土木工程用光纖光柵應變傳感器

Q/TBBW1-2004JG/TXX-XXXXPAGEIIPAGEIIICSXX.XXX.XXXXXJG中華人民共和國建筑工業(yè)行業(yè)標準JG/TXX—XXXX土木工程用光纖光柵應變傳感器Fiberbragggratingstrainsensorforcivilengineering（征求意見稿）201X-XX-XX發(fā)布201X-XX-XX實施中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部發(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術語和定義 14產(chǎn)品結(jié)構、分類與規(guī)格 25技術要求 26試驗方法 47檢驗規(guī)則 78標志、包裝、運輸、貯存 8附錄 A（規(guī)范性附錄）應變傳感器的應變計算方法 10

前言本標準是根據(jù)《2010年住房和城鄉(xiāng)建設部歸口工業(yè)產(chǎn)品行業(yè)標準制訂、修訂計劃》要求編制的。本標準的附錄A為規(guī)范性附錄。本標準由住房和城鄉(xiāng)建設部標準定額研究所提出。本標準由住房和城鄉(xiāng)建設部建筑建筑工程標準技術歸口單位歸口。本標準負責起草單位：深圳市海川實業(yè)股份有限公司。本標準參加起草單位：本標準主要起草人：PAGE2PAGE7PAGE1土木工程用光纖光柵應變傳感器范圍本標準規(guī)定了光纖光柵應變傳感器的術語和定義、產(chǎn)品結(jié)構、分類及規(guī)格、要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標志、包裝、運輸、貯存。本標準適用于土木工程用光纖光柵應變傳感器的生產(chǎn)、使用和檢測。規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。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包裝儲運圖示標志GB/T2423.4電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程試驗Db:交變濕熱試驗方法GB/T2423.8電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程試驗Ed自由跌落試驗方法GB/T2423.10電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Fc和導則：振動（正弦）GB/T4208-2008外殼防護等級（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：光纜基本試驗方法GB/T9969-2008工業(yè)產(chǎn)品使用說明書總則GB/T10111-2008隨機數(shù)的產(chǎn)生及其在產(chǎn)品質(zhì)量抽樣檢驗中的應用程序術語和定義下列術語和定義適用于本文件。光纖光柵應變傳感器FBGstrainsensor基于外界應變物理量對光纖光柵布拉格（Bragg）波長調(diào)制的一種傳感器，通過檢測傳感器波長可以推算獲取外界應變信息，屬于一種波長調(diào)制型光纖傳感器（以下簡稱傳感器）。過載能力FBGstrainsensor能夠加載在光纖光柵應變傳感器上不至于引起性能永久性變化的被測量的最大值。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。標距gaugelength用來測定試樣應變變化的試樣基準位置原始長度。產(chǎn)品結(jié)構、分類與規(guī)格產(chǎn)品結(jié)構光纖光柵應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。光纖光柵應變傳感器按溫度修正方式不同分為：溫度補償式和結(jié)構自補償式。溫度補償式是指通過外置或內(nèi)置溫度傳感器來測量環(huán)境溫度變化，然后通過軟件算法扣除溫度對應變的影響；結(jié)構自補償式是指通過獨特的結(jié)構設計或者特殊材料的選擇，使得溫度變化不影響應變測量結(jié)果。產(chǎn)品規(guī)格光纖光柵應變傳感器的規(guī)格應符合表1的要求。表1光纖光柵應變傳感器規(guī)格光學參數(shù)波長間隔（nm）>3尺寸參數(shù)直徑（mm）≤20長度（mm）≤250標距（mm）30~250尾纜直徑（mm）≤10尾纜長度（mm）≥500技術要求使用環(huán)境條件光纖光柵應變傳感器在下列條件應能正常工作：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變傳感器在規(guī)定的測量范圍內(nèi)，能使應變量對傳感器反射中心波長進行調(diào)制，實現(xiàn)應變量和光纖光柵反射波長的一一對應關系。外觀產(chǎn)品安裝座、外殼和尾纜表面不應有明顯的凹痕、劃傷、裂縫、變形等現(xiàn)象。安裝座和外殼上金屬部件不應有銹蝕和其他機械損傷。說明功能的符號文字及產(chǎn)品的所有標志應清晰端正、安裝牢固。尾纜連接應緊固。主要性能光纖光柵應變傳感器的主要性能應符合表2的要求。表2光纖光柵應變傳感器主要性能性能參數(shù)指標測量范圍（）小量程標準量程大量程<±500±500~±2000>±2000綜合誤差≤1.0%F.S.分辨力≤0.15%F.S.重復性≤0.3%F.S.插入損耗（dB）≤0.5注：綜合誤差包括滯后、不重復度、非線性（除溫度）等各種因素導致輸出值和真實值差異。過載能力應變傳感器應具有承受測量范圍上限值1.2倍的形變能力。當變形恢復至小于滿量程形變后，其外觀及主要性能應符合本文件5.3和5.4的規(guī)定。溫度補償特性應變傳感器經(jīng)過溫度修正后，由于溫度引起的額外測量誤差不應大于±0.04%F.S./℃。結(jié)構外殼防護性能傳感器的外殼防護等級應為IP68。工作穩(wěn)定性傳感器應進行30d工作穩(wěn)定性試驗，其外觀及主要性能應符合本文件5.3和5.4的規(guī)定。環(huán)境適應性傳感器應能通過等級為高溫+40℃、周期12d的交變濕熱試驗，其外觀及主要性能應符合本文件5.3和5.4傳感器在非工作狀態(tài)應能承受頻率10Hz～150Hz、加速度20m/s2、三個軸向上各振動5次的振動試驗，其外觀及主要性能應符合本文件5.3和5.4傳感器在非工作狀態(tài)應能承受高度為1米自由跌落試驗五次，跌落試驗后其外觀及主要性能應符合本文件5.3和5.4的規(guī)定。機械性能試驗抗拉強度傳感器外殼與尾纜連接部位以及傳感器尾纜接續(xù)部位抗拉強度不應小于100N。彎曲試驗傳感器尾纜可彎曲半徑應小于光纜直徑20倍。抗壓強度傳感器外殼與尾纜連接部位以及傳感器尾纜接續(xù)部位抗壓強度不應小于500N/100mm。試驗方法試驗條件試驗條件試驗應在下列條件下進行：a)溫度：15℃～35℃b)相對濕度：45%～75%；c)大氣壓力：86kpa～106kpa。主要試驗設備波長計(精度：<2pm)；游標卡尺(精度：<0.1mm)；試驗(精度：±1℃)(精度：0.2℃(精度：<0.00振動臺；光譜儀或者光功率計(分辨率：0.1dBm)。外觀檢查在光線充足的室內(nèi)目測，應符合本文件5.3的要求。誤差試驗應變傳感器放置在標定架上，調(diào)節(jié)好靜置30min作為“0”應變初始位置。調(diào)節(jié)標定架讀取萬分表在測量范圍內(nèi)大致均勻分布的5個點（包括測量范圍上限和下限），記錄波長計測試的應變傳感器輸出波長值；由低到高記錄正行程各檢測點的波長值，重復3次，取算術平均值進行計算。按附錄A計算傳感器應變測量值，其誤差應符合本文件表2的要求。分辨力試驗將應變傳感器放置在標定架上，調(diào)節(jié)好靜置30min作為“0”應變初始位置。調(diào)節(jié)標定架到正壓50%F.S.的應變點，記錄計算出應變傳感器輸出應變e1；調(diào)節(jié)標定架使應變增加0.1%F.S.，記錄計算出應變傳感器輸出應變e2，分辨力γ=e2-e1。試驗重復5次，不少于兩次傳感器分辨力應達到本文件表2的要求。重復性試驗將應變傳感器放置在標定架上，調(diào)節(jié)好靜置30min作為“0”應變初始位置。調(diào)節(jié)標定架到正壓50%F.S.的應變點重復檢測6次，每次試驗后恢復到“0”應變位置。應按下式計算重復性誤差?！?1)式中： S——實測重復性誤差，%；Xi——第ｉ次檢測值；X——檢測值的算術平均值；n——檢測次數(shù)；Am——傳感器的量程。插入損耗試驗應按照GB/T7424.1-2003中第10條插入損耗法進行。將應變傳感器及其引出尾纜直徑20倍圓圈盤繞一圈，先將光源直接接入光譜儀（光功率計），記錄光功率P1(dBm)，然后將光源通過傳感器再接入光譜儀（光功率計），記錄光功率P2(dBm)，計算插入損耗IL=P1-P2，插入損耗應符合本文件表2的要求。過載試驗將應變傳感器放置在標定架上，將最大拉量程應變的1.2倍輸入傳感器并保持10min；恢復自由態(tài)10min；再將最小壓量程應變的1.2倍輸入傳感器并保持10min。試驗后應按本文件6.4條進行誤差試驗，其綜合誤差應符合本文件表2要求。溫補特性試驗將應變傳感器可固定在與監(jiān)測對象一致的混凝土塊或鋼結(jié)構板上，室溫下調(diào)節(jié)好靜置30min作為“0”應變初始位置，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℃記錄計算出各溫度點的應變傳感器輸出應變值，通過附錄A的計算進行溫度補償后（結(jié)構自補償式除外），各溫度點應變與“0”應變誤差應符合本文件5.6要求。外殼的防護性能試驗應按GB4208-2008中IP68規(guī)定的方法進行，結(jié)果應符合本文件5.7的要求。工作穩(wěn)定性試驗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試值。測量誤差應符合本文件表2的要求。交變濕熱試驗應按GB2423.4的規(guī)定進行。振動試驗應按GB2423.10的規(guī)定進行。跌落試驗應按GB2423.8的規(guī)定進行?？估囼灠碐B/T7424.2-2008中方法E1規(guī)定的方法進行測試，選取一段包含外殼與尾纜連接部位不小于2米的尾纜，對其施加100N的拉力，保持1min，恢復后其外觀及主要性能應符合本文件5.3和5.4規(guī)定。抗彎試驗應按GB/T7424.2-2008中E6規(guī)定的方法進行測試，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5次，恢復后其外觀及主要性能應符合本文件5.3和5.4的規(guī)定?？箟涸囼瀾碐B/T7424.2-2008中E3規(guī)定的方法進行測試，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鋼板之間受100N的壓扁試驗，保持1min，測試恢復后其外觀及主要性能應符合本文件5.3和5.4的規(guī)定。檢驗規(guī)則檢驗分類檢驗分出廠檢驗和型式檢驗兩種。出廠檢驗每只傳感器均由質(zhì)量檢驗部門負責進行檢驗，檢驗合格并簽發(fā)產(chǎn)品合格證后方可出廠。出廠檢驗項目應符合表3的規(guī)定，當檢驗指標有1項不合格時，應判該產(chǎn)品為不合格品。表3出廠檢驗項目序號檢查項目要求方法出廠檢驗型式檢驗1外觀5.36.3√√2誤差試驗5.46.4√√3分辨率試驗5.46.5√√4重復性試驗5.46.6√√5插入損耗試驗5.46.7√√6過載試驗5.56.8√√7溫補特性試驗5.66.9-√8外殼防護性能5.76.10-√9工作穩(wěn)定性試驗5.86.11-√10濕熱試驗5.6.12-√11振動試驗5.6.13-√12跌落試驗5.6.14-√13抗拉試驗5.6.15-√14抗彎試驗5.16.16-√15抗壓試驗5.16.17-√注：“√”表示應進行檢驗的項目，“—”表示不進行檢驗的項目。型式檢驗產(chǎn)品在有下列情況之一時應做型式檢驗：a)新產(chǎn)品定型或老產(chǎn)品轉(zhuǎn)廠時；b)正式生產(chǎn)后，當結(jié)構、材料、工藝有較大改變而可能影響產(chǎn)品性能時；c)正常生產(chǎn)時，每5年1次；d)停產(chǎn)2年以上恢復生產(chǎn)時；e)國家有關機構提出進行型式檢驗時；f）出廠檢驗結(jié)果連續(xù)出現(xiàn)質(zhì)量異常時；g）合同規(guī)定進行型式檢驗時。型式檢驗項目應符合本文件表3的規(guī)定。樣品從出廠檢驗合格的產(chǎn)品中抽取，應符合GB/T10111-2008的規(guī)定。抽樣數(shù)不應少于5只，若產(chǎn)品總數(shù)少于5只，則應全檢；對于破壞性試驗6.11，應從抽樣產(chǎn)品中隨機抽取3只進行試驗。型式檢驗結(jié)果判斷型式試驗中有任一項目不合格時，應加倍抽取該產(chǎn)品進行試驗。若仍有不合格時，則判該批產(chǎn)品為不合格；若加倍抽取檢驗合格，則仍評定該批產(chǎn)品為合格。標志、包裝、運輸、貯存標志傳感器應有產(chǎn)品標簽或銘牌，內(nèi)容包括：a）產(chǎn)品名稱和型號；c）出廠編號；d）制造廠名稱。包裝箱應符合GB/T191-2008的要求，并標有以下內(nèi)容：a)產(chǎn)品名稱和型號；b)制造廠名稱與地址；c）執(zhí)行標準編號；d)易碎、防潮標志；e)收貨單位；f)發(fā)貨單位；g)數(shù)量；h)重量。包裝包裝箱材料應該是木箱、或硬質(zhì)紙箱，箱內(nèi)用泡沫塑料保護；隨機文件有：a)產(chǎn)品合格證一份；b)使用說明書一份（按GB/T9969-2008的要求編制）；c)傳感器測試單一份；d)產(chǎn)品標準規(guī)定的其它技術文件。隨機文件應裝入塑料袋中，并放置在包裝內(nèi)。運輸包裝好的產(chǎn)品在避免雨雪淋襲的條件下，可適用于各種運輸方式。貯存包裝后的產(chǎn)品應能在溫度為-20℃～+60℃，相對濕度不大于90%的環(huán)境中貯存24個月以上。

附錄A（規(guī)范性附錄）應變傳感器的應變計算方法根據(jù)檢測的傳感器光纖光柵反射波長，通過廠家提供公式系數(shù)，可以一一對應地計算出應變值，應變傳感器的應變計算方法有線性擬合方式和溫度補償方式。A.1、線性擬合方式……………(A.1)式中：——i時刻應變傳