MPa)，绝缘性能应符合5.3的规定。

    5.5温度修正误差

    表              钢弦式测缝计温度修正的校准曲线（因温度变化所引起的测缝计测值的误差与温度之间的关系曲线），其端基线性度误差以频率模数计，不应超过±0.04%F·S/℃。

    5.6稳定性

    钢弦式测缝计在正常试验大气条件下，将钢弦式测缝计拉伸至满量程位置静置1个月后，其性能应满足如下要求：

    a)绝缘性能应满足5.3的要求；

    b)最小读数的相对变化量不应超过±2%。

    5.7耐运输颠振性能

    钢弦式测缝计在包装运输时，应能承受最大加速度为5g,历时lOmin的试验，试验后其性能应满足5.2、5.3、5.4的要求。

    5.8外观

    钢弦式测缝计外观应无变形，外表面无明显划痕：商标、型号等标志清晰；紧固件无松动。表面在防腐处理后应无锈斑及裂痕。

●  6试验方法

6.1  试验环境

6.1.1  试验条件

除有特殊要求外，试验按5.1.3进行。

6.1.2试验设备

a)校准仪；

b)游标卡尺；

c)钢弦式指示仪；

d) lOOV绝缘电阻表；

e)恒温箱；

  f)二等标准水银温度计；

  g)恒温水槽；

  h)压力容器；

  i)振动试验台。

  6.2外观检查

  在正常试验大气条件下，用目测检验，应符合5.8的要求。

  6.3性能参数试验

  将钢弦式测缝计固定在专用校准仪上，试验前将钢弦式测缝计在满量程范围

内预拉压2～3次，并将钢弦式测缝计按20%满量程位移量分挡，从满量程的下

限开始，逐级进给位移至满量程上限，用钢弦式指示仪测量其输出并记录每个挡

位的测值，如此共进行3个正、反行程的测量。按附录A给出的方法计算钢弦式

测缝计的分辨力r、非线性度（或拟合误差）δ1、不重复度δ2、滞后δ3及综合

误差δ等参数。试验结果应符合5.2的要求。

   6.4绝缘性能试验

   在正常试验大气条件下，用100V绝缘电阻表测量钢弦式测缝计感应极引线

电缆与屏蔽线之间的绝缘电阻，应满足5.3的要求。

   6.5耐水压密封性能试验

   将钢弦式测缝计放置在压力容器中，加水压至规定压力，保持30min，然后

用额定直流电压为100V的绝缘电阻表测量引线与密封壳体之间的绝缘电阻，测

量结果应满足5.4的规定。

   6.6温度修正误差试验

   将钢弦式测缝计固定在钢夹具上，放入环境试验箱内，将二等标准水银温度

计放置在测缝计附近，分别在-20℃、0℃、+20℃、+40℃、+60℃进行试验。

试验箱以不超过1℃/min的变化率升降温，到达每挡温度并稳定后各保温2h，

再测出钢弦式测缝计的输出频率模数，同时读出测缝计的温度值和二等标准水银

温度计的读数，按附录A给出的公式计算温度修正系数及误差。试验结果应满足

5.5的要求。

    比较钢弦式测缝计温度测值和二等标准水银温度计读数，其温度误差应满足

5.2.4的要求。

   6.7稳定性试验

   将钢弦式测缝计安装在校正仪上，在正常大气试验条件下，拉伸到测量范围

上限静置一个月，按6.3、6.4给出的方法进行最小读数性能、绝缘性能试验，

试验结果应满足5.6的规定。

   6.8耐运输颠振性能试验

   将钢弦式测缝计按运输要求包装好后，直接固定在振动试验台上。

   按5.7规定的加速度、频率和时间进行运输颠振试验。试验后，仪器性能应

满足5.7的规定。

●  7检验规则

  7.1  检验分类

  钢弦式测缝计的检验分为出厂检验和型式试验两种。

  7.2出厂检验

  7.2.1  钢弦式测缝计应逐台进行出厂检验，检验项目分全检和抽检，抽检

比例为3%～5%，如批量生产总数少于3台，则应全检。出厂检验项目及顺序

见表2。

DL/T1043 -- 2007

序号	检验项目	要求	试验方法	出厂检验	型式试验
1	外观	5.8	6.2	√	√
2	分辨力	5.2	6.3	○	√
3	性能参数	5.2	6.3	√	√
4	绝缘性能	5.3	6.4	√	√
5	防水密封性	5.4	6.5	√	√
6	温度修正误差	5.5	6.6	○	√
7	长期稳定性	5.6	6.7	—	√
8	运输颠振性能	5.7	6.8	—	√
注：√为必检项目，—为不检项目，○为抽检项目。

     7.2.2钢弦式测缝计经质量检验部门检验合格并符合合格证后，方可出厂。

    7.2.3提交给用户的出厂检验资料至少应包括：

    a)钢弦式测缝计名称、型号规格、出厂编号；

    b)钢弦式测缝计性能参数试验表；

    c)最小读数或拟合参数；

    d)综合误差及非线性度（或拟合误差）、滞后、不重复度等性能参数

  试验结果；

    e)绝缘电阻、电缆长度；

    f)制造时间、检验员标志。

  7.3  型式试验

  7.3.1  凡遇下列情况之一，需进行型式试验：

  a)新产品定型或老产品转厂生产或停产一年后又恢复生产时；-

  b)连续批量生产时，每5年一次；

  c)如设计、工艺、材料、元件有较大改变，可能影响产品性能时；

  d)出厂检验结果与上次型式试验有较大差异时；

  e)国家质量技术监督机构提出要求时。

  7.3.2 型式试验应从出厂检验合格产品中随机抽取3台样品，如总数少于

3台，则应全检。

    7.3.3 型式试验应对全部项目进行全性能检验，其内容见表2。

    7.3.4 判定规则

    样品经过型式检验，未发现不合格项，则判定该批产品本次型式检验合格。

检验中如发现有一个不合格项，则进行加倍抽样，重复进行型式检验，如未发现

不合格项，仍判定该批产品本次型式检验合格。如第二次抽取的样品仍存在不合

格项，则判定该批产品本次型式检验不合格。

●  8 标志、包装、运输、储存

  8.1  标志

  8.1.1  产品标志

  每台钢弦式测缝计上的标志内容至少应包含商标、产品名称、型号规格、出

厂编号及制造厂名等内容。

  8.1.2 包装标志

  产品包装箱外壁应使用防水标志：

  a)到站、收货单位和地址；

  b)发站、供货单位和地址：

  c)产品名称、型号和数量：    4

  d)标明“精密仪器”、“小心轻放”、“防振”及放置标志“↑”标志。

  8.1.3 产品的包装储运标志和收发货标志应按照GB/T 191和GB 6388的

有关规定正确选用。

    8.2 包装

    8.2.1  仪器内包装采用泡沫盒，外包装采用木箱，应有防振、防潮措施。

    8.2.2  包装箱内随产品提供的技术文件应包括：

    a)装箱清单；

    b)使用说明书：

    c)产品合格证；

    d)钢弦式测缝计出厂检验资料。

    随行文件应装入塑料袋中并放置在包装箱内表层。

    8.3运输

    包装后的产品应适用于一般交通工具的运输，但在运输过程中不应受到雨雪

或其他液体直接淋袭与机械损伤。

    8.4储存

    产品应存放在干燥通风、无腐蚀性气体的室内。

附录A

（规范性附录）

钢弦式测缝计参数计算方法

A．1  钢弦式测缝计开合度计算

A.1.1  线性拟合

L=k(f_i²-f₀²) +K_T(T_i-T₀)                                               (A.1)

 

式中：

L——当前时刻相对于初始位置时的位移量，mm;

k——钢弦式测缝计最小读数，mm/ (kHz²):

f_i²——钢弦式测缝计当前输出的频率模数，kHz²：

f₀²——钢弦式测缝计初始输出的频率模数，kHz²:

K_T——钢弦式测缝计温度修正系数，mm/℃；

T_i——钢弦式测缝计当前时刻的温度值，℃；

T₀——钢弦式测缝计初始温度值，℃。

A．1.2  多项式拟合

L=×(f_i⁴-f_o⁴)+b(f_i²-f_o²)+K_T×(T_i-T_o)                                  (A.2)

 

式中：

系数a、b采用最小二乘法拟合的方法求得，其余符号含义同式(A．1)。

A．2钢弦式测缝计性能参数计算公式

分辨力：   r =                                        (A.3)

 

线性度或拟合误差：                          (A.4)

不重复度：                                          (A.5)

滞后：                                      (A.6)

综合误差：                                    (A.7)

最小读数：                 k=                                 (A.8)

式中：

——满量程输出值的均值，kHz²;

——同挡位校准直线（或曲线）理论值，kHz²;

——同挡位对应的正、返3个行程6个测值的均值，kHz²;

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 ——测点校准直线（或曲线）理论值与该点测值平均值之最大偏差值，kHz²;

 ——测点正程测值与其均值和返程测值与其均值间的最大偏差，kHz²;

  ——正程各挡位测量输出的频率模数值，kHz²：

  ——返程各挡位测值输出的频率模数值，kHz²；

  ——正程均值与返程均值间的最大偏差，kHz²;

   —— 正返程均值，kHz²;

  —— 各挡位输出的频率模数值（i=0、1、2、3、…、n，下同），kHz²；

  ——正程均值和返程均值与测点校准直线（或曲线）理论值间的

最大偏差，kHz²:

   P ——满量程位移值，mm。

A．3钢弦式测缝计温度修正系数及误差计算公式

 

温度修正系数：                                  (A.9)

 

温度修正误差：                                    (A.10)

式中：

——最高测试点输出频率模数，kHz²；

——起始测试点输出频率模数，kHz2：

——最高测试点温度值，℃；

——起始测试点温度值，℃：

——测试点温度修正值的校准曲线理论值与该点实测值的最大偏差值，kHz²；

——满量程输出值的均值，kHz2。

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