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| 标准编号 | GB/T 25917.2-2019 (GB/T25917.2-2019) | | 中文名称 | 单轴疲劳试验系统 第2部分：动态校准装置用仪器 | | 英文名称 | Uniaxial fatigue testing systems -- Part 2: Dynamic calibration device (DCD) instrumentation | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | N71 | | 国际标准分类 | 19.060; 77.040.10 | | 字数估计 | 10,135 | | 发布日期 | 2019-10-18 | | 实施日期 | 2020-05-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 25917.2-2019
Uniaxial fatigue testing systems--Part 2: Dynamic calibration device(DCD) instrumentation
ICS 19.060;77.040.10
N71
中华人民共和国国家标准
单轴疲劳试验系统
第2部分:动态校准装置用仪器
2019-10-18发布
2020-05-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
中国国家标准化管理委员会 发 布
前言
GB/T 25917《单轴疲劳试验系统》分为以下两个部分:
---第1部分:动态力校准;
---第2部分:动态校准装置用仪器。
本部分为GB/T 25917的第2部分。
本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本部分使用翻译法等同采用ISO 4965-2:2012《金属材料 单轴疲劳试验的动态力校准 第2部
分:动态校准装置用仪器》。
本部分做了以下编辑性修改:
---为与现有标准系列一致,将标准名称改为《单轴疲劳试验系统 第2部分:动态校准装置用
仪器》。
本部分由中国机械工业联合会提出。
本部分由全国试验机标准化技术委员会(SAC/TC122)归口。
本部分起草单位:昆山市创新科技检测仪器有限公司、深圳市华测检测有限公司、无锡市计量测试
院、深圳万测试验设备有限公司、中机试验装备股份有限公司、苏州东菱振动试验仪器有限公司。
本部分主要起草人:陶泽成、刘攀超、张盛海、安建平、杨正旺、仝宁可、卢佳晨。
引 言
在动态试验中,试样受到的力与试验系统指示的预期的力可能有显著的差异。作用在力传感器上
的惯性力和力指示装置中的各种电子设备动态误差都会使动态力产生误差。惯性力等于夹具质量(介
于力传感器与试样之间)乘以局部重力加速度,因而还取决于:
a) 运动振幅;
b) 运动频率;
c) 夹具质量。
运动振幅还依次取决于施加的力和试验系统的机械结构,包括加载链柔度、试样、承载框架和安装
基础。
GB/T 25917.1描述了测定疲劳试验系统性能的两种方法。这两种方法都要求预先按本部分对动
态校准装置检测仪进行校准。
单轴疲劳试验系统
第2部分:动态校准装置用仪器
1 范围
GB/T 25917的本部分规定了动态校准装置(DCD)用仪器的校准程序,也描述了测量结果的分析方
法,从而得到了按照ISO 4965-1使用动态校准装置时所用仪器的有效测试频率范围。为了对单轴疲劳试
验系统的动态力进行校准,需要测量已知准确度级别的试样所受到的力---这种测量是按照ISO 4965-1
描述的校准方法用动态校准装置(DCD)代替试样进行的。
2 术语、定义和符号
下列术语、定义和符号适用于本文件。
2.1
复制的试样或校验装置。
2.2
DCD激励电压 DCDenergizingvoltage
供给动态校准装置应变计电桥的直流电压。
注:动态校准装置激励电压的单位为伏特。
2.3
DCD仪器 DCDinstrumentation
包括有应变计电桥的输出调制电路和显示器,用于连接动态校准装置的仪器。
注:动态校准装置用仪器也可以提供动态校准装置的供电电压,此时该电压是以 mV/V的比率显示动态校准装置
的输出值。
2.4
能够产生规定的正弦电压波形(其值与实际或标称的动态校准装置供电电压成正比)和直流电压的
仪器。
注1:动态电压参考标准器可以分为两个独立的单元,一个单元产生直流电压,另一个产生正弦波。
注2:参见参考文献[1]、[2]和[3]。
2.5
电压峰值 peakvoltagevalue
包含在产生的或测得的正弦波电压中的最大值。
2.6
电压谷值 valeyvoltagevalue
包含在产生的或测得的正弦波电压中的最小值。
3 原理
用动态电压参考标准器产生一组直流电压,测定动态校准装置用仪器示值与动态电压参考标准器
产生的标准电压值之差。
同理,用动态电压参考标准器在直流到最大检测频率范围内产生一组带有幅值变化和偏移量的正
弦波,将动态校准装置用仪器显示的峰值和谷值电压值与动态电压参考标准器产生的电压值进行比较。
为模拟实验室条件,用已知谐波失真量重复校准正弦波,以确保动态校准装置用仪器能准确地测量
同样的电压峰值和电压谷值。
4 基本要求
4.1 温度
应在18℃~28℃的温度范围内进行动态校准装置用仪器的校准,并记录实际温度。
4.2 动态校准装置用仪器
动态校准装置用仪器显示和读出的是动态校准装置的输出。当动态校准装置的直流供电电压
(VE)也由动态校准装置用仪器提供时,此时输出的是mV/V值;当动态校准装置是由外部电源供电时,
其输出的是简单的mV值(通过除以外部供电电压,mV值能够转换成mV/V值)。当动态校准装置输
出的是正弦变量时(由于动态力施加到了动态校准装置上),动态校准装置用仪器将显示该输出的峰值
和谷值。动态校准装置用仪器的分辨力应不大于0.0001mV/V(相当于0.0001VEmV)。
4.3 动态电压参考标准器
动态电压参考标准器产生的多种直流电压和正弦电压波形(以振幅、频率和直流偏移量来规定),在
给定的不确定度内可溯源到电压标准。另外,为了允许动态校准装置用仪器的性能在非理想状态下能
够测定,它能使一个规定的谐波失真量叠加到了正弦波上。
动态电压参考标准器产生的峰值和谷值电压的扩展不确定度(置信概率约95%)应不大于电压范
围(即峰值电压减去谷值电压)的0.2%。在直流情况下,其产生电压的扩展不确定度(置信概率约
95%)应不大于2VEμV(例如,对于10V的激励电压,参考标准器在-20mV~+20mV范围内产生直
流电压的偏差,其扩展不确定度为20μV)。
动态电压参考标准器的输出阻抗与ISO 4965-1规定的动态校准装置用仪器所使用的任意动态校
准装置输出阻抗之差,应小于动态校准装置用仪器在其整个校准频率范围内最小输入阻抗的0.05%。
注:动态校准装置用仪器的输入阻抗可能随着频率的增加而减小,且连接到系统的输入阻抗和输出阻抗之间不匹配
也将导致误差,这就是使用最小输入阻抗值的重要原因。例如,动态校准装置用仪器的最小输入阻抗为100kΩ,
使用的动态校准装置的输出阻抗为350Ω,动态电压参考标准器的输出阻抗将在300Ω~400Ω之间。
动态电压参考标准器应有溯源到国家电计量标准的检定或校准证书。
5 校准程序
5.1 直流校准
在直流校准之前,要先将动态校准装置用仪器与动态电压参考标准器连接起来并至少通电30min。
用动态电压参考标准器在整个校准范围产生一组九个直流电压。例如,供电电压为10V,校准范
围为-2mV/V~+2mV/V,应以5mV的步长对-20mV~+20mV电压范围进行校准。在每个电
压测量点上读取动态校准装置用仪器的输出值。重复测量两遍,记录三组读数。当动态校准装置用仪
器提供动态校准装置的供电电压时,直流电压值应基于实际产生的电压。当动态校准装置供电电压由
外部电源提供时,直流电压值应按其标称值计算。
5.2 正弦校准
在正弦校准之前,要先将动态校准装置用仪器与动态电压参考标准器连接起来并至少通电30min。
根据表1,并按图1所示,使用动态电压参考标准器产生一组七个正弦波。当动态校准装置用仪器
提供动态校准装置的供电电压时,正弦波的幅值和直流偏移量应基于实际产生的电压。当动态校准装
置供电电压由外部电源提供时,正弦波的幅值和直流偏移量应按其标称值计算。
对于每种波形,要在至少三个独立的频率点上,通过改变频率对所感兴趣的频率范围进行校准,并
记录动态校准装置用仪器输出值的峰值和谷值。
按上述规定重复进行正弦波校准,但是要用一个固定的0.125%±0.010%的总谐波失真量叠加到
所产生的波形上(参见附录A)。
重复操作得到两组读数。
表1 正弦校准波形
波形
直流偏移量
mV/V
幅值
mV/V
1 -1.5 0.5
2 -1.0 1.0
3 -0.5 1.5
4 0.0 2.0
5 +0.5 1.5
6 +1.0 1.0
7 +1.5 0.5
说明:
x---时间,单位为秒(s);
y---动态电压参考标准器输出,单位为毫伏每伏(mV/V)。
图1 正弦校准波形
6 结果的计算
按照6.1和6.2计算。
6.1 直流校准结果
对应三组测量的每一个读数,应通过计算动态校准装置用仪器示值与动态电压参考标准器产生的
电压值之差来确定施加了直流电压(见5.1)的九个测量点的每一点电压的直流校准结果。
如果任何一点的单个差值大于0.01mV/V(相当于0.01VEmV),即可判定仪器直流校准不合格。
6.2 正弦校准结果
对于施加的每一个正弦波形(见5.2),要通过对应每一个频率点计算下列差值来确定其正弦校准
结果:
---动态校准装置用仪器显示的峰值与动态电压参考标准器产生的峰值之差;
---动态校准装置用仪器显示的谷值与动态电压参考标准器产生的谷值之差。
这些差值均以波形幅值的百分数表示。对于每个波形,同样要在两个差值都不超过0.5%的频率范
围内确定有效的频率范围。
从直流到最大频率范围内所有七个波形的校准结果都不超过0.5%的限值,则认为该范围的正弦校
准是有效的。
7 校准报告
校准报告中至少应说明7.1和7.2中给出的信息。
7.1 基本信息
校准报告应至少包括如下内容:
a) 动态校准装置用仪器,包括制造者名称、产品型号、产品编号、使用的设置(如可能,包括供电电
压)和其他标识;
b) 动态电压参考标准器,包括制造者名称和产品编号(见4.3);
c) 校准的频率范围;
d) 如果可用,供电电压的标称值;
e) 已校准的动态校准装置用仪器的输出阻抗;
f) 校准时的最高温度和最低温度(见4.1);
g) 校准机构名称;
h) 校准日期(见7.3);
i) 执行标准,即GB/T 25917.2。
7.2 校准结果
校准报告描述的校准结果如下:
a) 所有测量项目清单和有效频率范围详情;
b) 与动态校准有关的观察到的情况、说明或建议。
7.3 再校准
对于本部分的检测项目,校准周期不宜超过26个月。
附 录 A
(资料性附录)
校 准 频 谱
众所周知,仪器的失真是用总的谐波失真表示的,但是,不规定时序数据。对于每次校准,宜复现
图A.1~图A.4示出的波形和频率的图例。
说明:
x---时间,单位为秒(s);
y---力,单位为千牛(kN)。
图A.1 频率为50Hz力的正弦波(测得信号)示例
说明:
x---时间,单位为秒(s);
y---力,单位为千牛(kN)(单个信号放大的波形)。
图A.2 单周期为50Hz力的正弦波(测得信号)示例
说明:
x---频率,单位为赫兹(Hz);
y---功率谱密度,单位为分贝每赫兹(dB/Hz)。
总谐波失真:-29.0dB(=......
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