JJF(黔) 58-2021 地質(zhì)雷達(dá)校準(zhǔn)規(guī)范

1、 貴州省地方計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF（黔）58-2021地質(zhì)雷達(dá)校準(zhǔn)規(guī)范Calibration Specification for Ground Penetration RadarXXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施 JJF（黔）XXXXXX地質(zhì)雷達(dá)校準(zhǔn)規(guī)范JJF(黔)582021Calibration Specification for GroundPenetration Radar JJF（黔）XXXXXX JJF（黔）XXXXXX目 錄引言.（II）1 范圍.（1）2 引用文件.（1）3 術(shù)語(yǔ)和計(jì)量單位.（1）3.1 地質(zhì)雷達(dá).（1）3.2 相對(duì)介電常數(shù).（1）4 概述.（1）5

2、計(jì)量特性.（2）5.1 空氣中雷達(dá)波速測(cè)量相對(duì)誤差.（2）5.2 厚度測(cè)量示值誤差.（2）6 校準(zhǔn)條件.（2）6.1 環(huán)境條件.（2）6.2 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備.（3）7 校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法.（3）7.1 校準(zhǔn)項(xiàng)目.（3）7.2 校準(zhǔn)方法.（3）8 校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá).（6）8.1 校準(zhǔn)記錄.（6）8.2 校準(zhǔn)結(jié)果的處理.（6）9 復(fù)校時(shí)間間隔.（6）附錄A 校準(zhǔn)原始記錄格式.（7）附錄B 校準(zhǔn)證書(shū)內(nèi)頁(yè)格式.（8）附錄C 空氣中雷達(dá)波速測(cè)量相對(duì)誤差的不確定度評(píng)定示例.（10）I JJF（黔）XXXXXX引 言本規(guī)范依據(jù)JJF 10712010國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫(xiě)規(guī)則、JJF 1059.12012測(cè)量

3、不確定度評(píng)定與表示、JJF 10012011通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義的內(nèi)容制定。II JJF（黔）XXXXXX地質(zhì)雷達(dá)校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于天線(xiàn)中心頻率范圍（400 MHz2 GHz）的地質(zhì)雷達(dá)校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件：JJG 4-2015 鋼卷尺檢定規(guī)程JJG(交通)1242015 公路斷面探傷及結(jié)構(gòu)層厚度探地雷達(dá)JJG(交通)1302016 橋梁隧道結(jié)構(gòu)用工程雷達(dá)JT/T 9402014 公路斷面探傷及結(jié)構(gòu)層厚度探地雷達(dá)JT/T 10602016 橋梁隧道結(jié)構(gòu)用工程雷達(dá)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

4、規(guī)范。3術(shù)語(yǔ)和計(jì)量單位3.1 地質(zhì)雷達(dá) ground penetration radar向被探測(cè)目標(biāo)發(fā)射高頻電磁波，通過(guò)觀(guān)測(cè)反射電磁波的時(shí)間滯后及強(qiáng)弱特征研究目標(biāo)特性的電磁勘探裝置。3.2 相對(duì)介電常數(shù) relative permittivity介電常數(shù)與真空中的介電常數(shù)的比值。4概述地質(zhì)雷達(dá)由天線(xiàn)、控制單元和電纜等部件組成。發(fā)射天線(xiàn)按照控制單元的指令向介質(zhì)中發(fā)射特定頻率范圍的電磁波，電磁波在傳播過(guò)程中遇到物性變化的介質(zhì)時(shí)將發(fā)生反射和折射，反射的電磁波被接收天線(xiàn)所接收并傳送回控制單元，從而探測(cè)出需要的目標(biāo)或界面信息。地質(zhì)雷達(dá)工作原理示意圖如圖1所示。1 JJF（黔）XXXXXX圖1 地質(zhì)雷達(dá)工

5、作原理示意圖1控制單元；2發(fā)射天線(xiàn)；3接收天線(xiàn)。5計(jì)量特性5.1 空氣中雷達(dá)波速測(cè)量相對(duì)誤差空氣中雷達(dá)波速測(cè)量最大允許誤差：5%。5.2 厚度測(cè)量示值誤差厚度測(cè)量最大允許誤差見(jiàn)表1。表1厚度測(cè)量最大允許誤差厚度測(cè)量最大允許誤差天線(xiàn)類(lèi)型厚度100 mm厚度100 mm3 mm空氣耦合地面耦合3%10%10 mm注：以上技術(shù)指標(biāo)不用于合格性判定，僅供參考。6校準(zhǔn)條件6.1 環(huán)境條件環(huán)境條件及要求如下：a) 環(huán)境溫度：23 5 ；b) 環(huán)境相對(duì)濕度：不大于85%；c) 周?chē)鸁o(wú)影響儀器正常工作的電磁干擾和機(jī)械振動(dòng)。6.2 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備2 JJF（黔）XXXXXX6.2.1 測(cè)距設(shè)備6.2.1.1

6、 允許誤差：（0.1 mm+10-4L），L為測(cè)量長(zhǎng)度，單位為m。6.2.1.2 量程不小于5 m，分度值不大于1 mm。6.2.2 厚度式樣組厚度式樣組應(yīng)能覆蓋被校地質(zhì)雷達(dá)天線(xiàn)中心頻率范圍對(duì)應(yīng)的厚度，并應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：a) 材料：均勻、穩(wěn)定、無(wú)磁的非金屬材料；b) 表面：上下表面平整；c) 標(biāo)準(zhǔn)厚度的擴(kuò)展不確定度（k=2）應(yīng)不大于1.0 mm。6.2.3 其他輔助設(shè)備金屬板：長(zhǎng)、寬應(yīng)分別不小于天線(xiàn)底面長(zhǎng)、寬的2倍。7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法7.1 校準(zhǔn)項(xiàng)目校準(zhǔn)項(xiàng)目見(jiàn)表2。表2校準(zhǔn)項(xiàng)目一覽表序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目名稱(chēng)空氣中雷達(dá)波速測(cè)量相對(duì)誤差厚度測(cè)量示值誤差校準(zhǔn)方法的條款7.2.3127.2.47.2 校準(zhǔn)方

7、法7.2.1 校準(zhǔn)前準(zhǔn)備7.2.1.1 目測(cè)被校地質(zhì)雷達(dá)及天線(xiàn)的外觀(guān)，儀器名稱(chēng)、型號(hào)、制造單位和編號(hào)等標(biāo)識(shí)清晰。7.2.1.2 在環(huán)境條件符合6.1的規(guī)定下，被校地質(zhì)雷達(dá)通電后，應(yīng)正常運(yùn)行。7.2.2 校準(zhǔn)點(diǎn)的選取7.2.2.1 空氣中雷達(dá)波速測(cè)量所用標(biāo)準(zhǔn)距離的選?。篴) 標(biāo)準(zhǔn)距離應(yīng)不小于2倍雷達(dá)波長(zhǎng)，按公式（1）計(jì)算雷達(dá)波長(zhǎng)；v =（1）f3 JJF（黔）XXXXXX式中： 雷達(dá)波長(zhǎng)，mm；v雷達(dá)波速，mm/ns；f 天線(xiàn)中心頻率，Hz。b) 均勻選取35個(gè)標(biāo)準(zhǔn)距離。7.2.2.2 厚度測(cè)量示值誤差所用厚度式樣的選?。篴) 標(biāo)準(zhǔn)厚度應(yīng)不小于1/4倍雷達(dá)波長(zhǎng)，按公式（1）計(jì)算雷達(dá)波長(zhǎng)；b) 在

8、厚度式樣組中合理選取35個(gè)厚度式樣。7.2.3 空氣中雷達(dá)波速測(cè)量相對(duì)誤差7.2.3.1 按7.2.2.1選取的校準(zhǔn)點(diǎn)，調(diào)整被校地質(zhì)雷達(dá)天線(xiàn)底面與金屬板的標(biāo)準(zhǔn)距離，使天線(xiàn)底面與金屬板平行，并使天線(xiàn)底面中心與金屬板中心同軸。被校地質(zhì)雷達(dá)啟動(dòng)測(cè)量。7.2.3.2 穩(wěn)定測(cè)量1 min后，隨機(jī)選取5個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)，按公式（2）計(jì)算雷達(dá)波的雙程走時(shí)平均值。ti= 15ti（2）5i=1式中：ti 雷達(dá)波的雙程走時(shí)平均值，ns；ti雷達(dá)波的雙程走時(shí)值，ns。7.2.3.3 按公式（3）計(jì)算雷達(dá)波速。v = 2L（3）ti式中：v 雷達(dá)波速，mm/ns；L被校地質(zhì)雷達(dá)天線(xiàn)底面與金屬板的標(biāo)準(zhǔn)距離，mm。7.2.3

9、.4 按公式（4）計(jì)算空氣中雷達(dá)波速測(cè)量相對(duì)誤差。v c0c0 =100%（4）式中：4 JJF（黔）XXXXXX 空氣中雷達(dá)波速測(cè)量相對(duì)誤差；c0空氣中電磁波波速，c0=300 mm/ns。7.2.3.5 按7.2.2.1選取的校準(zhǔn)點(diǎn)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)距離，校準(zhǔn)方法按7.2.3.17.2.3.4的規(guī)定進(jìn)行。7.2.4 厚度測(cè)量示值誤差7.2.4.1 按7.2.2.2選取的厚度式樣中，選取一個(gè)具有中間厚度的式樣作為波速標(biāo)定式樣，穩(wěn)定測(cè)量1 min后，隨機(jī)取10個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)。記錄波速標(biāo)定式樣中雷達(dá)波雙程走時(shí)平均值，按公式（3）計(jì)算波速標(biāo)定式樣中的雷達(dá)波速。7.2.4.2 用被校地質(zhì)雷達(dá)對(duì)第i個(gè)厚度式樣穩(wěn)定測(cè)

10、量1 min后，隨機(jī)取10個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)，記錄雷達(dá)波雙程走時(shí)平均值，按公式（5）計(jì)算厚度式樣的厚度。Lmi = vc ti（5）2式中：Lmi 第i個(gè)厚度式樣的厚度，mm；vc 波速標(biāo)定式樣中的雷達(dá)波速，mm/ns；tmi 厚度式樣中雷達(dá)波雙程走時(shí)平均值，ns。7.2.4.3 厚度測(cè)量示值誤差在厚度不大于100 mm時(shí)，按公式（6）計(jì)算示值誤差，在厚度大于100 mm時(shí)，按公式（7）計(jì)算相對(duì)示值誤差。i = Lmi Lsi（6）i = Lmi Lsi 100%Lsi（7）式中：i 第i個(gè)厚度測(cè)量示值誤差，mm；Lsi第i個(gè)厚度式樣標(biāo)準(zhǔn)厚度，mm；i 第 個(gè)厚度式樣相對(duì)示值誤差。i8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)8.

11、1 校準(zhǔn)記錄5 JJF（黔）XXXXXX校準(zhǔn)原始記錄格式參見(jiàn)附錄A。8.2 校準(zhǔn)結(jié)果的處理校準(zhǔn)證書(shū)內(nèi)頁(yè)格式參見(jiàn)附錄B，校準(zhǔn)證書(shū)應(yīng)至少包括以下信息：a)標(biāo)題，如“校準(zhǔn)證書(shū)”；b)實(shí)驗(yàn)室名稱(chēng)和地址；c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)（如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同）；d)證書(shū)或報(bào)告的唯一性標(biāo)識(shí)（如證書(shū)編號(hào)），每頁(yè)及總頁(yè)數(shù)的標(biāo)識(shí)；e)客戶(hù)的名稱(chēng)和地址；f)被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí)（如型號(hào)、產(chǎn)品編號(hào)等）；g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期或校準(zhǔn)證書(shū)的生效日期；h)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí)，包括名稱(chēng)和代號(hào)；i)校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說(shuō)明；j)校準(zhǔn)環(huán)境的描述；k)校準(zhǔn)結(jié)果及測(cè)量不確定度的說(shuō)明；l)校準(zhǔn)員及核驗(yàn)員的簽名；m)校準(zhǔn)證書(shū)批

12、準(zhǔn)人的簽名；n)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的聲明；o)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書(shū)面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)制證書(shū)或報(bào)告的聲明。9復(fù)校時(shí)間間隔由于復(fù)校時(shí)間間隔的長(zhǎng)短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的，因此送校單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時(shí)間間隔。建議復(fù)校時(shí)間間隔不超過(guò)12個(gè)月。6 JJF（黔）XXXXXX附錄A校準(zhǔn)原始記錄格式第 頁(yè) 共 頁(yè)A.1外觀(guān)及工作正常性檢查：A.2空氣中雷達(dá)波速測(cè)量相對(duì)誤差：天線(xiàn)中心頻率：空氣中雷達(dá)雙程走時(shí)（ns）標(biāo)準(zhǔn)距雷達(dá)波速波速測(cè)量相 不確定度對(duì)誤差離(mm)（mm/ns）測(cè)量值平均值A(chǔ).3厚度測(cè)量示值誤差：天線(xiàn)中心頻率：波速標(biāo)定式樣標(biāo)準(zhǔn)天線(xiàn)類(lèi)型：平均值雙程走時(shí)

13、（ns）厚度雷達(dá)波速（mm/ns）測(cè)量值(mm)標(biāo)準(zhǔn)厚度(mm)雙程走時(shí)（ns）厚度測(cè)量 不確定厚度(mm)示值誤差度測(cè)量值平均值校準(zhǔn)員：核驗(yàn)員：日期： 年 月 日7 JJF（黔）XXXXXX附錄B校準(zhǔn)證書(shū)內(nèi)頁(yè)格式證書(shū)編號(hào) XXXXXX-XXXX校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)授權(quán)說(shuō)明：校準(zhǔn)環(huán)境條件及地點(diǎn)：溫度地 點(diǎn)相對(duì)濕度 其 它校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)文件（代號(hào)、名稱(chēng)）：校準(zhǔn)所使用的主要測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：不確定度/準(zhǔn)確證書(shū)有效期至名 稱(chēng)測(cè)量范圍證書(shū)編號(hào)度等級(jí)(YYYY-MM-DD)第X頁(yè) 共X頁(yè)8 JJF（黔）XXXXXX證書(shū)編號(hào) XXXXXX-XXXX校準(zhǔn)結(jié)果1 外觀(guān)及工作正常性檢查：2 空氣中雷達(dá)波速測(cè)量相對(duì)誤差：天線(xiàn)中心頻

14、率：標(biāo)準(zhǔn)距離(mm)空氣中雷達(dá)波速測(cè)量相對(duì)誤差不確定度3 厚度測(cè)量示值誤差：天線(xiàn)中心頻率：天線(xiàn)類(lèi)型：標(biāo)準(zhǔn)厚度(mm)厚度測(cè)量示值誤差不確定度說(shuō)明：根據(jù)客戶(hù)要求和校準(zhǔn)文件的規(guī)定，通常情況下個(gè)月校準(zhǔn)一次。聲明：1. 僅對(duì)加蓋“XXXXX校準(zhǔn)專(zhuān)用章”的完整證書(shū)負(fù)責(zé)。2. 本證書(shū)的校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)本次所校準(zhǔn)的計(jì)量器具有效。第X頁(yè) 共X頁(yè)9 JJF（黔）XXXXXX附錄C空氣中雷達(dá)波速測(cè)量相對(duì)誤差的不確定度評(píng)定示例C.1概述C.1.1 環(huán)境條件溫度：22.5 ，相對(duì)濕度：65%。C.1.2 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺。C.1.3 被測(cè)對(duì)象地質(zhì)雷達(dá)，天線(xiàn)中心頻率900 MHz。C.1.4 測(cè)量方法用鋼卷尺測(cè)量地質(zhì)雷達(dá)天線(xiàn)

15、底面與金屬板的標(biāo)準(zhǔn)距離，讓地質(zhì)雷達(dá)正常工作，穩(wěn)定測(cè)量1 min后，讀取5個(gè)雙程走時(shí)，計(jì)算其平均值。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)距離與雙程走時(shí)平均值，計(jì)算雷達(dá)波速，與空氣中電磁波波速 300 mm/ns進(jìn)行比較，計(jì)算出相對(duì)示值誤差。C.2測(cè)量模型測(cè)量模型按公式（C.1）建立。 2L - 1100% = (C.1) c0ti式中： 空氣中雷達(dá)波速測(cè)量相對(duì)誤差；L被校地質(zhì)雷達(dá)天線(xiàn)底面與金屬板的標(biāo)準(zhǔn)距離，mm；c0c空氣中電磁波波速， 0=300 mm/ns；ti 雷達(dá)波的雙程走時(shí)平均值，ns。C.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定C.3.1 標(biāo)準(zhǔn)距離引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(L)雷達(dá)天線(xiàn)底面與金屬板的標(biāo)準(zhǔn)距離 L采用I級(jí)5 m鋼卷尺進(jìn)行測(cè)

16、量，根據(jù)JJG 4-2015鋼卷尺檢定規(guī)程，I級(jí)鋼卷尺的最大允許誤差為：（0.1 mm+10 L），將L=5-4m帶入得到最大允許誤差為：0.6 mm。按B類(lèi)方法評(píng)定，區(qū)間半寬度a = 0.6 mm，在10 JJF（黔）XXXXXX區(qū)間內(nèi)認(rèn)為服從均勻分布，包含因子k = 3，則：u(L) = = 0.6 mm = 0.35 mmak3C.3.2 雙程走時(shí)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(ti)雷達(dá)天線(xiàn)底面與金屬板的距離不宜小于2倍的波長(zhǎng)，根據(jù)空氣中電磁波波速及天線(xiàn)中心頻率900 MHz可計(jì)算出波長(zhǎng)為333 mm。調(diào)整被校地質(zhì)雷達(dá)天線(xiàn)與金屬板的距離為1210 mm，同時(shí)使被校地質(zhì)雷達(dá)天線(xiàn)底面與金屬板平行，并保證被校地質(zhì)雷達(dá)天線(xiàn)底面的中心與金屬板的中心同軸，在相同環(huán)境條件下，重復(fù)測(cè)量10次，獲得數(shù)據(jù)見(jiàn)表C.1。表C.1重復(fù)性測(cè)量數(shù)據(jù)雙程走時(shí) xi/ns次數(shù)1天線(xiàn)底面與金屬板的標(biāo)準(zhǔn)距離/mm1210121012101210121012101210121012107.97.87.87.97.98.07.98.07.97.823456789101210測(cè)量結(jié)果的平均值： x = 110 xi = 7.89 ns10i=110(xi x)n12單次測(cè)量值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差：s =i=1 0.074 ns以5次測(cè)量的算術(shù)平均值作為測(cè)量結(jié)果時(shí)，則測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：su(ti)= 0.033 n