振弦、光纤光栅应变传感器校准规范-征求意见稿.docxVIP

JJF xxxx-xxxx 1 振弦、光纤光栅应变传感器校准规范 1. 范围 本规范适用于具有轴向伸缩特性，测量线应变的各类振弦应变传感器及光纤光栅应 变传感器等的校准。 2. 引用文献 本规范引用下列文献： JJF 1001— 1998 通用计量术语及定义 JJF 1059— 1999 测量不确定度评定与表示 JJF 1094—2002 测量仪器特性评定 GB/T 18459—2001 传感器主要静态性能指标计算方法 GBT 3408.2—2008 大坝监测仪器 应变计 第 2 部分：振弦式应变计 IEC61757- 1- 1-2020 光纤传感器 第 1- 1 部分：应变测量-光纤布拉格光栅应变传感器 使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。 3. 术语 3.1 应变 应变是具有几何结构特征的物体，因外部激励作用而引起相对于自身标距的位移和 形变，按作用方向可分为：线应变、切应变、体应变。本规范涉及的应变均指具有轴向 伸缩特性的线应变。 3.2 应变传感器 也称应变计、或应变测量传感器，可以测量被测结构物因受力或环境变化等因素而 产生的变形状态，并将变形状态转换为电阻阻值、振弦频率或光学波长信号等的输出信 号的应变感知传感器。 3.3 电阻应变传感器 将被测量的形变量转换成电阻值的变化，再经过转换电路变成电信号的应变传感器。 3.4 振弦应变传感器 利用电磁线圈激振金属弦感知振动频率，被测结构物发生形变，金属弦的振动频率 也会变化，通过测量振弦频率信息进而计算出被测结构物的应变状态。 3.5 光纤应变传感器 利用光纤传感的原理，例如，光纤布拉格光栅(FBG)的栅距，会因光纤轴向长度的 JJF xxxx-xxxx 2 伸缩而改变，来实现应变测量的传感器。 3.6 标距 应变传感器用于反映被测结构物应变状态部分的初始长度或距离。 3.7 应变灵敏度 应变传感器在量程范围内的输出量变化值与相应输入量变化值之比。 3.8 温度补偿系数 仅因受热引起的应变传感器的线性输出信号变化与温度变化的比值，常被称为温度 补偿系数。 3.9 频率响应 应变传感器输出信号的振幅和相位受频率变化而变化的特性就叫频率响应。 3.10 幅值线性度 应变传感器在其特定的幅值范围内输出量值的线性程度。 4. 概述 应变传感器能够测量物体及其结构特征变化，常用于表征物体结构或材料的轴向变 形物理特性，常用于轨道交通、桥梁隧道、地震监测、能源安全、航空航天等诸多领域 的结构安全监测和材料力学性能测试等场景。 应变传感器结构如图 1 所示。 （a） 电阻应变传感器示意简图 1-基底；2-线缆；3-封装材料； 4- 电阻敏感栅；5-固定孔 （b）振弦应变传感器示意简图 1-固定端；2-外壳；3-线圈保护壳； 4-激励与接收线圈；5-钢弦；6-线 （c）光纤应变传感器示意简图 1-光纤包层；2-封装基底；3-光纤； 4-光栅；5-焊点 缆 图 1 应变传感器外形示意图 5. 计量特性 应变传感器主要的计量特性有：标距、应变灵敏度、综合误差、线性度、回程误差、 重复性、温度补偿系数、参考灵敏度、频率响应、幅值线性度。 典型的振弦、光纤光栅应变传感器部分计量特性见表 1~表 2。 5.1 振弦应变传感器 表 1 振弦应变传感器计量特性 项目 技术指标 JJF xxxx-xxxx 3 标距 (mm) 10 ~300 灵敏度 (Hz2/(μm/m)) - 温度补偿系数 ((μm/m)/℃) - 综合误差 (%FS) ±0.5 ±1.0 ±3.0 ±5.0 线 性 度 (%FS) ±0.5 ±1.0 ±3.0 ±5.0 回程误差 (%FS) 0.2 0.5 1.0 2.0 重 复 性 (%FS) 0.2 0.5 1.0 2.0 5.2 光纤光栅应变传感器 表 2 光纤光栅应变传感器计量特性 项目 技术指标 静 态 指 标 标距 (mm) 3 ~500 应变灵敏度 (pm/(μm/m)) 0.8 ~3.0 温度补偿系数 (pm/°C) - 综合误差 (%FS) ±0.5 ±1.0 ±3.0 ±5.0 线 性 度 (%FS) ±0.5 ±1.0 ±3.0 ±5.0 回程误差 (%FS) 0.2 0.5 1.0 2.0 重 复 性 (%FS) 0.2 0.5 1.0 2.0 动 态 指 标 参考灵敏度 (%) 3.0 （k=2） 频率响应 (Hz 3db) （0 ~5000） 幅值线性度 (%) ±10 注：校准工作不判断合格与否，上述计量特性要求仅供参考。 6. 校准条件 6. 1 环境条件 6.1. 1 环境温度为（20±2） ℃ , 温度变化不超过 0.2℃/h ，相对湿度不大于 75%。 6.1.2 校准前，被校