标准搜索结果: 'GB/T 12160-2019'
| 标准编号 | GB/T 12160-2019 (GB/T12160-2019) | | 中文名称 | 金属材料 单轴试验用引伸计系统的标定 | | 英文名称 | Metallic materials -- Calibration of extensometers systems used in uniaxial testing | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | N74 | | 国际标准分类 | 19.060; 77.040.10 | | 字数估计 | 50,543 | | 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 12160-2019: 金属材料 单轴试验用引伸计系统的标定
GB/T 12160-2019 英文名称: Metallic materials -- Calibration of extensometers systems used in uniaxial testing
ICS 19.060;77.040.10
N74
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 12160-2002
1 范围
本标准规定了单轴试验用引伸计系统的静态标定方法,包括接触式和非接触式的轴向和径向引伸计系统。
2 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
2.1
引伸计系统 extensometersystem
在试样表面上测量位移或应变的装置。
注:就本标准而言,术语“引伸计系统”包括指示器。一些引伸计直接显示应变(例如:激光引伸计或数字图像相关
技术)。另一些引伸计显示试样标距的变化量,通过除以相应标距转换成应变。
2.2
标距 gaugelength
试样上测量延伸的部分。
3 符号和说明
本标准中使用的符号和说明见表1。
4 原理
引伸计系统的标定是将引伸计的读数与标定器给定的已知长度的变化量进行比较。
注1:用户可以定义进行标定的位移范围,从而优化引伸计系统的性能。例如,对于应变控制的低周疲劳,仅使用引
伸计工作范围的一小部分。因此,在这种情况下,用引伸计工作范围的中心部分进行标定是合适的。
标定过程通过标定器已知位移与引伸计系统的输出相比较,此输出值可以用高精度刻度表人工读
取也可以通过传感器/电子设备/数据记录系统的位移显示。对于后者,引伸计系统的输出将包括电子
设备/数据记录系统的任何数据拟合曲线。
5 标定设备
5.1 标定器
标定器可对引伸计施加已知位移lt,它由刚性支架和在其上可安装引伸计的两根同轴心的轴向分
离杆或其他夹具组成;标定器应具有能使至少其中一个轴向分离杆沿轴向移动的机械装置能够准确地
测量所产生长度变化。长度的变化量可使用诸如干涉仪、线性编码器、量块和比较仪或测微计进行测量。
注:标定器的特殊附件用于径向引伸计的标定。
标定器应按照附录B进行标定,并应符合表B.1中的性能要求。
附录B给出一个标定器及其详细性能准则的推荐性标定程序,按照本标准,该标定器可适用于标
定引伸计系统。
5.2 标定溯源
标定器和配套仪器(如千分尺、卡尺、光学投影显微镜)应采用一种可溯源到国际单位制(SI)的标准
进行标定。与配套仪器进行的任何测量相关的测量不确定度不得超过被标定引伸计系统的允许误差的
三分之一(见表2)。温度测量仪器的分辨力为0.1℃。
6 预标定检查
6.1 目的
引伸计系统在标定之前应进行检查。但不应局限于机械元件的检查,例如移动是否灵活、部件磨
损、刀刃磨损和定位销/夹具的标距磨损。对于装有电子传感器的引伸计系统,应检查其电缆和连接器的损坏、磨损等。
应尽量在测定状态下进行引伸计系统的标定,且评估其结果,如有必要,引伸计系统应进行调整和
重新标定。在这种情况下,两组数据均应记录。
6.2 检查记录
应保存预标定检查记录,包括确定引伸计被检查时的状态、检查的时间和执行者。这些预标定检查
记录可以采用书面报告或者预先设计的内容完整的检查表。
6.3 引伸计系统单元的标识
引伸计应有唯一性标识。在正常使用引伸计期间,可能被用户改变的影响引伸计标定的部件也应
尽量被唯一标识。然而,这一要求并不适用于将引伸计连接到试样的夹持装置。这些唯一的标识构成
引伸系统报告的一部分。
7 引伸计标距的测量
7.1 固定标距引伸计
7.1.1 固定标距引伸计应通过直接和间接方式来确定测量标距L'e,在这两种情况下,用引伸计定位销
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'e 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'e,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。
7.2 可变标距引伸计
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
测量仪器,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'e,通过将引伸计装在软的金属试样,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 通常在蠕变、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。若使用少于五个标距时,所有的标距均应测量。
7.3 非接触式引伸计
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qLe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一。
8 标定过程
8.1 环境因素
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±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。
8.2 引伸计的安装
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 标定增量
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lmax和确定的最小位移lmin的关系。
8.3.4 当确定lmax和lmin时,操作因素如高温试验的热膨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。
8.4 标定过程
8.4.1 标定应在没有特殊清洁的被测定状态情况下进行。
8.4.2 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
一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。
8.4.3 标定包括两组确定增量的测量见8.3:
---第一组在测量完成后,取下引伸计,再重新装到标定器上。
---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
8.5.1 分辨力
8.5.1.1 分辨力r是从仪器上能读取的最小量值。
8.5.1.2 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)中心到中心的距
离之比,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代
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r并记录;当最大值和最小值相等时,分辨力应为显示的一个数字。
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
考虑到不确定度。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测量误差小于0.5%。
11 引伸计系统标定间隔
11.1 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,引伸计
系统标定周期大约为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,在此
情况下,试验前、后均应对该引伸计进行标定。若进行长期蠕变试验应参考ISO 204,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。
12 标定证书
12.1 必要信息
标定报告至少应包含下列内容:
a) 本标准编号,即GB/T 12160;
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);
d) 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);
j) 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。
12.2 数据报告
标定的结果应在证书中进行列表,应包括与每个标定点相关的误差值。
标定结果的图形表示可以作为证书的一部分。
附 录 A
(资料性附录)
测量不确定度
A.1 引言
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;
c) 标准装置的内差误差。
这些变量宜予以考虑。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;
---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;
---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。
B.1 程序
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r(其中r等于显示值的分辨力)。
4) 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......
|