GB/T 12160-2019 金属材料 单轴试验用引伸计系统的标定

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  • 或夹持装置将引伸计接触点设置到预设定位移。 注:测量标距的变化可能是由于标距设定装置过度使用/磨损造成的 7.1.1.1标距L。的直接测,使用已校准的测量仪器,如卡尺或阴影/投影显微镜,测量引伸计接触点之 间的距离。 7.1.1.2标距的间接测量L,通过将引伸计装在软的金属试样上,使引伸计刀刃或顶尖在该试样上留 下印痕,然后取下引伸计,使用与引伸计所要求准确度一致的测量仪器测量试样上两印痕间的距离。 7.1.2标距相对误差9.按式(1)计算并满足表2的要求。

    7.2.1可变标距引伸计的标距可直接测量或间接测量。 7.2.1.1标距的直接测量是通过引伸计所用夹具、定位销或其他部件设置所需的标距,使用经过校准的 则量仅器,如卡尺或阴影/投影显微镜对引伸计接触点之间进行测量。 7.2.1.2标距的间接测量L,通过将引伸计装在软的金属试样,使引伸计刀刃或项尖在该试样上留下 印痕,然后取下引伸计,使用与引伸计的所要求准确度一致的测量设备测量试样上两印痕间的距离。 7.2.2通常在变、高温拉伸或应力松弛试验中使用的引伸计,其标距通过在试样平行长度上机械加 工小的凸脊来确定,其中引伸计加持在凸脊上。这种引伸计的标距应直接从试样来确定,且应与引伸计 所要求的准确度一致。 7.2.3标距相对误差按式(1)计算并满足表2的要求。 7.2.4如采用引伸计设定或测量标距时,应测定标距的相对误差。如果用试样上的特征确定标距,则 标距相对误差不需要测定。 7.2.5自动设定标距的引伸计,应测量所使用的最大和最小标距以及最小和最大标距之间的另外三个 标距,若使用少手五个标距时,所有的标距均应测量,

    住宅标准规范范本非接触式引伸计的标距按照制造商的说明书来设定。

    7.4使用量规确定引伸计标距

    如有引伸计标距使用可移动量规来设置,标距的相对误差91.按式(1)计算,且不得超过表2中给 出的数值。 测量标距的不确定度应低于标距长度允许误差的三分之

    8.1.1引伸计系统的标定过程中应记录环境温度。

    通常,引伸计系统标定的温度范围应为18℃~28℃,标定时温度的波动应在土2℃之内。在标定 过程中温度的变化可能会增加标定的不确定度,有时可能会影响对引伸计的正确标定。 8.1.2对10℃~35℃温度范围之外的单轴试验用引伸计,如有条件,宜尽可能在试验温度或接近试验 温度下进行标定。 8.1.3标定前应将引伸计放置在标定器附近或安装到标定器上,保证足够长的时间,致使引伸计系统 和标定器相互接触部分的温度达到标定温度

    在可行的情况下,应将引伸计以单轴试验使用时类似的方向安装到标定器上,以避免因失去平衡或 引伸计任一部分的变形而产生误差。 安装引伸计的方法应与单轴试验时使用的方法类似

    8.3.1用户应确定引伸计系统标定的位移范围, 8.3.2标定时,标定点的数量和标定范围的数量,应取决于确定的最大位移1x和确定的最小位移1mi 的关系。

    1用户应确定引伸计系统标定的位移范围。 2标定时,标定点的数量和标定范围的数量,应取决于确定的最大位移1和确定的最小位移 关系。

    8.3.3如下进行单程测试

    a)如果1/1小于或等于10,1个范围中至少应记录5个增量; b) 如果mx/m大于10并小于或等于100选择(lm到10m,10m到mm)或者(lmm到0.1 0.11到1x)间的2个范围,每个范围至少应记录5个增量; 如果x/mim大于100,选择(lm到10mm,10lm到100/mm,100mm到1m)或者(1mm到 0.01+0.011到0.110.11到1)间的3个范围,每个范围至少应记录5个增量。 对于以上a),b),c)三种分类,任意两个相邻点之间的增辐不得超过该范围的三分之一。这些增量 的示例见图1,

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    图1标定点分布示意图

    伸试验或变断裂试验,则属于b)类或c)类, 注2:疲劳试验时,使用至少5个增量的测量范围(与任意两个相邻点的增量不超过1和1的范围的三分之一) 注3:从上述计算得出的值可以调整到最接近方使增量,以匹配标定器, 3.3.4当确定1和1时,操作因素如高温试验的热胀和附加位移突发事件,涉及的从测试到测试 设置的变化问题.都应考虑在内

    4.1标定应在没有特殊清洁的被测定状态情况下进行。 4.2当温度已经稳定,标定前宜用标定器对引伸计施加其标定范围的位移二次。如有可能,待产生 个很小的负位移后再返回到零位,并相应地将引伸计重新调零。 4.3标定包括两组确定增量的测量见8.3: 一第一组在测量完成后,取下引伸计,再重新装到标定器上。 一然后用与第一组相同的方法进行第二组测量。 根据引伸计用途的不同,要以长度递增或递减或两种方式同时采用进行上述两组测量

    8.5引伸计系统特性的确定

    .1.1分辨力广是从仪器上能读取的最小量值。 .1.2对于有模拟指示表的引伸计,应从指针的宽度与两个相邻刻度标记刻度值)中心到中心的 之比,再乘以一个刻度增量代表的物理尺寸,来确定指示器的分辨力。分辨力不得低于一个刻度值

    表物理尺寸的五分之一,除非两个相邻标记之间的距离大于或等于2.5mm,在这种情况下,分辨力可以 小到一个刻度值的十分之一。 8.5.1.3对于有电子显示器的引伸计,输出应持续10s并记录最大值和最小值。观测的最大值和最小 值的差值的一半为分辨力1并记录当量大值和量小值相等时.分辨力应为显示的一个数字。

    对于某一给定位移1:,其系统相对误差9按式(2)计算: Q

    8.5.2.2绝对误差

    引伸计系统的分级所需输入数据有: a)标距相对误差(见7.2.5); b)引伸计系统的(绝对和/或相对)分辨力(见8.5.1); c)在每个标定数据点的(绝对和/或相对)误差(见8.5.2): d)确认标定器相对每个标定数据点都符合本标准规定

    警理数据评估如下: a)标距的相对误差应与表2的规定值进行比较并确定级别; b)引伸计系统每个标定数据点的分辨力应与表2的规定值进行比较并确定级别; C)每个标定数据点的误差应与表2的规定值进行比较并确定级别,

    出了标距相对误差、分辨力和系统误差的最大允

    a)标距相对误差; b) 引伸计系统每一标定数据点的分辨力; 每一标定数据点的误差; d)标定器每一标定数据点的分级。 这四个参数中的最大值为依据本标准分级的引伸计系统的级别。 9.4.2当引伸计需要调整以符合其预期用途等级要求时,标定者经实验室批准可以做出相应的调整, 以提高引伸计系统的性能。最初的标定记录应予以保留,并作为标定文件的一部分。调整后的结果应 在标定证书中记录。

    10.1不确定度的来源

    许多因素对标定过程不确定度产生影响。下列因素将被评估并纳入不确定度的计算: a)标定器的校准不确定度; b)标定过程中环境温度的波动; 实验室内不止一人参与标定引起操作人员之间的变化; 标距的设定; e)标距测量仪器。 详细信息参见附录A

    10.2不确定度的预估

    应确定不确定度。附录A给出了引伸计系统进行不确定度评估的计算示例。 注:当标定引伸计时本标准的一些要求限制不确定度的主要组成部分。通过遵守这计量准则,某些认证标准明确 考患到不确定度,减少不确定量的允许误差会导致不确定度的重复计算。已标定并确认满足一个特定级别的 引伸计分级并不能保证包括不确定度在内的测量准确性小于规定值,例如,一个引伸计满足0.5级要求,并不 能确保其包含不确定度的调量误差小于0.5%

    11引伸计系统标定间隔

    两次标定的时间间隔依引伸计系统的型式、维护标准和使用的次数而定。在正常条件下,引值 统标定周期大约为12个月。除非要求试验持续18个月以上,否则标定周期不应超过18个月,在

    情况下,试验前、后均应对该引伸计进行标定, 若进行长期端变试验应参考ISO204,基于丰富的实践 经验,引伸计系统标定间隔为3年;类似的情况还有长期应力松弛试验。这些情况下,试验标准要求应 优先于本条所定义的标定时间间隔。 11.2在每次可能影响测量准确度的元器件修理或调整之后,均应对引伸计进行重新标定

    标定报告至少应包含下列内容: a)本标准编号,即GB/T12160: b)引伸计系统所有者的名称和地址; c) 引伸计标识(型号、标距、标志、编号和安装位置); 标定器型号和编号: e) 标定时的温度; f) 标定时,长度变化量的特性,即以递增长度和(或)递减长度变化; g) 标定日期; h) 标定人员姓名和标定机构的名称或标志; i) 来自标定的所有结果(如被测定的条件,如有调整,调整后的测量); i) 不确定度的说明: k)引伸计每一范围的分级。 证书上的项目可以在引用的报告中给出,

    应在证书中进行列表,应包括与每个标定点相关 的图形表示可以作为证书的一部分

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    在本附录中提出的这种测量不确定度的方法只考虑长度测量过程中整体性能测量过程相关的不确 定度。这些过程的不确定度显示了所有单独的不确定因素的共同作用。 标准仪器(标定器)的不确定度的测量在相应的校准证书中说明。影响这些量的因素包括: a)环境的影响,如温度的偏差; b)位移标准的漂移; e)标准装置的内差误差。 这些变量宜予以考。标定器的设计,也需要考虑与试验机的标距轴相关的引伸计的位置。 在与不确定度相关的引伸计测量变量中,宜考虑以下方面: 引伸计相对校准装置的同轴度; 长度变化指标: 校准装置的分辨力相对不确定度; 一标距误差; 标定装置的相对误差; 引伸计的指示器的重复性: 引伸计分辨力; 一温度的影响。 在标定时,可以通过规范规定或者掌握的数据计算单轴试验用引伸计系统的不确定度,这些计算方 法在后面详细地说明。 准确度误差作为一个已知的偏差,通常不会在标定过程中纠正,如果它层于表2的规定,在其中估 十的相对误差E范围,根据合理地预期依据,应该是E=qU,其中q是在8.5.2中定义的相对误差,U 为扩展不确定度。 如果相对标距误差9,(见表2)在给定的公差范围内,则满足标定的条件。

    与标定器相关的标准不确定度,ud,由式(A.1)给出: ud=ua+u+ui+ui 式中: al 标准不确定度,等于标定器的0.5倍的扩展不确定度,用标定证书或其他有关的信息来 确定; uA—由于引伸计的标定温度与标定器的标定温度之间的温度偏差产生的相对标准不确定度。

    一根据制造商的说明标定器的温度系数:

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    标定装置的长期稳定性(飘移): 一取决于线性近似多项式曲线的相对标准不确定度(如果需要

    取决于标定装置的多项式曲线的线性近似的相又

    标准不确定度与相对分辨力有关,u,是从矩形分布得出的。

    式中: 一测量的偏差,%; 一平均测量的偏差,%

    A.5引伸计系统的相对平均误差的不确定度

    系统的相对平均误差的不确定度u,由式(A.7)组

    性有关,u是预估计的相对平均误差值的相对标

    =Vu+ui+u =Vu+ui+u+u+ui

    式中: 包含因子; “合成不确定度。 10

    式中: 包含因子; 一合成不确定度。 10

    估计的平均相对误差E,可以合理地落在期望误差范围内 E = ±U

    A.7不确定度的典型值

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    在过去,分级是不考虑测量不确定度。不过,应该计算不确定度并予以考虑。这可能会影响现有 十系统的分级,因为最大允许值没有被修改。 为了考虑测量不确定度,实际上使用表A.1所示的新定义的不确定度的允许值准则。因此,最 午偏移误差的整个范围仍可使用。

    表A,1引伸计系统典型的不确定度的最大值

    A.8引伸计系统不确定度计算实例

    表A.2引伸计系统0.1mm到10mm范围的标定结果

    表A.3引伸计系统0.1mm位移的不确定度的计算

    在标定之前,标定器应在整个标定范围内至少运行两次。然后操作标定器以在所需标定范围内生 成一系列名义位移,若在标定范围内,应使一个名义位移接近0.33mm(从绝对到相对的性能指标的过 渡)。每个生成范围的测量均应该在标定实验室进行,使用可溯源到SI的已知不确定度设备。在进行 这一系列测量之前,尽量不要对标定器作出调整。后面如果作出任何调整,标定程序应该重新启动。测 量过程应至少重复两次,得出至少三组结果

    B,2 结果和不确定度计算

    在每个序列和每个名义位移中,应计算标定实验室测量的范围值与标定器指示值之间的差,确定每 个名义位移的平均差。 计算每个名义位移内的扩展不确定度值,计算步骤如下: 1)确定名义位移内获得的所有测量序列差值的标准偏差。该值是与标定器重复性相关的标准不 确定度的估计。 2) 确定名义位移内与标定实验室的测量范围相关的标准不确定度。 3)如果标定器的设计无法设定名义位移而是显示作用其上的范围值(例如使用量块),确定该范 围内可读到的与分辨力相关的标准不确定度分量。该不确定度分量等于一(其中等于显示 V6 值的分辨力)。 4)1 合并在步骤1)和2)以及(如适用的话)步骤3)确定的标准不确定度分量进行求积,(例如,取 其平方和的平方根)并用包含因子k=2乘以该结果。 5)对名义位移的平均差进行最小二乘拟合(按照适当的顺序)。 6)将从步骤4)中得到的结果与平均差和由拟合确定的值之间的偏差的绝对值进行相加。这是 与拟合优度相关的额外的不确定度贡献,由于其系统性,不能与其他组件进行正交相加。 由此得到的值是与名义位移内用拟合值来估计预期差值有关的扩展不确定度。95%的测量差异应 在拟合值加上或减去该扩展不确定度范围内。 这种方法只在有足够的测量次数才有效,以避免数据被过度拟合,并使=2合理。在测量次数较 少,或在名义位移和测量数值之间差异的相关性受限时,应该使用另一种不确定度的测量方法:只遵从 述步骤1)到4),忽略5)和6),但是以有效自由度计算步骤4)中所要求的包含因子(例如,如果只做 组的测量,并且重复性是唯一显著不确定度分量,需要取的值等于4.53。)

    在每个名义位移中,估计值和由最小二 定器和实验设备测量的差值的平均值的绝对值)会被添加到B.2确定的扩展不确定度值中;被称 展偏差"的两个数之和,其数值不应该超过表B.1中给定的数值,从而使标定器达到引伸计标定系

    表B.1标定器的扩展偏差标准

    标定器的标定间隔不应超过26个月。

    附录C (资料性附录) 标定器标定报告的示例

    本附录包含两个标定器校准结果的示例。表C.1和图C.1给出的是使用标准不确定度的方法得出 的示例数据和相关的图表,表C.2和图C.2给出的是采用另一种不确定度方法得出示例数据和相关 图表。

    .1使用标准不确定度方法标定的结果分析示例

    图C.2使用替代的不确定度方法标定的结果分析示例

    引伸计系统分为以下儿种类型: A型:用于标定器上无参考点标定试样的引伸计; B型:用于标定器上有固定参考点标定试样的引伸计; C型:用于标定器上有可移动参考点标定试样的引伸计; D型:组合的引伸计系统: E型:用于测量活塞冲程的横梁行程的引伸计,机器的机架变形未消除: F型.用于测量上下压板间

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    附录D (资料性附录) 引伸计系统类型的示例

    A型引伸计通过试样支撑装夹在试样上,标定器的加载架上没有参考点。图D.1~图D.3显示这 种类型的各种设计。 无论是单侧或双侧的,引伸计均可定位在测量系统上,既可以读取位移的瞬间值也可读取平均值。 图D.1~图D.3只显示了单侧系统。

    引伸计的移动和固定接触点置于 固定元件上(“分样为原则)。如果引伸计有两 可动的接触点,则第二接触点被放置在校准设备 的固定部分 统的输出记录下来

    D.2.3引伸计标称标距L,的测量

    引伸计标称标距L暖通空调管理,使用标定规进行检验

    图D1刀刃旋转式的引伸讯

    图D.2刀刃弯曲式引伸计

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    图D.3导杆移动式的引伸计

    B型引伸计有两个可移动的接触点或其光传感器安装在试样上,而基准点在所述框架上。该传感 器与试样的标线对齐并且随着延伸出现产生移位。 图D.4~图D.8说明了B型引伸计的各种设计。 伸长率是试样负载后在接触点G和H之间的长度差。由于该试样的一端由固定夹夹持,另一端由 移动夹夹持,所以伸长量1,和12是不相等的。进行两个绝对测量或一个差动测量,1,的计算与12一l1 的差相符。

    给定夹具间的距离, 装在标定器两端夹具的等距离之 比应按式(D.1))计算:

    单独检验刀刃的性能时,将被检刀刃一端放置在标定器可移动部分,另一端放置在固定部分,或者 若使用的是光学引伸计紧固件标准,放在其标线上。对于给定的测量范围,每个刀刃均需进行每组10个测量值的 单独检验。引伸计的相对系统误差可以由每个测量值通过从上部刀刃的位移中减去下部刀刃位移计算 得到,

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