5.3.3厚矩形截面同轴度传感器的尺寸

厚矩形截面同轴度传感器的尺寸见表2和图2。

表2厚矩形截面同轴度传感器的名义尺寸

5.3.4薄矩形截面同轴度传感器的尺寸

电力弱电技术、方案薄矩形截面同轴度传感器的尺寸见表3和图2

表3薄矩形截面同轴度传感器的名义尺寸

精加工时应小而减量切割并加注充足的冷却液.使传感器材料的金相组织和性能

小而减量切割并加注充足的冷却液，使传感器材料的金相组织和性能不受影响，同时不

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致引起过度的残余应力。为使应变片有效的粘接，同轴度传感器的最佳表面粗糙度Ra应在0.8um 1.6um范围内 注：疲劳试样的表面粗糙度Ra通常在0.2um~0.4um范围内

5.5应变片安装前的检验

知相关的几何公差，以确保其满足所有的几何要求。应变片粘贴后，则无法用这些方法检验同轴度 器了。

一批8个应变片（4个一组分两组）应如图3所示编号和定位（参见参考文献4和5J）。对圆柱体 同轴度传感器[见图3a)]，应变片应沿同轴度传感器的圆周相距90°等间隔分布。图3b)所示分布结构 适合于宽厚比w/t<3的矩形同轴度传感器。对具有更大宽厚比（≥3）的同轴度传感器，应变片可背靠 背成对地安装在与同轴度传感器中心线等距的位置，如图3c)所示。应变片应全部匹配，即来自相同制 造商的同批次产品。建议有效长度药为0.1L?或更小。 本标准的同轴度测量参数（决定因素），由所测应变的比值确定，因此，它们不宜受到温度变化的影 响。建议使用与同轴度传感器材料匹配的带温度自补偿的应变片，尤其是要精确测量绝对轴向平均应 变时，如模量测量，同样需要。 按图3的要求，表4给出了应变片在同轴度传感器表面的安装位置

注：距离L，=0.75L，表示最大间距，以减少应力集中带来的影响，应力集中与同轴度传感器平行长度末端截 的变化有关。

宜注意根据制造商的建议选择应变片。同时确保应变片按制造商推荐的工序粘贴。应变片应安装 在指定位置，偏差不超过0.1mm或同轴度传感器的直径或宽度的0.01倍，取较大者。其测量轴应与同 轴度传感器的纵轴对齐，偏差在2°以内。安装完毕后，在添加保护层前，应使用合适的仪器，如角光学 没影仪或低倍显微镜的环形标线，检查并确认应变片的对齐 应变测量和数据采集系统（不含同轴度传感器）应进行相应的校准。用于校准应变测量和数据采集 系统的并联电阻器和/或任何其他设备，应溯源到相关的国家标准。应变测量和数据采集系统（包括同 轴度传感器）的应变测量不确定度应在士5ue或读数的士1.0%以内，取大者。 三应变片型传感器（以下简称“三片型传感器）参见附录D

5.7.1为确保同轴度测量系统的功能正常，应进行以下检查。 5.7.2作为同轴度传感器调试过程的一部分，以下检查应至少执行一次。将同轴度传感器连接到试验 机上，在其上施加一个小力，使同轴度传感器产生一个相应的标称值ε。，该值在100ue～1000ue范围 内，比较上下应变片组的平均轴向应变。如果它们的一致性不在5ue以内，应更换同轴度传感器。 注：同轴度传感器的标称值E。是由所有应变片的平均值确定的 7 3 在为谢於机加越统减毒直润谢时积的部公以下松本声至小析一次既显 P 机空

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复夹持的精度评价。 5.7.4每个同轴度检验程序中应进行以下检查。测定同轴度传感器材料的割线或弹性模量E（例如， 在所有应变片的平均值e。约等于1000ue时）。在两次测试之间以及同轴度传感器的整个使用周期 内，该值应是稳定的.偏差在平均值（或已知值）的土3%以内。否则.应查明原因.并采取适当的措施。

试验机对同轴度传感器的弯曲贡献，由两个相反方向上测量的弯曲应变分量（在相同作用力下）评 介，如图4中的0°和180°（参见参考文献L5]）。当试验机的弯曲分量保持不变时，通过旋转同轴度传感 器，其弯曲分量相对于试验机旋转了。对任一应变片，弯曲应变在两个截然相反的位置上的差，即是试 验机的弯曲分量，

6.2圆柱体同轴度传感器

对于四个一组的应变片，在给定的轴向作用力下，相同横截面上的平均轴向应变由式（1)给出：

对于四个一组的应变片，在给定的轴向作用力下， E。=(1+E2+8 注1：在零轴向力下以及在纯扭转中，平均轴向应变为零。 局部弯曲应变由式（2）～式（5）给出：

=(ei+E2 +e:+e,)/4

注意：应变片的读数以应变为单位，压缩应变为负值。理论上应有e1十e3=e2十e4。 试验机的前方，即应变片1的初始位置，由于试验机不同轴导致的局部弯曲应变分量由式（6）给

Ebl.0* 应变片1位于0°方位时测量的局部弯曲应变； b1.180" 应变片1位于180°方位时测量的局部弯曲应变。 式（6)适用于其他应变片位置以测定e2.mevEb3.mc和ebl.mc 由于试验机不同轴导致的最大弯曲应变由式（7)给出：

b,max.me = Eb3.me)+(b2.mc Ebl.mc

图5给出了单轴试验机的eb.maxme随施加的平均轴向应变e。变化的示例。 对于轴向测试，最大弯曲应变可以用百分数表示。由于试验机不同轴导致的弯曲百分比B按 式（8）计算：

和180方位测量，最大弯曲应变的角度按式（9）计

Xarccos Eb3.mc 9me Eb2.m Ebl.m 2h.

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化说明加载系统存在间隙和/或其他机械不稳定 注3：在给定的作用力下，eb.mxme和0m.的值通常与同轴度传感器固有缺陷引起的eb.mxac和0.无关。换言之，不同 的同轴度传感器（相同的材料和尺寸）要得出相同的标称值εb.mx.m和Ome。 注4：附录E介绍了同轴度传感器固有缺陷产生的弯曲分量的计算方法（参见参考文献[5])。附录F给出了一个圆 柱体同轴度传感器在轴向试验条件下的算例结果

6.3厚矩形同轴度传感器

对在零点或给定轴向作用力 计算平均轴回应变和局部誓曲应变

6.4薄矩形同轴度传感器

对在零点或给定轴向作用力下的薄矩形同轴度传感器[见图3c)]，建立一个类似于图3b)的系级 应变位于同轴度传感器四个面的中心。相应的局部弯曲应变值由公式（11)式（14)计算（参见 文献[47、[5]和[6]]

E 由式（1）给出的平均轴问应变： W一一同轴度传感器宽面的宽度； W应变片的横向间距。 计算局部弯曲应变、最大弯曲应变和弯曲百分比的公式/方程，与上述厚矩形同轴度传感器相同，但 用符号e1evE2evE3e和e4e代替E1、E2E3和E4 注：最大弯曲应变产生于同轴度传感器的最高读数应变片附近的拐角处

的级别应按表5规定的标准确定，并由图6（参见

7试验机同轴度的检验程序

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本程序的目的是检验试验机的同轴度。理想执行时间是力值校准后。每隔12个月以及下列情况 发生后应执行本程序： a）作为新试验机调试过程的一部分； b） 试样意外弯曲变形后，除非能够证明试验机的同轴度未改变； c 加载链的任何调整（包括上部或下部横梁的移动）、改造或更换，除非能够证明试验机的同轴度 未改变。 附录G介绍了一种简便的机械装置，可相对较快且定性地完成圆柱形试验系统的同轴度检查。使 用该装置检查的时间可按客户和（或）疲劳试验程序的要求确定。 系统检查应符合5.7的规定

同轴度的检验程序如下： a 如果试验机即将投入使用或者被重新启用，执行附录B的不确定度评定程序。 b） 使用附录G介绍的同轴度规装置，对圆柱形几何体测试用夹具进行初步检查。 注1：圆柱形几何体测试用的某些夹具不能使用上述同轴度规。 c）应变片的导线连接到信号调理设备上，让系统通电预热，确保其稳定至少30min。 d）夹住同轴度传感器夹持面的一端（通常是下端），使应变片1面向试验机的前部（即图4中的0° 方位）。 e） 将应变置零。 夹住同轴度传感器的另一端。试验机在力控制模式下，设目标力值为零（或控制稳定性要求的 小值），并记录应变片的读数。对于纯扭转试验系统，随后进行7.2h）步骤。 注2：7.2c)～7.2f)是由于同轴度传感器的夹紧作用，产生的最大弯曲应变。 g）施加一系列按要求递增的轴向力（或平均轴向应变。），记录力值和相应的应变片的读数。作 用力是以拉和（或）压的方式施加，取决于试验机上进行的力学试验的类型。应注意不超过同 轴度传感器比例极限的0.75倍，以避免造成设备的永久性损坏。返回零点并记录相应的应变 片读数。 h）松开夹具，执行下一步骤。 注3：对于矩形同轴度传感器，有必要将其完全从夹具中拿下来。 将同轴度传感器绕其纵轴旋转180°，使应变片1此时面向试验机的后面（即图4中的180°方 位），并夹紧同轴度传感器的两端。对于纯扭转试验系统，记录应变片的读数，随后进行7.2k） 步骤。 重复7.2g），使用与0°方位施加的标称力（或平均轴向应变值）相同的作用力。 K 松开上夹具释放同轴度传感器，并记录应变片的读数。所有应变计的读数宜在（0土3）以 内，否则，应查找原因并记录。从下夹具中取出同轴度传感器。 1 在纯扭转和复合式拉扭试验系统中，驱动端夹具的旋转轴线与同轴度传感器夹持位置的加载 轴线，可能不精确一致。在拉扭/压扭疲劳试验中，这种不同轴引起一种类似于螺旋运动的扭 绞。考虑到这种不同轴，可进行如下操作： 1）执行上述程序； 2）同轴度传感器的一端不夹持，试验机在扭转检测模式下，旋转驱动端夹具180°（若后者小

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于180°，为可达到的最大角度）； 3）重复步骤7.2d)～7.2k）。 m）若7.2a)未完成，则再执行两遍7.2d)～7.2k)（即总共要求三遍测量）。 n） 按5.7.4的规定，进行弹性模量系统检测。 0）计算εb.max.me和除零力值点外的Bmc（见6.2～6.4或参见附录D中的三应变片型传感器）。 p）按6.5的规定确定试验机的同轴度级别

报告应包括以下内容： a）是否遵照本标准的声明，即GB/T38250一2019； 试验机同轴度级别； c) 作用力和相应的应变片读数的列表； d) 同轴度检验计算结果； e) 测量不确定度（即U，见附录B）； f) 按照7.2n)确定的同轴度传感器的割线或弹性模量； g b.maxmc随。变化的曲线图； h) 测试系统型号和相关的设备编号； i) 加载链的说明； j) 同轴度传感器的编号，包括材料、主要尺寸、类型和应变片的数量及位置的简要说明； k) 应变测量设备的型号和编号、测量不确定度和（如适用）上次校准日期； 1) 如果已知，试验机侧向刚度值； m）检验员姓名和检验日期。

本标准规定的任何工艺偏差均应注明。

1：儿何公差 夹持部件

图1圆柱体同轴度传感器的推荐外形斥

（基于参考文献4中的图2）

注1：儿何公差符号的定义，参见ISO5459：2011（参考文 注2：同轴度传感器关于纵轴中心对称。

图2矩形同轴度传感器的推荐外形尺寸 （基于参考文献[47中的图4）

a）圆柱体同轴度传感器

c）薄矩形同轴度传感器

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图 5一轴向测试系统的 &n.mxm随8。变化的例

图6同轴度分级标准 （参考文献[5])

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疲劳试验机试样弯曲和不同轴的原因

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角度倾斜产生的C形弯曲

侧向偏置产生的S形弯曲

图A.1与弯矩分布相关的基本弯曲形式

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B.2标准不确定度u的评定程序

下列程序规定了如何评定eb.max.me的标准不确度，所得的结果宜反映出B.1.3中所列全部随机源的 综合影响。 与所有重复性试验一样，下列程序应在名义上相同的试验条件下进行。因此，重要的是，所有的测 试由同一操作者，使用相同的同轴度传感器，在相同的试验系统上进行，在连续的、尽可能短的时间内， 不被试验机同轴度调整或任何其他试验所中断： a）进行7.2c）~7.2k）； b）尽可能多次地重复7.2d）7.2k）； c）计算eb.mx.mc相应的平均值和标准偏差。 重点要强调的是，同轴度传感器测试后要从夹具中完全取出，以便每次测试尽可能的代表一个新 试验。

B.3扩展不确定度U的评定

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B.4报告不确定度的评定

含95%置信区间的上述同轴度测试结果（所谓“完整的测试结果”）可按式（B.2)表示为： b.max.me±U ·（B.2） 式中： b.ma b.max.me的平均值。 通常，扩展不确定度宜以相同的单位和相同的有效数字作为结果报告。评定宜说明置信水平和包 含因子以及评定使用的方法。文档要足够全以复现计算

含95%置信区间的上述同轴度测试结果（所谓“完整的测试结果")可按式（B.2)表示为： ·（B

B.5测量不确定度的要求

B.5.1最大允许扩展不确定度U应符合表B.

最大允许扩展不确定度U应符合表B.2规定

表B.2最大允许扩展不确定度U

.5.2测量不确定度不应用于同轴度分级的确定

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C.1试验机框架和加载链的轴向与侧向刚度，是试验机的设计和开发参数。疲劳试验机框架和加载链 的侧向刚度信息，宜由试验机的制造者/供应商提供。 警示一一在下面的方法中，宜注意不要超过试验机传感器和加载链中其他装置，如用于调整试验机 轴向和（或）角度偏差的所谓“同轴度调整装置”，的侧向力或扭矩的量程。因此，建议该装置仅由试验机 制造者设计并使用。 图C.1示意性地描述了评定试验机侧向刚度的一种方法。该方法用两个短的、刚性的、拉杆试样 (PREs)代替试样。用于施加侧向力的螺栓自由滑动通过右侧的PRE，并旋入左侧的PRE。作用力大 小由螺栓头与右侧PRE之间的弹簧变形来确定。通过测量PREs之间的间距变化，使试验机系统（包 括框架、作动器和加载链）的侧向刚度得以测量 宜注意，由于装置自身偏差△A的影响，使得由此产生的试验机刚度k，比实际值偏低

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悦明： 在螺栓位置的几个增量处，用数显卡尺测量间隙A和B，标绘△A与△B之比图； 最好从前后分别测量A和B，然后取读数的平均值，以便标注在位移轴上的是平均测量值 初始关系可能是非线性的。 试验机侧向刚度等于kL； 螺旋弹簧刚度等于，； 6 平衡力： k,X△B=ki.XAA 因此,k,=k,X△B/△A 由于k，已知，△A和△B已测出，侧向刚度k容易确定

试验机侧向刚度测量方

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三应变片型传感器，即用三个一组的应变片代替四个一组的，工业上用于测量由于圆柱形试样（参 见参考文献[6])不同轴引起的弯曲。该方法就组成元件[应变片和（或)相关的调节与指示系统的成本 而言明显比四应变片法更经济。该型式也适合于横截面直径小于5mm的圆柱体同轴度传感器使用。 缺点是如果其中一个应变片出现故障，三应变片型传感器比四应变片型更难甚至不可能识别这种故障。 错误的读数可能被误认为同轴度传感器的附加弯曲。此外，从四应变片型传感器测得的平均轴问应变 理应比从三应变型得到的更准确，其原因仅是在确定该值时使用了更多的应变片。正是出于这些原因， 本标准采用了四应变片型为标准配置。 在三和四应变片型传感器中，一个或多个应变片的明显故障，可通过执行5.7中的系统检查来 消除

D.2应变片的编号和位置

5.6不适用于一批六个应变片（分两组每组三个）的情况，应变片应有编号并围绕同轴度传感器 等间隔即120°分布（参见图D.1）

每组应变片的平均轴向应变按式（D.1)计算： E。=(e1+E2+E3)/3 局部弯曲应变按式（D.2)～式（D.4)计算：

同轴度传感器表面的最大弯曲应变按式（D.5)和式（D.6)计算：

[] (+) =arctan

与最高应变读数相关的局部弯曲应变； eb—与次最高应变读数相关的局部弯曲应变； 定义同轴度传感器表面最大弯曲应变位置的角度。 在试验机的前面，应变片1的初始位置，由于试验机不同轴导致的局部弯曲应变分量按式（D.7） 计算：

blme= Ebl.0*Ebl.180

Eb1.0* 由应变片1在0°方位测得的局部弯曲应变； Eb1.180 一由应变片1在180方位测得的局部弯曲应变。 式(D.7)适用于其他应变片位置以确定e12.mc和eb3.me 试验机不同轴产生的最大弯曲应变按式(D.8)和式(D.9)计算：

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/cOS .8 [()] (C +) =arctan ...(D.9

bh.me Eblmcvb2.me和b3.me的最高值； Ebn.me bl.mcvEb2.me和b3.me的次最高值； 一定义eb.mx·me方向的角度。 α从最高读数应变片到次最高读数应变片测量。然后，角由已知角α和最高读数应变片的位置 确定。 由试验机不同轴产生的弯曲百分比B按式（8）计算

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GB／标准规范范本圆柱体同轴度传感器装置固有缺陷产生的弯曲分量的测定

本附录描述了一个测定圆柱体同轴度传感器装置固有缺陷产生的弯曲分量的程序，该程序可用于 圆柱体同轴度传感器装置缺陷引起的弯曲分量的测定。该误差来自下列原因的组合： a）由于制造工艺的限制，装置本身几何形状的缺陷； b）应变片的安装不完善。 本附录使用的符号及其含义见表E.1

在应变片1的位置，同轴度传感器固有缺陷产生的局部弯曲应变分量按式（E.1)计算：

bl.ac= Eb1.0"Ebl,180

b1.0* 由应变片1在0°方位测得的局部弯曲应变； b1.180" 由应变片1在180方位测得的局部弯曲应变， 类似的公式/方程可用于其他应变片，若需要的话，可用于90°和270°方位的测量 同轴度传感器装置的固有弯曲误差按式（E.2）计算

传感器固有缺陷产生的相关弯曲百分比B，按式

空调标准规范范本Bs= Eb.max.ac ×100

量，最大弯曲应变eb.max.me的角位置由参考文献 (e12.acE4.ac) X arccos( Ebl.ac E13.8C ek2.acEh.a 2Eb.mix.a