GB T 13606-2007 土工试验仪器 岩土工程仪器 振弦式传感器通用技术条件.pdf

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1、ICS 07060N 93 瘩园中华人民共和国国家标准GBT 1 3606-2007代替GBT 13606-1992土工试验仪器岩土工程仪器振弦式传感器通用技术条件2007061 1发布Instrument for geotechnical engineering-General specifications of vibrating wire sensor2007-09-0 1实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局借龠中国国家标准化管理委员会反111前 言GBT 13606-2007本标准是对GBT 13606-1992岩土工程用钢弦式压力传感器进行修订。本标准和GBT 13606199

2、2相比主要差异如下：根据近年来岩土工程仪器中的传感器科技水平、生产工艺、器件应用的不断成熟与发展，对原标准的名称、主题内容进行了适当调整和扩展；在第4章产品分类中，增加了有关振弦式位移传感器、振弦式力传感器等产品具体分类；在第6章及第7章中，增加了有关振弦式传感器的机械环境敏感性要求及试验等；在第6章及第7章中，增加了有关振弦式传感器的可靠性要求及试验等；增加了附录A，补充规定了有关计算公式。本标准中的附录A是规范性附录。本标准由中华人民共和国水利部提出并归口。本标准主要起草单位：水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心、南京水利科学研究院、国网南京自动化研究院、国电南京电力自动化设备

3、总厂、长江勘测规划设计研究院、水利部南京水利水文自动化研究所。本标准参加起草单位：基康仪器(北京)有限公司、南京葛南实业有限公司、常州金土木工程仪器有限公司、全国工业产品生产许可证办公室水文仪器及岩土工程仪器审查部。本标准主要起草人：李泽崇、赵越、章一新、卢有清、杨定华、石明华、陆旭。本标准参加起草人：沈省三、徐刚、杨志余、袁普生。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GBT 136061992。土工试验仪器岩土工程仪器振弦式传感器通用技术条件GBT 13606-20071范围本标准规定了岩土工程用振弦式传感器的术语和定义、分类、通用技术要求、试验方法、检验规则以及标志、使用说明书、包装、运输

4、、贮存等。本标准适用于各种岩土工程用的振弦式传感器产品。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。GBT 191包装储运图示标志(eqv lsO 780：1997)GBT 321-2005优先数和优先数系(idt ISO 3：1973)GBT 508071986设备可靠性试验恒定失效率假设下的失效率与平均无故障时间的验证试验方案(idt IEC 606057：1978)

5、GBT 6388运输包装收发货标志GBT 7665-2005传感器通用术语GB 99691工业产品使用说明书总则GBT 15406-2007岩土工程仪器基本参数及通用技术条件GBT 15464仪器仪表包装通用技术条件GBT 50279 岩土工程基本术语标准3术语与定义GBT 50279、GBT 7665-2005确立的以及下列术语和定义适用于本标准。31振弦式传感器vibrating wire sensor利用振弦的固有频率变化来感测相关参数的传感器。32参比特性reference characteristics振弦式传感器用作参考和比对的直线或曲线。33正行程实际平均特性up-travel

6、actual average characteristics振弦式传感器正行程各校准点上一组测量值的算术平均值点的连接曲线。34反行程实际平均特性down-travel actual average characteristics振弦式传感器反行程各校准点上一组测量值的算术平均值点的连接曲线。35正、反行程实际平均特性up-travel and down-travel actual average characteristics振弦式传感器各校准点的正行程与反行程算术平均值的平均值点的连接曲线，又称实际特性(曲线)。1GBT 13606-200736工作特性working characteri

7、stics用作约定真值的输出一输入特性的方程或曲线。工作特性体现了非线性度(不符合度)、滞后和不重复度的综合作用。37满量程(邢)输出tull scale output振弦式传感器工作特性所决定的最大输出频率的平方和最小输出频率的平方的代数差。注l，以频率模数(输出频率的平方除以1 ooo)为输出量的振弦式传感器，其满量程输出可表征为其最大输出频率模数和最小输出频率模数的代数差。38额定频率(fs)输出 rated frequency振弦式传感器工作特性所决定的最大输出频率和最小输出频率的代数差。39分辨力resolution在测量范围内，振弦式传感器所能感测的被测量的最小变化值，以满量程输出

8、百分比表示。310滞后hysteresis振弦式传感器在输入量作满量程变化时，对于同一输人量，传感器的正、反行程输出量的最大偏差，以满量程输出百分比表示。311不重复度non-repeatobility振弦式传感器在一段时间间隔内，在相同的工作条件下，输入量从同一方向作满量程变化，多次趋近并到达同一校准点时所测量的一组输出量之间的分散程度，以满量程输出百分比表示。312非线性度non-linearlty振弦式传感器正、反行程实际平均特性曲线相对于参比直线的最大偏差，用满量程输出的百分比来表示。313不符合度non-conformity振弦式传感器正、反行程实际平均特性曲线相对于参比曲线的最大偏

9、差，用满量程输出的百分比来表示。314综合误差combined error振弦式传感器进程平均校准曲线和回程平均校准曲线二者与工作直线的最大偏差，用满量程输出的百分比来表示-该误差是反映振弦式传感器的综合性能指标。4分类振弦式传感器(以下简称传感器)按被测物理量可分为力传感器、压力传感器、位移传感器。力传感器包括：应变计I钢筋测力计；锚杆应力计；2锚索测力计；反力计等。压力传感器包括：孔隙水压力计土压力计等。位移传感器包括：位移计；测缝计；测斜仪沉降仪，量水堰计等。5通用技术要求GBT 13606-200751一般要求511外形尺寸选取宜符合GBT 321-2005的规定。512测量范围应符合

10、各产品标准的规定。513机械结构、零部件及元器件选择、装配方式以及电路设计等，宜采用标准化、系列化设计。并宜采用成熟的标准结构件。514工作特性应按其指定拟合公式计算，并在其出厂文件中标明。515各种新型传感器在鉴定或批量生产前一般需经过不少于六个月的现场试用考核试验，试验前应明确仪器设备的考核指标、环境条件及考核时间等。52技术要求521工作环境条件5211非水下工作的传感器应能在以下气候环境中正常工作：温度：-2060；相对湿度：不大于95l大气压力：86 kPa106 kPa。5212水下工作的传感器应能在以下气候环境中正常工作：温度：O40；大气压力：53 kPa106 kPa。522

11、外观要求传感器外观光洁，无锈斑及裂痕，各部分连接牢固，引出的电缆，护套应无损伤，标识清晰，523性能传感器分辨力、滞后、不重复度、非线性度不符合度、综合误差均应满足表1的规定。衰1性能参数分辨力 满量程的02滞后 满量程的10不重复度 满量程的05非线性度不符合度 满量程的20综合误差 满量程的25注2：不符合度只适用于工作特性用曲线来表示的传感器。GBT 13606-2007524过范围限力传感器和压力传感器应具有承受测量超限值12倍的能力；恢复到测量范围后，传感器的性能仍应满足表1的要求。525绝缘性能绝缘电阻应大于50 Mn。526稳定性5261按额定值加、卸荷10次其性能应满足如下要求

12、：a)其零点漂移应不大于额定频率的05b)绝缘电阻应大于50 MII。5262静置30 d。扣除环境因素变化对零点漂移的影响，其性能应满足如下要求：a)其零点漂移应大于额定频率的05；b)绝缘电阻应大于50 MD。527温度影响在各自产品规定的使用范围内，温度影响(允许修正)应不大于每摄氏度下额定频率的004。528沮度测量误差具有温度测量功能的传感器，其温度测值误差不应大于士05C。529防水密封性水下工作的压力传感器应能在12倍额定工作水压下连续工作2 h。无渗漏且绝缘电阻应大于50M0。对于其他有防水密封性要求的传感器，应能在其规定的水压下连续工作2 h，元渗漏且绝缘电阻应大于50Mn。

13、5210机械环境适应性在包装状态下，传感器应能适应运输、装卸、搬运过程中可能出现的振动、跌落、冲击、碰撞等意外情况，其各项性能及功能应正常。5211可靠性要求短期使用的传感器平均寿命(MTTF)应不小于10 000 hi长期使用的传感器平均寿命(MTTF)应不小于40 000 h。6试验方法61主要试验设备主要试验设备包括：a)变形校准装置，b)力学校准装置c)水压试验装置d)温度试验装置，e)绝缘测试装置If)气候环境试验装置Ig)机械环境试验装置Ih)传感器信号检测仪等。62环境条件621参比试验大气条件如下：温度：20士2f相对湿度：6075；4GBT 1 3606-2007大气压力：8

14、6 kPa 106 kPa。622正常试验大气条件如下：温度；1535(在每项试验期间，允许的温度变化每小时不大于1)相对湿度：不大于85f大气压力：86 kPa106 kPa。63气候环境适应性在521规定环境下，按GBT 15406-2007的734进行试验，受试传感器应工作正常，表面无锈蚀、剥落等。64外观目测检查，应符合522的要求。65性能651 试验前，传感器应在正常试验大气条件下预先置放24 h以上；652试验时，校准点通常应包括基点和满量程点，并按均匀分布取611点l校准循环一般取35次。注3：如不能实现均匀分布安排校准点，可允许在一个端点处不均匀分布，具体校准点数可由相应的产

15、品标准规定。653对受试传感器施加不少于3次的预加、卸负荷(位移)校准循环，然后将传感器压至下限值，并测量其输出量。之后，逐渐升到测量上限值。每到一测试点输出量，全量程共测得n个输出量。然后，反向(反行程)重复上述过程，同样测得n个输出量，共需完成3次5次循环。654通过上述试验获得的数据，按附录A的计算方法确定传感器的分辨力、滞后、不重复度、非线性度(不符合度)、综合误差等。66过范围限对传感器施加规定的测量上限12倍的负荷，保持规定时间05 h后卸载，恢复到自由状态；重复三次，然后按653的规定进行性能试验，结果应符合523要求。67绝缘性能在正常试验大气条件下，用100 V兆欧表测量芯线

16、与外壳之间电阻，应分别满足525要求。68稳定性681传感器在正常试验大气条件下，按额定值加、卸荷10次，每次保持30 8；然后，让其恢复自然状态2 h，其零点变化及绝缘电阻应满足5261的要求。682传感器在正常试验大气条件下，在规定的稳定性试验周期内，并进行三次或三次以上的零点测量，扣除环境因素影响后的零点漂移值及绝缘电阻应满足5262的要求。69温度影响将传感器放人高、低温箱中，从常温开始降温至传感器最低正常工作温度，保持2 h，读取输出值，然后升温至传感器最高正常工作温度，保持2 h，读取输出值。按附录A中第A4章计算其影响值，应符合527要求。610温度测量误差传感器在o、正常工作范

17、围上限值两个温度点附近任一测试点的实际温度与实测温度之间的最大差值应满足528要求。611防水密封性61 11 传感器应在正常试验大气条件下预先置放2 h。6112在规定压力水中保持2 h后，用额定直流电压为i00 V兆欧表对传感器测量芯线与外壳之间的绝缘电阻，其值应满足525要求。且输出读数应稳定。5GBT 13606-2007612机械环境适应性6121振动在运输包装状态下，设置振动系统的扫频振动频率为10 Hz150 Hz10 Hz，扫频速度为1倍频程rain，加速度为2 g，对传感器进行循环3个周期单轴振动试验。试验后测试其性能，应能满足523的要求。6122自由跌落在运输包装状态下，

18、设置自由跌落机的跌落高度为300 mm，将传感器自由跌落在平滑、坚硬的混凝土面或钢质面上，共进行三次跌落试验。试验后测试其性能，应能满足523的要求。6123冲击(选做)在运输包装状态下，设置冲击试验台的加速度为30 g，脉冲持续时间为6 ms，对传感器按每个面3次，六个面共进行18次的冲击试验。试验后测试其性能，应能满足523的要求。6124碰撞(选做)在运输包装状态下，设置碰撞试验台的峰值加速度为25 g，脉冲持续时间为6 Ins，速度变化量为095 ms，传感器进行3 000次的碰撞试验。试验后测试其性能，应能满足523的要求。613可靠性可靠性试验参照GBT 50807一1986规定执

19、行。7检验规则71出厂检验711传感器应逐台进行出厂检验。712出厂检验根据各自产品标准的规定分别进行检验项目的全检或抽检，检验结果应完整保存、备查。713传感器经检验合格并签发产品合格证后方能出厂。72型式检验721传感器当出现下列情况之一时，应进行型式检验；a)正常生产时，连续生产一年以上应进行次型式检验，b)正式生产后，因结构、材料、工艺有较大改变，可能影响设备性能时；c) 产品停产三年以上，恢复生产时d) 出厂检验结果与上次型式检验结果有较大差异时；e) 国家质量技术监督机构提出进行型式检验要求时；f) 新型设备或老产品转厂生产的试制定型鉴定；g)合同规定进行型式检验时。722型式检验

20、应由制造厂质量部门或专业质检机构按产品标准规定的全部试验项目(设备可靠性试验除外)进行全性能检验。723型式检验的样品应从经出厂检验合格的产品中随机抽取，一般单机台数不应少于三台，著产品总数少于三台，则应全检。724可靠性试验为非型式检验项目，可通过专项试验进行，也可以在运行或鉴定移交时进行统计。725试验结果的评定：型式检验中有一台及以上单机产品不合格时，应加倍抽取该产品进行试验。若仍有不合格时，则判该批产品为不合格i若全部检验合格，则除去第一批抽样不合格的单机产品，该批产品应判为合格。726型式检验的产品需要更换易损件时，应在更换后再经出厂检验合格后方能出厂。6GBT 13606-2007

21、8标志、使用说明书81标志811产品标志在传感器上应具有产品型号及出厂编号等。812包装标志在传感器的包装箱的适当位置，应标有显著、牢固的包装标志，内容包括：a)设备型号及名称b)设备数量；c)箱体尺寸(ram)；d)净重或毛重(kg)Ie)运输作业安全标志If)到站(港)及收货单位，g)发站(港)及发货单位h) 国家工业产品生产许可证标志及编号。813包装储运圈示夏收发货标志传感器的包装储运图示和收发货标志，应按照GBT 191和GBT 6388的有关规定正确选用。82使用说明书传感器的使用说明书内容应按GB 99691的规定。9包装、运输、贮存91包装911传感器的包装应符合牢固、美观和经

22、济的要求，应做到结构合理、紧凑、防护可靠，在正常储运、装卸条件下，应保证设备不致因包装不瞢而引起设备损坏、散失、惦蚀、长霉和降低准确度等。912产品包装时，周围环境及包装箱内应清洁、干燥，无有害气体、无异物。913产品的防震、防潮、防尘等防护包装按GBT 15464中的有关规定进行。914随机文件应齐全，文件清单如下：a)装箱单#b)产品出厂合格证明书c)产品使用说明书，d) 出厂前的检验测试文件Ie)产品技术条件规定的其他文件。915随机文件应装入塑料袋中，并放置在包装箱内。92运输按有关包装标准及本标准的规定进行包装的产品应能适应各种运输方式。93贮存包装状态下的传感器应能适应以下贮存环境

23、条件：a)温度：-3070；b)相对湿度：不大于85。长期贮存状态下的传感器，其贮存场所应选择通风、干燥的室内，附近应无酸性、碱性及其他腐蚀性物质存在。GBT 13606-2007A1实际校准特性附录A(规范性附录)数据处理 ，传感器的实际校准特性通过传感器的校对获得。设在传感器的整个测量范围内有n个校准点进行不少于3次循环校准试验，则在任一校准点上分别有。个正反行程校准数据。计算每个校准点上正、反行程校准数据的平均值和总平均值。正行程平均值F。按式(A1)计算：民一 (Al。iI式中：F矗正行程第i个校准点平均值；n试验循环的次数(n一1，2，3，”)；，正行程第i个校准点第J次的示值(i=

24、1，2，3，n；一1，2，3，n)。反行程平均值Fn按式(A2)计算：瓦一去塞yw式中oy。反行程第f个校准点平均值Iy。反行程第i个校准点第J次的示值(-1，2，3，n；J一1，2，3，n)。总平均值7。按式(A3)计算：E一(F。+覃0)2 式中：F。第i个校准点总平均值。A2工作特性方程A21 工作特性用线性方程表征的传感器其工作特性方程应采用最小二乘直线：P一kN+C+6(TtL) 式中：P，第i个测试点作用在传感器的物理量(压力、位移、力等)传感器系数；N输出频率的平方差，Nr只，单位为二次方赫兹(Hz2)一测量点输出频率平方，单位为二次方赫兹(Hz2)一基准点输出频率平方，单位为二

25、次方赫兹(Hz2)；c_一传感器自由状态输出6温度补偿系数；L测试点温度，单位为摄氏度()；t基准温度，单位为摄氏度()。8(A2)34AA(GBT 1 3606-2007注4。当传感器所承受的压力与输出频率的平方成正比。且信号输出以频率方式显示时，Pf一(并一羹)注5。温度补偿系数b确定方法可由相应的产品标准规定。A22工作特性用非线性方程表征传感器，其数据处理宜采用最小二乘法，其方程可包含温度补偿项。P。一口o+m车+口2半+d。P (A5)式中：P。第f个测试点作用在传感器的物理量(位移、力等)40、口1、口2n。系数传感器测量点输出量。A3性能A31 额定输出上限频率(，)按式(A6)

26、计算：，=磊1。-f。 式中：，加荷上限输出频率，单位为赫兹(Hz)Im试验循环的次数(m一1，2，m)；。第j次加荷至满量程输出上限时的测量值单位为赫兹(Hz)。A32额定输出下限频率(丘)接式(A7)计算：厶一去蚤厶式中：矗加荷下限输出频率，单位为赫兹(Hz)；厶，第j次加荷下限输出频率，单位为赫兹(Hz)。A33额定频率输出()按式(A8)计算：f=f，一f-式中：额定输出频率，单位为赫兹(Hz)。A34零点输出(Fo)按式(A9)计算：Fo一去蚤丘式中：F0零点输出，单位为二次方赫兹(Hzz)；第j次加荷和退荷测量时零载荷下频率输出，单位为赫兹(Hz)。A35满量程输出上限(只，)按式

27、(A10)计算：F_r=去客z。 cM。，式中：F。，满量程输出上限单位为二次方赫兹(Hz2)；工。第j次加荷至满量程输出上限时的测量值，单位为赫兹(Hz)A36满量程输出下限(F。)按式(A11)计算：凡一去薹扇 GBT 13606-2007式中：F0满量程输出下限；单位为二次方赫兹(Hz2)，第J次加荷至满量程输出下限时的测量值，单位为赫兹(Hz)a满量程输出(只)按式(A12)计算：E=l R，一F0 (A12)式中：F满量程输出，单位为二次方赫兹(Hz2)。A37非线性度(不符合度)(L)按式(A13)计算，数值以满量程的百分比计：L：磐100 一(A13)r“式中：FL正、反行程实际

28、平均特性曲线与工作直线(曲线)偏差最大值，单位为二次方赫兹(Hz2)。传感器的非线性度(L)应满足表1的要求。A38滞后(H)按式(A14)计算，数值以满量程的百分比计：H一7AFH100，“(A14)式中：AF。正行程实际平均特性曲线与反行程实际平均特性曲线，相同输入测试点输出偏差最大值，单位为二次方赫兹(Hz2)。传感器的滞后(H)应满足表1要求。A39不重复度(R)按式(A15)计算，数值以满量程的百分比计R一鲁舢。式中：R正行程和反行程重复校准时，各测试点输出偏差的最大值，单位为二次方赫兹(H z2)。传感器的不重复度(R)应满足表1的要求。A310综合误差(Ec)按式(A16)计算，

29、数值以满量程的百分比计：Ec一等100式中：AF。正行程实际平均特性曲线和反行程实际平均特性血线二者与工作直线偏差的最大值，单位为二次方赫兹(Hz2)。传感器的综合误差(Ec)应满足表1的要求。A311分辨力(r)按式(A17)计算，数值以满量程的百分比计：r：孥100，“式中：F，可引起输出变化的最小增量，单位为二次方赫兹(Hz2)。传感器的分辨力(r)应满足表1的要求。A4温度影响系数温度影响r的计算按式(A18)进行，数值以每摄氏度下额定频率的百分比计10GBT 13606-2007一瓦叁专聂l如o(九埔)一l(t一Tl。)l。 。式中：TI传感器最高正常工作温度，单位为摄氏度()t。传感器最低正常工作温度。单位为摄氏度()一一经温度修正后传感器在L。环境的输出频率，单位为赫兹(Hz)(或频率模数，Hz2i 000)；经温度修正后传感器在t一环境的输出频率，单位为赫兹(Hz)(或频率模数，Hz2i 000)；，_频率或频率模数的满量程输出。