土木工程用光纖光柵應(yīng)變傳感器

Q/TBBW1-2004JG/TXX-XXXXPAGEIIPAGEIIICSXX.XXX.XXXXXJG中華人民共和國(guó)建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/TXX—XXXX土木工程用光纖光柵應(yīng)變傳感器Fiberbragggratingstrainsensorforcivilengineering（征求意見(jiàn)稿）201X-XX-XX發(fā)布201X-XX-XX實(shí)施中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布JG/TXX-XXXXPAGEI目次TOC\o"1-1"\h\z\u前言 II1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、分類與規(guī)格 25技術(shù)要求 26試驗(yàn)方法 47檢驗(yàn)規(guī)則 78標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存 8附錄 A（規(guī)范性附錄）應(yīng)變傳感器的應(yīng)變計(jì)算方法 10

前言本標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)《2010年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部歸口工業(yè)產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制訂、修訂計(jì)劃》要求編制的。本標(biāo)準(zhǔn)的附錄A為規(guī)范性附錄。本標(biāo)準(zhǔn)由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所提出。本標(biāo)準(zhǔn)由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建筑建筑工程標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)歸口單位歸口。本標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)起草單位：深圳市海川實(shí)業(yè)股份有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)參加起草單位：本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：PAGE2PAGE7PAGE1土木工程用光纖光柵應(yīng)變傳感器范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了光纖光柵應(yīng)變傳感器的術(shù)語(yǔ)和定義、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、分類及規(guī)格、要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存。本標(biāo)準(zhǔn)適用于土木工程用光纖光柵應(yīng)變傳感器的生產(chǎn)、使用和檢測(cè)。規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注明日期的引用文件，僅注明日期的版本適用于本文件。凡是不注明日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T191-2008包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志GB/T2423.4電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程試驗(yàn)Db:交變濕熱試驗(yàn)方法GB/T2423.8電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程試驗(yàn)Ed自由跌落試驗(yàn)方法GB/T2423.10電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Fc和導(dǎo)則：振動(dòng)（正弦）GB/T4208-2008外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）GB/T7424.1-2003光纜總規(guī)范第1部分：總則GB/T7424.2-2008光纜總規(guī)范第2部分：光纜基本試驗(yàn)方法GB/T9969-2008工業(yè)產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)總則GB/T10111-2008隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生及其在產(chǎn)品質(zhì)量抽樣檢驗(yàn)中的應(yīng)用程序術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。光纖光柵應(yīng)變傳感器FBGstrainsensor基于外界應(yīng)變物理量對(duì)光纖光柵布拉格（Bragg）波長(zhǎng)調(diào)制的一種傳感器，通過(guò)檢測(cè)傳感器波長(zhǎng)可以推算獲取外界應(yīng)變信息，屬于一種波長(zhǎng)調(diào)制型光纖傳感器（以下簡(jiǎn)稱傳感器）。過(guò)載能力FBGstrainsensor能夠加載在光纖光柵應(yīng)變傳感器上不至于引起性能永久性變化的被測(cè)量的最大值。插入損耗insertionloss插入損耗指輸出端口的光功率與輸入端口光功率之比，以dB為單位。定義為：式中：

——輸入到傳感器的光功率,單位為mW；

——從傳感器輸出的光功率,單位為mW。標(biāo)距gaugelength用來(lái)測(cè)定試樣應(yīng)變變化的試樣基準(zhǔn)位置原始長(zhǎng)度。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、分類與規(guī)格產(chǎn)品結(jié)構(gòu)光纖光柵應(yīng)變傳感器主要由安裝座、外殼、光纖光柵及尾纜等組成。產(chǎn)品分類光纖光柵應(yīng)變傳感器按安裝方式不同分為：埋入式和表面式。光纖光柵應(yīng)變傳感器按溫度修正方式不同分為：溫度補(bǔ)償式和結(jié)構(gòu)自補(bǔ)償式。溫度補(bǔ)償式是指通過(guò)外置或內(nèi)置溫度傳感器來(lái)測(cè)量環(huán)境溫度變化，然后通過(guò)軟件算法扣除溫度對(duì)應(yīng)變的影響；結(jié)構(gòu)自補(bǔ)償式是指通過(guò)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或者特殊材料的選擇，使得溫度變化不影響應(yīng)變測(cè)量結(jié)果。產(chǎn)品規(guī)格光纖光柵應(yīng)變傳感器的規(guī)格應(yīng)符合表1的要求。表1光纖光柵應(yīng)變傳感器規(guī)格光學(xué)參數(shù)波長(zhǎng)間隔（nm）>3尺寸參數(shù)直徑（mm）≤20長(zhǎng)度（mm）≤250標(biāo)距（mm）30~250尾纜直徑（mm）≤10尾纜長(zhǎng)度（mm）≥500技術(shù)要求使用環(huán)境條件光纖光柵應(yīng)變傳感器在下列條件應(yīng)能正常工作：a)環(huán)境溫度：-30℃b)濕度：不大于95%；c)大氣壓力：53kPa~106kPa。基本功能光纖光柵應(yīng)變傳感器在規(guī)定的測(cè)量范圍內(nèi)，能使應(yīng)變量對(duì)傳感器反射中心波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)應(yīng)變量和光纖光柵反射波長(zhǎng)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。外觀產(chǎn)品安裝座、外殼和尾纜表面不應(yīng)有明顯的凹痕、劃傷、裂縫、變形等現(xiàn)象。安裝座和外殼上金屬部件不應(yīng)有銹蝕和其他機(jī)械損傷。說(shuō)明功能的符號(hào)文字及產(chǎn)品的所有標(biāo)志應(yīng)清晰端正、安裝牢固。尾纜連接應(yīng)緊固。主要性能光纖光柵應(yīng)變傳感器的主要性能應(yīng)符合表2的要求。表2光纖光柵應(yīng)變傳感器主要性能性能參數(shù)指標(biāo)測(cè)量范圍（）小量程標(biāo)準(zhǔn)量程大量程<±500±500~±2000>±2000綜合誤差≤1.0%F.S.分辨力≤0.15%F.S.重復(fù)性≤0.3%F.S.插入損耗（dB）≤0.5注：綜合誤差包括滯后、不重復(fù)度、非線性（除溫度）等各種因素導(dǎo)致輸出值和真實(shí)值差異。過(guò)載能力應(yīng)變傳感器應(yīng)具有承受測(cè)量范圍上限值1.2倍的形變能力。當(dāng)變形恢復(fù)至小于滿量程形變后，其外觀及主要性能應(yīng)符合本文件5.3和5.4的規(guī)定。溫度補(bǔ)償特性應(yīng)變傳感器經(jīng)過(guò)溫度修正后，由于溫度引起的額外測(cè)量誤差不應(yīng)大于±0.04%F.S./℃。結(jié)構(gòu)外殼防護(hù)性能傳感器的外殼防護(hù)等級(jí)應(yīng)為IP68。工作穩(wěn)定性傳感器應(yīng)進(jìn)行30d工作穩(wěn)定性試驗(yàn)，其外觀及主要性能應(yīng)符合本文件5.3和5.4的規(guī)定。環(huán)境適應(yīng)性傳感器應(yīng)能通過(guò)等級(jí)為高溫+40℃、周期12d的交變濕熱試驗(yàn)，其外觀及主要性能應(yīng)符合本文件5.3和5.4傳感器在非工作狀態(tài)應(yīng)能承受頻率10Hz～150Hz、加速度20m/s2、三個(gè)軸向上各振動(dòng)5次的振動(dòng)試驗(yàn)，其外觀及主要性能應(yīng)符合本文件5.3和5.4傳感器在非工作狀態(tài)應(yīng)能承受高度為1米自由跌落試驗(yàn)五次，跌落試驗(yàn)后其外觀及主要性能應(yīng)符合本文件5.3和5.4的規(guī)定。機(jī)械性能試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度傳感器外殼與尾纜連接部位以及傳感器尾纜接續(xù)部位抗拉強(qiáng)度不應(yīng)小于100N。彎曲試驗(yàn)傳感器尾纜可彎曲半徑應(yīng)小于光纜直徑20倍?？箟簭?qiáng)度傳感器外殼與尾纜連接部位以及傳感器尾纜接續(xù)部位抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于500N/100mm。試驗(yàn)方法試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件試驗(yàn)應(yīng)在下列條件下進(jìn)行：a)溫度：15℃～35℃b)相對(duì)濕度：45%～75%；c)大氣壓力：86kpa～106kpa。主要試驗(yàn)設(shè)備波長(zhǎng)計(jì)(精度：<2pm)；游標(biāo)卡尺(精度：<0.1mm)；試驗(yàn)(精度：±1℃)(精度：0.2℃(精度：<0.00振動(dòng)臺(tái)；光譜儀或者光功率計(jì)(分辨率：0.1dBm)。外觀檢查在光線充足的室內(nèi)目測(cè)，應(yīng)符合本文件5.3的要求。誤差試驗(yàn)應(yīng)變傳感器放置在標(biāo)定架上，調(diào)節(jié)好靜置30min作為“0”應(yīng)變初始位置。調(diào)節(jié)標(biāo)定架讀取萬(wàn)分表在測(cè)量范圍內(nèi)大致均勻分布的5個(gè)點(diǎn)（包括測(cè)量范圍上限和下限），記錄波長(zhǎng)計(jì)測(cè)試的應(yīng)變傳感器輸出波長(zhǎng)值；由低到高記錄正行程各檢測(cè)點(diǎn)的波長(zhǎng)值，重復(fù)3次，取算術(shù)平均值進(jìn)行計(jì)算。按附錄A計(jì)算傳感器應(yīng)變測(cè)量值，其誤差應(yīng)符合本文件表2的要求。分辨力試驗(yàn)將應(yīng)變傳感器放置在標(biāo)定架上，調(diào)節(jié)好靜置30min作為“0”應(yīng)變初始位置。調(diào)節(jié)標(biāo)定架到正壓50%F.S.的應(yīng)變點(diǎn)，記錄計(jì)算出應(yīng)變傳感器輸出應(yīng)變e1；調(diào)節(jié)標(biāo)定架使應(yīng)變?cè)黾?.1%F.S.，記錄計(jì)算出應(yīng)變傳感器輸出應(yīng)變e2，分辨力γ=e2-e1。試驗(yàn)重復(fù)5次，不少于兩次傳感器分辨力應(yīng)達(dá)到本文件表2的要求。重復(fù)性試驗(yàn)將應(yīng)變傳感器放置在標(biāo)定架上，調(diào)節(jié)好靜置30min作為“0”應(yīng)變初始位置。調(diào)節(jié)標(biāo)定架到正壓50%F.S.的應(yīng)變點(diǎn)重復(fù)檢測(cè)6次，每次試驗(yàn)后恢復(fù)到“0”應(yīng)變位置。應(yīng)按下式計(jì)算重復(fù)性誤差?！?1)式中： S——實(shí)測(cè)重復(fù)性誤差，%；Xi——第ｉ次檢測(cè)值；X——檢測(cè)值的算術(shù)平均值；n——檢測(cè)次數(shù)；Am——傳感器的量程。插入損耗試驗(yàn)應(yīng)按照GB/T7424.1-2003中第10條插入損耗法進(jìn)行。將應(yīng)變傳感器及其引出尾纜直徑20倍圓圈盤(pán)繞一圈，先將光源直接接入光譜儀（光功率計(jì)），記錄光功率P1(dBm)，然后將光源通過(guò)傳感器再接入光譜儀（光功率計(jì)），記錄光功率P2(dBm)，計(jì)算插入損耗IL=P1-P2，插入損耗應(yīng)符合本文件表2的要求。過(guò)載試驗(yàn)將應(yīng)變傳感器放置在標(biāo)定架上，將最大拉量程應(yīng)變的1.2倍輸入傳感器并保持10min；恢復(fù)自由態(tài)10min；再將最小壓量程應(yīng)變的1.2倍輸入傳感器并保持10min。試驗(yàn)后應(yīng)按本文件6.4條進(jìn)行誤差試驗(yàn)，其綜合誤差應(yīng)符合本文件表2要求。溫補(bǔ)特性試驗(yàn)將應(yīng)變傳感器可固定在與監(jiān)測(cè)對(duì)象一致的混凝土塊或鋼結(jié)構(gòu)板上，室溫下調(diào)節(jié)好靜置30min作為“0”應(yīng)變初始位置，放入高低溫濕熱箱內(nèi)。調(diào)節(jié)高低溫濕熱箱選取-10℃、0℃、20℃、40℃記錄計(jì)算出各溫度點(diǎn)的應(yīng)變傳感器輸出應(yīng)變值，通過(guò)附錄A的計(jì)算進(jìn)行溫度補(bǔ)償后（結(jié)構(gòu)自補(bǔ)償式除外），各溫度點(diǎn)應(yīng)變與“0”應(yīng)變誤差應(yīng)符合本文件5.6要求。外殼的防護(hù)性能試驗(yàn)應(yīng)按GB4208-2008中IP68規(guī)定的方法進(jìn)行，結(jié)果應(yīng)符合本文件5.7的要求。工作穩(wěn)定性試驗(yàn)使傳感器加載受拉狀態(tài)至量程上限，連續(xù)保持15天，每天記錄一次傳感器測(cè)試值；然后再使傳感器加載受壓狀態(tài)至量程下限，連續(xù)保持15天，每天記錄一次傳感器測(cè)試值。測(cè)量誤差應(yīng)符合本文件表2的要求。交變濕熱試驗(yàn)應(yīng)按GB2423.4的規(guī)定進(jìn)行。振動(dòng)試驗(yàn)應(yīng)按GB2423.10的規(guī)定進(jìn)行。跌落試驗(yàn)應(yīng)按GB2423.8的規(guī)定進(jìn)行?？估囼?yàn)按GB/T7424.2-2008中方法E1規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)試，選取一段包含外殼與尾纜連接部位不小于2米的尾纜，對(duì)其施加100N的拉力，保持1min，恢復(fù)后其外觀及主要性能應(yīng)符合本文件5.3和5.4規(guī)定?？箯澰囼?yàn)應(yīng)按GB/T7424.2-2008中E6規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)試，選取一段不小于2米的尾纜，將其彎曲成直徑為光纜直徑20倍的圓圈后自然釋放，在同一部位連續(xù)重復(fù)5次，恢復(fù)后其外觀及主要性能應(yīng)符合本文件5.3和5.4的規(guī)定?？箟涸囼?yàn)應(yīng)按GB/T7424.2-2008中E3規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)試，選取包含外殼與尾纜連接部位的100mm尾纜，放置在鋼板基座和移動(dòng)鋼板之間受100N的壓扁試驗(yàn)，保持1min，測(cè)試恢復(fù)后其外觀及主要性能應(yīng)符合本文件5.3和5.4的規(guī)定。檢驗(yàn)規(guī)則檢驗(yàn)分類檢驗(yàn)分出廠檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn)兩種。出廠檢驗(yàn)每只傳感器均由質(zhì)量檢驗(yàn)部門(mén)負(fù)責(zé)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格并簽發(fā)產(chǎn)品合格證后方可出廠。出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)符合表3的規(guī)定，當(dāng)檢驗(yàn)指標(biāo)有1項(xiàng)不合格時(shí)，應(yīng)判該產(chǎn)品為不合格品。表3出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目序號(hào)檢查項(xiàng)目要求方法出廠檢驗(yàn)型式檢驗(yàn)1外觀5.36.3√√2誤差試驗(yàn)5.46.4√√3分辨率試驗(yàn)5.46.5√√4重復(fù)性試驗(yàn)5.46.6√√5插入損耗試驗(yàn)5.46.7√√6過(guò)載試驗(yàn)5.56.8√√7溫補(bǔ)特性試驗(yàn)5.66.9-√8外殼防護(hù)性能5.76.10-√9工作穩(wěn)定性試驗(yàn)5.86.11-√10濕熱試驗(yàn)5.6.12-√11振動(dòng)試驗(yàn)5.6.13-√12跌落試驗(yàn)5.6.14-√13抗拉試驗(yàn)5.6.15-√14抗彎試驗(yàn)5.16.16-√15抗壓試驗(yàn)5.16.17-√注：“√”表示應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)的項(xiàng)目，“—”表示不進(jìn)行檢驗(yàn)的項(xiàng)目。型式檢驗(yàn)產(chǎn)品在有下列情況之一時(shí)應(yīng)做型式檢驗(yàn)：a)新產(chǎn)品定型或老產(chǎn)品轉(zhuǎn)廠時(shí)；b)正式生產(chǎn)后，當(dāng)結(jié)構(gòu)、材料、工藝有較大改變而可能影響產(chǎn)品性能時(shí)；c)正常生產(chǎn)時(shí)，每5年1次；d)停產(chǎn)2年以上恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)；e)國(guó)家有關(guān)機(jī)構(gòu)提出進(jìn)行型式檢驗(yàn)時(shí)；f）出廠檢驗(yàn)結(jié)果連續(xù)出現(xiàn)質(zhì)量異常時(shí)；g）合同規(guī)定進(jìn)行型式檢驗(yàn)時(shí)。型式檢驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)符合本文件表3的規(guī)定。樣品從出廠檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品中抽取，應(yīng)符合GB/T10111-2008的規(guī)定。抽樣數(shù)不應(yīng)少于5只，若產(chǎn)品總數(shù)少于5只，則應(yīng)全檢；對(duì)于破壞性試驗(yàn)6.11，應(yīng)從抽樣產(chǎn)品中隨機(jī)抽取3只進(jìn)行試驗(yàn)。型式檢驗(yàn)結(jié)果判斷型式試驗(yàn)中有任一項(xiàng)目不合格時(shí)，應(yīng)加倍抽取該產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)。若仍有不合格時(shí)，則判該批產(chǎn)品為不合格；若加倍抽取檢驗(yàn)合格，則仍評(píng)定該批產(chǎn)品為合格。標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存標(biāo)志傳感器應(yīng)有產(chǎn)品標(biāo)簽或銘牌，內(nèi)容包括：a）產(chǎn)品名稱和型號(hào)；c）出廠編號(hào)；d）制造廠名稱。包裝箱應(yīng)符合GB/T191-2008的要求，并標(biāo)有以下內(nèi)容：a)產(chǎn)品名稱和型號(hào)；b)制造廠名稱與地址；c）執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)；d)易碎、防潮標(biāo)志；e)收貨單位；f)發(fā)貨單位；g)數(shù)量；h)重量。包裝包裝箱材料應(yīng)該是木箱、或硬質(zhì)紙箱，箱內(nèi)用泡沫塑料保護(hù)；隨機(jī)文件有：a)產(chǎn)品合格證一份；b)使用說(shuō)明書(shū)一份（按GB/T9969-2008的要求編制）；c)傳感器測(cè)試單一份；d)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的其它技術(shù)文件。隨機(jī)文件應(yīng)裝入塑料袋中，并放置在包裝內(nèi)。運(yùn)輸包裝好的產(chǎn)品在避免雨雪淋襲的條件下，可適用于各種運(yùn)輸方式。貯存包裝后的產(chǎn)品應(yīng)能在溫度為-20℃～+60℃，相對(duì)濕度不大于90%的環(huán)境中貯存24個(gè)月以上。

附錄A（規(guī)范性附錄）應(yīng)變傳感器的應(yīng)變計(jì)算方法根據(jù)檢測(cè)的傳感器光纖光柵反射波長(zhǎng)，通過(guò)廠家提供公式系數(shù)，可以一一對(duì)應(yīng)地計(jì)算出應(yīng)變值，應(yīng)變傳感器的應(yīng)變計(jì)算方法有線性擬合方式和溫度補(bǔ)償方式。A.1、線性擬合方式……………(A.1)式中：——i時(shí)刻應(yīng)變傳