收敛计技术性能的检定与不确定度评定

　　一、前言

　　收敛计(Convergence Gauge/Tape Extensometer)是一种广泛用于隧道净空变形监测的岩土工程位移测试仪器。主要由有孔钢尺带(一般长15m、20m)、张力加载以及读数等部件构成。量测时,先在隧道壁面埋设测点,然后通过量测两两测点间的长度变化来获取隧道净空变形的数据。

　　收敛计作为计量产品,其技术性能指标的评定必须准确、可靠。目前收敛计的检定以及精度评定尚不完善,给出的指标不够准确全面。改变这一状况,一是要建立完善的专用检定基线场,二是采用准确、适当和统一的评定方法。

　　我们在开发、生产SWJ-Ⅳ新型隧道收敛计的过程中,为了对产品的技术性能进行严格地测试,我院工程结构试验检测中心(国家计量认证)建立了收敛计专用检定基线场,可对收敛计进行各项静动态测试。同时,引入测量不确定度概念对测试结果进行分析评定,得出收敛计的工作特性曲线、仪器常数、重复性以及位移不确定度等技术指标。

　　二、检定基线场

　　1·基线场的组成

　　收敛计专用检定基线场由水平基线和斜基线组成,可以进行收敛计的静、动态测试。

　　其中水平基线场(见图1)分为6m、12m和18m短中长三段,并在一端设置了以千分表为传感器的位移标定器,用于给出基准位移Ui(基线缩短为正、伸长为负)。

　　2·基线场的性质

　　收敛计检定基线场是以基线两点间的相对位移为检定标准,而不是以绝对基线长为检定标准,这一点与长度检定平台以及测距仪的检定基线场是不相同的。基线场所引入的不确定度应在10-3mm级以下,相对于收敛计的不确定度可略去不计,给出的基准位移Ui视为约定真值。

　　三、检定方法

　　1·静态测试

　　收敛计的静态测试,是指在基线长不改变即没有位移的条件下所进行的重复性测试,可获得收敛计的重复性指标(目前收敛计产品所给出的精度指标基本都源于此),该指标反映收敛计工作的稳定性能以及检出位移的能力。

　　静态测试的观测量为仪器读数的观测值。测试时,一次观测的读数观测值应取三次读数的平均值(加载—读数—卸载,为一次读数过程)。每次观测之间,应重新挂尺和仪器,这样测点的接触误差将会反映到测试结果中。每组观测应至少完成9次观测,每条基线完成1~3组观测。

　　2·动态测试

　　收敛计的动态测试是指在基线长有改变即有位移的条件下所进行的非重复性测试,可获得收敛计的工作特性曲线以及位移量测精度的指标———位移不确定度。

　　动态测试的观测量为位移量测值。动态测试只能在水平基线上进行。测点的接触误差应反映到测试结果中。测试时,由位移标定器逐点给出基准位移Ui。收敛计所测到的位移值为: