鉆孔測斜儀校準規(guī)范

1本規(guī)范適用于測量范圍為一30°~30°,最大允許誤差為±0.025%FS的基于重力加速度傳感器的測斜儀校準，其他測斜儀可以參照執(zhí)行。本規(guī)范引用下列文件：JJF1083—2002光學(xué)傾斜儀校準規(guī)范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。鉆孔測斜儀是根據(jù)鉛垂方向受重力作用，重力加速度傳感器輸出電壓值線性對應(yīng)于傳感器傾斜角度后的豎直方向重力加速度分量(余弦分量),同樣可以轉(zhuǎn)換成水平位移分量(正弦分量)。從結(jié)構(gòu)上可分為兩種：深埋式和滑移式。深埋式鉆孔測斜儀是將加速度傳感器安裝在探頭內(nèi)，幾十個鉆孔測斜儀以列陣的方式永久深埋固定在監(jiān)測關(guān)鍵位置?；剖姐@孔測斜儀可沿豎直預(yù)埋管道分段測量，測斜探棒(探頭)軸線和重力鉛垂線之間的夾角，即為鉆孔傾斜角。傾斜角的變化量由測讀儀(顯示裝置)進行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)計算機軟件統(tǒng)計分析，可以直接或間接地反映地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定狀況。這類儀器主要用于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、公路橋梁地基安全監(jiān)測、水電大壩監(jiān)測、地震預(yù)報研究等領(lǐng)域。鉆孔測斜儀的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。2α;——對應(yīng)角度示值，當(dāng)時),sinai≈a;(相對誤差≤0.13%);Y;電壓(或與sina:呈線性關(guān)系的無量綱數(shù)值);4.1外觀及各部分相互作用鉆孔測斜儀外觀完好，無影響使用的缺陷，導(dǎo)輪轉(zhuǎn)動靈活無晃動，測頭的防水密封膠圈完好無損，并符合出廠說明書中承諾的環(huán)境和功能。4.2靈敏度鉆孔測斜儀輸出靈敏度按式(1)、式(2)計算：△Y——與電壓呈線性關(guān)系的示值變化量，(V為輸出電壓，K為標度因數(shù));4.3示值誤差鉆孔測斜儀的最大允許誤差：4.4示值漂移示值漂移在1h內(nèi)不大于4”(位移量0.01mm)。4.5絕緣電阻絕緣電阻≥50MΩ。5校準條件校準時室內(nèi)溫度為(20±5)℃;室溫變化≤1℃/h;相對濕度≤70%,被校準鉆孔測斜儀和校準用儀器設(shè)備在實驗室內(nèi)均衡時間≥3h。避震環(huán)境，無強電磁場干擾。5.2校準用標準及其他設(shè)備校準用標準及其他設(shè)備見表1。3表1校準項目和校準設(shè)備校準項目1靈敏度優(yōu)于4”的分度臺2優(yōu)于4”的分度臺3優(yōu)于4”的分度臺46校準方法6.1外觀檢查外觀，應(yīng)符合4.1要求。確定沒有影響校準計量特性的因素。6.2靈敏度將鉆孔測斜儀固定在分度臺上，示值調(diào)至0位。分度臺編碼器歸零，然后分別旋轉(zhuǎn)0'～1',1'～2',2'～3',3'～4',4'～5',5'～6',產(chǎn)生6組△λ;,觀察儀器示值電壓輸出的對應(yīng)變化量，每個角位置分別記錄6組數(shù)據(jù)(位移△X;或電壓△Y;)。分別計算6組靈敏度S;,將6.3示值誤差用分度臺預(yù)置25個標準角度測量點：0°,±0.1°,±0.2°,±0.3°,±0.4°,校準測量順序：依次從0°為起始點，沿加速度傳感器靈敏方向插入儀器導(dǎo)桿，夾持位置為導(dǎo)桿的中部(參考導(dǎo)輪方向。即四個扁平圓盤導(dǎo)輪組成的平面與轉(zhuǎn)軸垂直)定位裝夾鉆孔測斜儀，詳細安裝方式參見附錄B。調(diào)整鉆孔測斜儀角度，將儀器示值調(diào)整為0°,記錄分度臺初始角度值(或?qū)⒔^對式編碼器示值歸零)。然后將分度臺依次向逆時針和順時針方向分別旋轉(zhuǎn)，即逆時針方向角度設(shè)定為：0°,0.1°,0.2°,0.3°,0.4°,0.5°,1°,2°,5°,10°,15°,20°,30°。順時針方向角度設(shè)定為：0°,-0.1°,-0.2°,-0.3°,一0.4°,鉆孔測斜儀測桿須沿加速度敏感方向裝夾，位置如圖2所示，即初始位置0°或沿測桿主軸線旋轉(zhuǎn)180°位置，裝夾位置確定后須作標記并在證書報告中予以說明。4分別將順時針(+)、逆時針(一)方向預(yù)置各標準角對應(yīng)的測斜儀示值按表2X;或Y;對應(yīng)角度示值α角度示值絕對誤差12345十0.4°67895對應(yīng)角度示值α;角度示值絕對誤差注：X:為位移示值，mm;Y;為電壓(或與電壓呈線性關(guān)系的無量綱數(shù)值);K為標度因數(shù)(由生產(chǎn)廠家提供)。按上述方法依次測量各校準點的示值誤差，取引用誤差中最大值作為測量結(jié)果。6.4示值漂移選擇3°點位置測量，每隔10min觀察一次，記錄一組數(shù)據(jù)，連續(xù)觀察1h,取7個數(shù)據(jù)中的最大值與最小值之差作為示值漂移。6.5絕緣電阻電纜兩頭插針對外殼及各插針之間用1000V兆歐表分別測量其絕緣電阻，并記錄，取其中最小值作為其絕緣電阻。7校準結(jié)果的表達校準結(jié)果應(yīng)在校準證書或校準報告上反映。校準證書或報告至少應(yīng)包括以下信息b)實驗室名稱和地址；c)進行校準的地點(如果與實驗室的地址不同)d)證書或報告的唯一標識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標識e)客戶的名稱和地址；f)被校對象的描述和明確標識；g)進行校準的日期，如果與校準結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)說明被校對象的接收日期；h)校準所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標識，包括名稱及代號；6建議復(fù)校時間間隔為1年。送校單位也可根據(jù)實際使用情況自主決定。7鉆孔測斜儀示值誤差測量不確定度評定示例鉆孔測斜儀采用分度臺法進行校準，被校儀器選用最大允許誤差為：土0.025%FS的鉆孔測斜儀，標準器選用校準不確定度優(yōu)于U=4”(k=2)的分度臺。A.1鉆孔測斜儀示值誤差測量不確定度評定A.1.1鉆孔測斜儀示值誤差測量模型ii.iX:——第i校準點的位移示值，mm;L——導(dǎo)輪間距，這里取500mm;Y;第i校準點的電壓(或與電壓呈線性關(guān)系的無量綱數(shù)值);λ;分度臺給定的第i校準點角度值，(°)。A.1.2示值誤差示值誤差的測量模型簡化為：Z示值線性轉(zhuǎn)換角度值；A.2示值誤差不確定度評定示值誤差測量不確定度的來源為以下兩方面：1)鉆孔測斜儀示值帶來的不確定度uc(Z),包括測量重復(fù)性帶來的影響、環(huán)境溫度以及裝夾承載主軸與裝夾定位面不垂直影響。2)分度臺給定角度值帶來的不確定度ue(λ)。A.2.1鉆孔測斜儀示值引入的不確定度u。(Z)A.2.1.1測量重復(fù)性引入的不確定度u?(Z)選擇3°位置在重復(fù)性條件下進行10次測量，結(jié)果如下：+2”,+1”,-2”,+1”,8+2”,0”,+1”,+2",+1”,-2"。計算其標準偏差s為：A.2.1.2環(huán)境溫度因素引入的不確定度u?(Z)環(huán)境溫度因素包括：溫度測量誤差和測量過程中的環(huán)境溫度波動兩個方面。由鉆孔測斜儀針對惡劣環(huán)境設(shè)計的特性，環(huán)境溫度變化對加速度傳感器輸出信號影響不顯著此項可以忽略，即：A.2.1.3裝夾承載主軸與裝夾定位面不垂直引入的不確定度u?(Z)這一影響分量主要考慮的是分度臺V型槽夾具、鉆孔測斜儀圓柱桿的機械加工、裝配存在誤差。其中鉆孔測斜儀測桿表面圓柱度影響屬于樣品隨機送檢范疇，已經(jīng)計入A類不確定度。定位V型槽輪廓度加工都可以控制在制造工藝能力范圍內(nèi)，這里只需考慮裝夾角度重復(fù)性引入的不確定度分量，由實驗數(shù)據(jù)得到：u?(Z)=2.5”A.2.1.4鉆孔測斜儀示值測量不確定度u?(Z)由于u?(Z)～u?(Z)相互獨立，則鉆孔測斜儀示值的相對合成標準不確定度為：ue(Z)=√uí(Z)+u?(Z)+uu。(Z)=3”A.2.2分度臺給定角度值帶來的不確定度u。(λ)分度臺作為標準器引入的不確定度u。(λ),可根據(jù)溯源證書中提供的不確定度作為標準裝置示值引入的不確定度分量。根據(jù)分度臺的分度標準值要求，采用優(yōu)于U=4”(k=2)的分度臺，這里以4”為例A.2.3示值誤差測量不確定度分析測量模型uc(△)=√c2(Z)ue2(Z)+c2(A)ueue(Z)——鉆孔測斜儀示值帶來的不確定度分量u?(a)——分度臺給定角度值帶來的不確定度分量。9設(shè)各分量相互獨立，根據(jù)A.2.3給出的合成標準不確定度計算式得：按單側(cè)量程范圍0°~30°,可見Z為一組從sin0°~sin30°的變量，代入上式，可A.4擴展不確定度計算鉆孔測斜儀示值誤差擴展不確定度，包含概率約95%,取包含因子k=2,則誤差擴展不確定度為U=k×u.(△)=0.008%,k=2。示值誤差校準安裝方式圖B.1示值誤差校準示意圖附錄C校準證書內(nèi)頁格