光電式垂線坐標(biāo)儀校準(zhǔn)規(guī)范

光電式垂線坐標(biāo)儀校準(zhǔn)規(guī)范范圍本規(guī)范適用于大壩及其他巖土工程安全監(jiān)測中應(yīng)用垂線方法測量位移的光電式CCD垂線坐標(biāo)儀的校準(zhǔn)，其他型式的垂線坐標(biāo)儀可參考本規(guī)范進行校準(zhǔn)。引用文獻(xiàn)本規(guī)范引用以下文獻(xiàn)：JJF1059測量不確定度評定與表示DLT1061光電式CCD垂線坐標(biāo)儀凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)范。概述光電式垂線坐標(biāo)儀（以下簡稱“坐標(biāo)儀”）是采用CCD器件實現(xiàn)的一種非接觸式自動化位移測量設(shè)備，能夠測量垂線在平面內(nèi)X、Y兩方向的位移，在兩個方向上的測量原理相同，測量電路相互獨立、互不干擾。當(dāng)一束光照向垂線及CCD時，垂線在CCD上產(chǎn)生一個投影，CCD的像元將光強轉(zhuǎn)換成電荷量存儲。CCD驅(qū)動器產(chǎn)生相應(yīng)邏輯時序?qū)㈦姾尚畔⒁瞥?，移出信號?jīng)過整形處理后，得到垂線的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)，結(jié)果經(jīng)通信接口發(fā)送到監(jiān)測計算機或其他外接設(shè)備，原理框圖見圖1。YY方向光源X方向光源CCD信號處理器單片微處理器計算機或其他設(shè)備CCD驅(qū)動器CCD驅(qū)動器計量特性分辨力坐標(biāo)儀傳感器在規(guī)定測量范圍內(nèi)分辨力一般不大于0.02mm或生產(chǎn)廠家的規(guī)定。示值誤差對于測量范圍不大于50mm的坐標(biāo)儀，最大允許誤差不超過±0.5%FS；對于測量范圍大于50mm的坐標(biāo)儀，最大允許誤差不超過±0.3%FS；或生產(chǎn)廠家的規(guī)定。重復(fù)性示值重復(fù)性不超過0.1%FS，或生廠家的規(guī)定。穩(wěn)定性在正常試驗條件下坐標(biāo)儀連續(xù)工作2h，其顯示值無趨勢性變化，且顯示值最大變化量不大于0.4%FS或生產(chǎn)廠家的規(guī)定。環(huán)境條件校準(zhǔn)溫度：（25±10）℃；濕度：（25～75）%RH。校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器及其他設(shè)備校準(zhǔn)項目及校準(zhǔn)用設(shè)備見表1。表1測量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)參數(shù)及用途表序號校準(zhǔn)項目校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器及其它設(shè)備計量性能1分辨力千分表MPE：±0.005mm2示值誤差大量程百分表或數(shù)顯卡尺、專用標(biāo)定設(shè)備大量程百分表MPE：±0.03mm數(shù)顯卡尺MPE：±0.03mm裝載測量標(biāo)準(zhǔn)，不易變形3重復(fù)性4穩(wěn)定性注：允許采用滿足測量不確定度要求的其它測量設(shè)備。校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法外觀檢查及其他外觀檢查坐標(biāo)儀外型應(yīng)完好，表面不應(yīng)有明顯的凹跡、外傷、裂縫、變形等現(xiàn)象、表面涂層不應(yīng)起泡、龜裂和脫落，顯示儀表自檢顯示正常，面板按鈕阻尼、按鍵響應(yīng)正常，金屬件不應(yīng)有嚴(yán)重銹蝕及其他機械損傷，所有緊固件均應(yīng)裝配牢固，不得松動脫落。其他檢查如坐標(biāo)儀具備數(shù)據(jù)通訊功能，則進行通訊檢查，即坐標(biāo)儀與計算機連接通訊能正常響應(yīng)。分辨力在正常試驗條件下，將坐標(biāo)儀安放在專用標(biāo)定設(shè)備上，保證坐標(biāo)儀的X或Y方向與標(biāo)定設(shè)備給出的位移方向一致，分別選取約（0+2mm）、L/2、（L-2mm）（L為坐標(biāo)儀滿量程值）三個位置進行試驗。每個位置上，先由千分表按4.1規(guī)定的分辨力最大值為步長緩慢移動垂線給出位移，然后用坐標(biāo)儀測量，記錄測量結(jié)果，如此連續(xù)往同方向共進行5次。坐標(biāo)儀在3個位置處測量結(jié)果的變化趨勢都是單調(diào)的，則坐標(biāo)儀的分辨力滿足4.1的要求。示值誤差在正常試驗條件下，將坐標(biāo)儀安放在專用標(biāo)定設(shè)備上，垂線位移由百分表或數(shù)顯卡尺給出。將坐標(biāo)儀的測量范圍平均分成4~10檔，從零位開始逐檔進給位移至滿量程（上行），記錄每檔測得的結(jié)果，再依次返至零位（下行）同樣記錄每檔測得結(jié)果，如此共進行3次循環(huán)。按下列方法計算其示值誤差δ1δ1式中：Xi Ci L ——坐標(biāo)儀滿量程值，單位為毫米（mm）；i ——測點序數(shù)，i=0，1，2，3，…，n。試驗結(jié)果應(yīng)滿足4.3的要求。重復(fù)性重復(fù)性試驗與6.4同時進行，計算公式如下：δ2式中：?max ——3次循環(huán)中各測試點上行及下行的各自3個測值之間的差值取最大值，單位為毫米（mm）試驗結(jié)果應(yīng)滿足4.4的要求。穩(wěn)定性在正常試驗條件下測量，將垂線用專用夾具固定在坐標(biāo)儀約1/2量程處，設(shè)定定時自動測量，定時間隔為15min，歷時2h，分別繪X、Y方向測值過程線，計算X、Y方向測值最大變化量δdδd式中：AmaxAmin 試驗結(jié)果應(yīng)滿足4.5的要求。校準(zhǔn)結(jié)果經(jīng)過校準(zhǔn)的坐標(biāo)儀出具校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書應(yīng)給出校準(zhǔn)結(jié)果及其測量不確定度。復(fù)校時間間隔復(fù)校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的，送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復(fù)校時間間隔，建議不超過1年。附錄A測量結(jié)果不確定度評估示例A.1測量方法依據(jù)本規(guī)范，用數(shù)顯卡尺和專用標(biāo)定夾具進行校準(zhǔn)，以儀器的示值與數(shù)顯卡尺的差值即為示值誤差。下面對分辨力為0.01mm的光電式垂線坐標(biāo)儀在25mm處進行測量不確定度評定。A.2測量模型 因為垂線坐標(biāo)儀示值誤差計算公式為：δ 式中誤差計算基于標(biāo)準(zhǔn)器和垂線坐標(biāo)儀的示值 故，測量結(jié)果測量模型可簡化為：? 式中：?——垂線坐標(biāo)儀示值誤差，mm；X測X標(biāo)——標(biāo)準(zhǔn)器示值，mm A.3靈敏系數(shù)利用偏導(dǎo)數(shù)求出各靈敏系數(shù)：c1=?? 得出示值誤差?的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為uA.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表 各分量及標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定見表A.1。表A.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表序號標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度值ui靈敏系數(shù)c標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量（mm）1測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uu10.0202標(biāo)準(zhǔn)器的誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uu10.017不確定度來源坐標(biāo)儀測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1；坐標(biāo)儀測量分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2；標(biāo)準(zhǔn)器的誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3。故，示值誤差?的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以進一步明確為：uA.5標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定坐標(biāo)儀測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u 按照示值誤差校準(zhǔn)過程，對坐標(biāo)儀25mm位移點進行10次重復(fù)測量，得出如下數(shù)據(jù)見表A.2：表A.2重復(fù)性測量數(shù)據(jù)表單位：mm測量次數(shù)12345678910平均標(biāo)準(zhǔn)偏差測量值25.0225.0325.0925.0525.0225.1325.0325.0725.0525.0625.0550.035 因為校準(zhǔn)結(jié)果取3次循環(huán)的測量值為最終結(jié)果，故：uA.5.2坐標(biāo)儀測量分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u坐標(biāo)儀顯示分辨力為0.01mm，該量作均勻分布處理，故：u因為坐標(biāo)儀測量重復(fù)性引入的不確定度大于坐標(biāo)儀的分辨力引入的不確定度，所以在評定坐標(biāo)儀測量結(jié)果X測的測量不確定度時，只考慮重復(fù)性引入的不確定度分量uA.5.3標(biāo)準(zhǔn)器的誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u對于標(biāo)準(zhǔn)器數(shù)顯游標(biāo)卡尺，最大允許誤差為：±0.03mm，服從均勻分布，故：uA.6合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度由于上述標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量相互獨立，因此uA.7擴展不確定度U取包含因子k=2得：U

附錄B光電式垂線坐標(biāo)儀校準(zhǔn)原始記錄格式送校單位：原始記錄：儀器名稱：型號：生產(chǎn)廠：出廠編號：設(shè)備編號：日期：所用標(biāo)準(zhǔn)器信息：B.1外觀檢查：B.2絕緣電阻，B.3分辨力，B.4示值測量X方向給定位移值（mm）測量值（mm）平均值（mm）示值誤差（%）第1循環(huán)第2循環(huán)第3循環(huán)上行程下行程上行程下行程上行程下行程上行程下行程Y方向給定位移值（mm）測量值（mm）平均值（mm）第1循環(huán)第2循環(huán)第3循環(huán)上行程下行程上行程下行程上行程下行程上行程下行程重復(fù)性（%）：穩(wěn)定性（%）：本次校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度：U=，k=2其他說明：環(huán)境溫度：℃環(huán)境濕度：%RH校準(zhǔn)員：核驗員：日期：年月日

附錄C校準(zhǔn)證書內(nèi)容及內(nèi)頁格式C.1校準(zhǔn)證書至少包括以下信息：a）標(biāo)題，如“校準(zhǔn)證書”；b）實驗室名稱和地址；c）進行校準(zhǔn)的地點（如果不在實驗室內(nèi)進行校準(zhǔn)）；d）證書或報告的唯一性標(biāo)識（如編號），每頁及總頁的標(biāo)識；e）送校單位的名稱和地址；f）被校對象的描述和明確標(biāo)識；g）進行校準(zhǔn)的日期；h）對校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識，包括名稱及代號；i）本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明；j）校準(zhǔn)環(huán)境的描述；k）校準(zhǔn)結(jié)果及其測量不確定度的說明；l）校準(zhǔn)證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)，以及簽發(fā)日期；m）校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校對象有效的聲明；n）未經(jīng)實驗室書面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)制證書或報告的聲明。C.2校準(zhǔn)證書第2頁式樣證書編號：XXXX-XXXX校準(zhǔn)機構(gòu)授權(quán)說明校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)文件（代號、名稱）校準(zhǔn)環(huán)境條件及地點：溫度：℃地點：濕度：%RH其他：校準(zhǔn)使用的主要標(biāo)準(zhǔn)器/主要儀器名稱測量范圍不確定度/準(zhǔn)確度等級/最大允許誤差證書編號有效期至第X頁共X頁