JJG 中华人民共和国交通运输部部门计量检定规程

JJG（交通）037—2020

钢弦式锚杆测力计¶

Vibrating Wire Anchor Rod Stress Gauge

2020-04-28 发布

2020-07-01 实施

中华人民共和国交通运输部发布

钢弦式锚杆测力计检定规程

Verification Regulation of Vibrating Wire Anchor Rod Stress Gauge

JJG（交通） 037—2020代替 JJG（交通） 037—2004

归口单位：全国水运专用计量器具计量技术委员会

主要起草单位：交通运输部天津水运工程科学研究所国家水运工程检测设备计量站上海市交通建设工程安全质量监督站南京水利科学研究院

本规程由全国水运专用计量器具计量技术委员会负责解释

本规程主要起草人：

窦春晖（交通运输部天津水运工程科学研究所）

曹玉芬（交通运输部天津水运工程科学研究所）

王跃全上海市交通建设工程安全质量监督站

赵晖（国家水运工程检测设备计量站）

刘玉峰（南京水利科学研究院）

参加起草人：

韩鸿胜交通运输部天津水运工程科学研究所

曹媛媛（国家水运工程检测设备计量站）

周振杰（国家水运工程检测设备计量站）

高辉（交通运输部天津水运工程科学研究所）

吴晓雪（国家水运工程检测设备计量站）

目录¶

引言 …… III 1 范围 …… 1 2 概述 …… 1 3 计量性能要求 …… 1 4 通用技术要求 …… 2 5 计量器具控制 …… 2 附录 A 钢弦式锚杆测力计检定记录表格式 …… 5 附录 B 钢弦式锚杆测力计检定证书内页格式 …… 6 附录 C 钢弦式锚杆测力计检定结果通知书内页格式 …… 8

引言

本规程依据 JJF 1002—2010《国家计量检定规程编写规则》编写。

本规程代替 JJG（交通） 037—2004《水运工程钢弦式锚杆测力计》。与 JJG（交通）037—2004 相比，除编辑性修改外，主要技术变化如下：

———删除了锚杆测力计分辨力的性能要求（见2004 年版的4.1）；

———删除了产品合格证书的内容（见2004 年版的5.3）；

———增加了检定环境条件中相对湿度的要求（见5.1.1）；

———修改了检定设备及参数（见 5. 1. 2，2004 年版的 6. 1. 3）；

———修改了计量性能的检定步骤（见5.3.3，2004 年版的6.3.2）；

修改了钢弦式锚杆测力计承受拉（压）力的计算公式（见 5. 3. 3，2004 年版的附录 B）；

———增加了钢弦式锚杆测力计灵敏度系数的计算公式（见5.3.3）；

———修改了检定证书内页格式（见附录 B，2004 年版的录 C）；

———修改了检定结果通知书内页格式（见附录 C，2004 年版的附录 D）。

JJG（交通） 037—2020 的历次版本发布情况为：

———JJG（交通） 037—2004。

钢弦式锚杆测力计检定规程

1 范围¶

本规程适用于钢弦式锚杆测力计的首次检定、后续检定和使用中检查。

2 概述¶

钢弦式锚杆测力计以下简称锚杆测力计主要用于长期检测岩石高边坡和地下围岩内部锚杆的应力，由钢弦、应力套、专用电缆及线圈组成，其结构示意图见图1。

说明：

1———钢弦； 3———专用电缆；

2———应力套； 4———线圈。

图1 锚杆测力计结构示意图

当锚杆测力计的应力套受到轴向拉力或压力时引起锚杆测力计内部钢弦的张力发生变化导致钢弦自振频率也发生变化通过钢弦频率测定仪测量钢弦的自振频率即可计得出锚杆所受拉力或压力值，其工作原理示意图见图2。

说明：

1———拉（压）力； 3———线圈；

2———钢弦； 4———激振电压。

图2 锚杆测力计工作原理示意图

3 计量性能要求¶

锚杆测力计计量性能要求见表1。

表1 锚杆测力计计量性能要求

性能参数	允许误差
滞后 $a^{'}$	$∣ a^{'} ∣ ⩽ 1.0% F \cdot S$
不重复度 $a^{''}$	$a^{''} ⩽ 0.5% F \cdot S$
非线性度 $L$	$∣ L ∣ ⩽ 2.0% F \cdot S$
综合误差 $ε_{c}$	$∣ ε_{c} ∣ ⩽ 2.5% F \cdot S$
注: $F \cdot S$ 为锚杆测力计满量程。

4 通用技术要求¶

4.1 外观¶

锚杆测力计各部分应连接牢固，其表面应无锈斑及裂痕，引出的电缆、护套应无损伤。

4.2 铭牌¶

锚杆测力计应在其显著部位标明其型号、名称、生产厂家、出厂编号及日期等内容。

5 计量器具控制¶

5.1 检定条件¶

5.1.1 检定环境条件¶

环境条件要求如下：

a）温度： $2 0 ^ { \circ } \mathrm { C } \pm 5 \mathrm { ^ \circ C }$

b）相对湿度：应不大于 80％；

c）周围应无影响检定结果的振动、冲击、电磁场及其他干扰源。

5.1.2 检定设备¶

检定设备及要求如下：

a）钢弦频率测定仪：分辨力0.01Hz，频率测量相对误差 ±0.05％；

b）力标准机：0.5 级，力值测量范围覆盖锚杆测力计测量范围。

5.2 检定项目¶

检定项目见表2，检定记录表见附录 A。

表2 检定项目一览表

检定项目	首次检定	后续检定	使用中检查
外观	+	+	+
铭牌	+	+	+
滞后	+	+	-
不重复度	+	+	-
非线性度	+	+	-
综合误差	+	+	+
注:“+”表示需要检验的项目,“-”表示不需要检验的项目。

5.3 检定方法¶

5.3.1 外观采用目测和手检的方法检查外观。¶

5.3.2 铭牌采用目测的方法检查铭牌。¶

5.3.3 滞后¶

滞后检定步骤如下：

a）锚杆测力计在检定环境条件下放置不少于8h；

b）钢弦频率测定仪通电预热不少于30min；

c）连接锚杆测力计和钢弦频率测定仪，安装锚杆测力计在力标准机上，按满量程拉力（或压力）对锚杆测力计预拉压3 次，静置5min 后进行正式试验；

d）进程试验，读取拉力（或压力）为零时钢弦频率测定仪的输出频率值，使用力标准机对锚杆测力计按10％ F·S 逐级加荷至满量程拉力（或压力）值，每级拉力（或压力）保持不小于1min，读取钢弦频率测定仪的输出频率值；

e）回程试验，加荷到满量程拉力（或压力）值后，按10％ F·S 逐级卸荷至零点拉力（或压力），并读取钢弦频率测定仪的输出频率值；

f）退回零点拉力（或压力）值后，保持3min，读取拉力（或压力）为零时钢弦频率测定仪的输出频率值；

g）重复 d）～ f）的步骤进行3 次循环试验，按公式（1）计算第 $i ( i = 0 , 1 , 2 , 3 \cdots , 1 0 )$ 个检定点第 $j ( j = 1 , 2 , 3 \cdots , 6 )$ 次行程中锚杆测力计灵敏度系数；

\[ k _ {i j} = \frac {F _ {i j}}{f _ {0 j} ^ {2} - f _ {i j} ^ {2}}\tag{1} \]

式中： $k _ { i j }$ ———第 i 个检定点第j 次行程中锚杆测力计灵敏度系数 $( \mathrm { \ k N / H z } ^ { 2 } )$

$\boldsymbol { F } _ { i j }$ ———第 i 个检定点第j 次行程时力标准机示值（kN）；

$f _ { 0 j }$ ———拉力（或压力）为零时第 j 次行程时钢弦频率测定仪的输出频率值（Hz）；

$f _ { i j }$ ———第 i 个检定点第j 次行程时钢弦频率测定仪的输出频率值（Hz）；

h）按公式（2）计算 $k _ { i j }$ 的算术平均值；

\[ \bar {k} = \frac {1}{6 0} \sum_ {i = 1} ^ {1 0} \sum_ {j = 1} ^ {6} k _ {i j}\tag{2} \]

式中： $\bar { k }$ ———所有检定点 $k _ { i j }$ 的算术平均值 $\left( \mathbf { k N } / \mathrm { H z } ^ { 2 } \right)$ ）；

i）按公式（3）计算零点与各检定点输出频率平方差的理论值；

\[ N _ {i} = \frac {1}{\bar {k}} \overline{F} _ {i}\tag{3} \]

式中： $N _ { i }$ ———第 i 个检定点在3 次循环试验测量中零点与各检定点输出频率平方差的理论值 $\left( \mathrm { H z } ^ { 2 } \right)$

$\overline{F} _ { i }$ ———第 i 个检定点在3 次循环试验测量中各力标准机示值的算术平均值（kN）；

j）按公式（4）计算零点第j 次行程的输出频率平方与第 i 个检定点第j 次行程输出频率平方的差；

\[ N _ {i j} = f _ {0 j} ^ {2} - f _ {i j} ^ {2}\tag{4} \]

k）按公式（5）计算滞后 ${ \boldsymbol { a } _ { i } } ^ { \prime }$ ，取 $\boldsymbol { a _ { i } } ^ { \prime }$ 中绝对值最大值为滞后的检定结果；

\[ a _ {i} ^ {\prime} = \frac {\overline{N} _ {i J} - \overline{N} _ {i H}}{\left| \bar {f} _ {0} ^ {2} - \bar {f} _ {1 0} ^ {2} \right|} \times 100 \% \mathrm{F} \cdot \mathrm{S}\tag{5} \]

式中： $\overline{N} _ { i J }$ ———3 次进程测量各检定点对应的 $N _ { i j }$ 算术平均值 $( \mathrm { H } \mathbf { z } ^ { 2 } )$

$\overline{N} _ { i H }$ ———3 次回程测量各检定点对应的 $N _ { i j }$ 算术平均值 $\left( \mathrm { H z } ^ { 2 } \right)$

$\bar{f} _ { 0 }$ ———3 次循环试验测量中拉力（或压力）为零时钢弦频率测定仪的输出频率的算术平均值（Hz）；

$\bar { f } _ { 1 0 }$ ———3 次循环试验测量中满量程拉力（或压力）时钢弦频率测定仪的输出频率的算术平均值（Hz）；

5.3.4 不重复度¶

不重复度的检定试验步骤与滞后的检定试验 a）～j）步骤相同，按公式（6）计算不重复度 ${ \boldsymbol { a } _ { i } } ^ { \prime \prime }$ ，取 ${ \boldsymbol { a } _ { i } } ^ { \prime \prime } |$ 中最大值为不重复度的检定结果。

\[ a _ {i} ^ {\prime \prime} = \frac {\left| \Delta N _ {\mathrm{R}} \right|}{\left| \bar {f} _ {0} ^ {2} - \bar {f} _ {1 0} ^ {2} \right|} \times 100 \% \mathrm{F} \cdot \mathrm{S}\tag{6} \]

式中： $\Delta N _ { \mathrm { R } }$ ————3 次循环测量中各检定点输出频率平方差的最大值 $\left( \mathrm { H z } ^ { 2 } \right)$

5.3.5 非线性度¶

非线性度的检定试验步骤与滞后的检定试验 a）～j）步骤相同，按公式（7）计算非线性度 $L _ { i }$ ，取 $L _ { i }$ 中绝对值最大值为非线性度的检定结果。

\[ L _ {i} = \frac {\overline{N} _ {L} - N _ {i}}{\left| \bar {f} _ {0} ^ {2} - \bar {f} _ {1 0} ^ {2} \right|} \times 100 \% \mathrm{F} \cdot \mathrm{S}\tag{7} \]

式中： $\overline{N} _ {L}$ ———3 次循环测量中各检定点的输出频率平方差的算术平均值 $\left( \mathrm { H z } ^ { 2 } \right)$ ；

5.3.6 综合误差¶

综合误差的检定试验步骤与滞后的检定试验 a）～j）步骤相同，按公式（8）计算综合误差 $\varepsilon _ { \mathrm { { i C } } }$ ，取 $\varepsilon _ { \mathrm { { i C } } }$ 中绝对值最大值为综合误差的检定结果。

\[ \varepsilon_ {i \mathrm{C}} = \frac {N _ {i j} - N _ {i}}{\left| \bar {f} _ {0} ^ {2} - \bar {f} _ {1 0} ^ {2} \right|} \times 100 \% \mathrm{F} \cdot \mathrm{S}\tag{8} \]

5.4 检定结果的处理¶

经检定合格的锚杆测力计，发给检定证书，检定证书内页格式见附录 B；检定不合格的锚杆测力计，发给检定结果通知书，并注明不合格项目，检定结果通知书内页格式见附录 C

5.5 检定周期¶

锚杆测力计的检定周期一般不超过1 年。

附录 A¶

钢弦式锚杆测力计检定记录表格式

仪器编号	规格	制造日期		出厂日期
生产单位		送检单位
检定单位		检定日期		证书号
$L$ ____ $a^{'}$ ____ $a^{''}$ ____ $ε_{c}$ ____ $\overset{ˉ}{k}$ ____
荷载	加荷示值		卸荷示值
0
1×10%F·S
2×10%F·S
3×10%F·S
4×10%F·S
5×10%F·S
6×10%F·S
7×10%F·S
8×10%F·S
9×10%F·S
10×10%F·S
计算栏

室温：

相对湿度：

检定员：

核验员：

检定日期：年月日

附录B

钢弦式锚杆测力计检定证书内页格式
检定证书第2页

证书编号xxxxxx-xxxx
检定机构授权说明
检定环境条件及地点:
温度	°C		地点
相对湿度	%		其他
检定使用的计量(基)标准装置
名称	测量范围	不确定度/准确度等级/最大允许误差		计量(基)标准证书编号	有效期至

检定使用的标准器
名称	测量范围	不确定度/准确度等级/最大允许误差		检定/校准证书编号	有效期至

第 2 页共 3 页

检定证书第3页
检定结果

序号	被检项目	检定结果	结论
1	外观
2	铭牌
3	滞后
4	不重复度
5	非线性度
6	综合误差
注:1 本报告检定结果仅对该计量器具有效;2 本证书未加盖“××××××”无效;3 下次检定时请携带(出示)此证书。未经授权,不得部分复印本证书。

附录C¶