光纖光柵式鋼筋計(jì)

中華人民共和國交通運(yùn)輸部部門計(jì)量檢定規(guī)程

JJG（交通）XXX—XXXX

光纖光柵式鋼筋計(jì)

FiberBraggGratingRebarStressMeter

（征求意見稿）

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

中華人民共和國交通運(yùn)輸部發(fā)布

JJG（交通）XXX—XXXX

光纖光柵式鋼筋計(jì)檢定規(guī)程

1范圍

本規(guī)程適用于光纖光柵式鋼筋計(jì)的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查。

2概述

光纖光柵式鋼筋計(jì)(以下簡稱鋼筋計(jì))是一種利用光纖光柵反射光中心波長與外界應(yīng)變

的線性變化關(guān)系來測量鋼筋混凝土或其它結(jié)構(gòu)物軸向形變的傳感器。

鋼筋計(jì)由鋼筋、光纖光柵傳感器、傳感器光纜和光纖保護(hù)管組成，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

鋼筋計(jì)的工作原理為：在軸向荷載作用下，鋼筋產(chǎn)生的微小變形（伸長或縮短）引起

光纖光柵傳感器中心波長發(fā)生偏移，其偏移量與施加的荷載成比例，通過解調(diào)光纖光柵中

心波長變化量，即可按對應(yīng)關(guān)系計(jì)算出鋼筋產(chǎn)生的應(yīng)變，以及相應(yīng)的應(yīng)力。

1234

圖1鋼筋計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖

1——鋼筋；2——光纖光柵傳感器；3——光纖保護(hù)管；4——傳感器光纜。

3計(jì)量性能要求

鋼筋計(jì)計(jì)量性能要求應(yīng)符合表1的規(guī)定。

表1計(jì)量性能要求

項(xiàng)目計(jì)量性能要求

線性度（）≤

δL|δL|1.0%F·S

滯后（）≤

δH|δH|1.5%F·S

重復(fù)性（）≤

δR|δR|0.5%F·S

綜合誤差（）≤

δC|δC|1.5%F·S

分辨力（Fr）|Fr|≤0.1%F·S

溫度修正誤差（）≤

δT|δT|0.05%F·S/℃

1

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4通用技術(shù)要求

4.1外觀

鋼筋計(jì)外觀應(yīng)無變形，外表面光潔，無銹斑及裂痕，傳感器光纜無損傷，緊固件無松

動。

4.2銘牌

鋼筋計(jì)應(yīng)有清晰的銘牌，標(biāo)明制造廠或廠標(biāo)、型號、測量范圍、出廠編號及出廠日

期。

5計(jì)量器具控制

5.1檢定條件

5.1.1檢定環(huán)境條件

環(huán)境條件要求如下：

a)溫度：23℃±2℃；

b)相對濕度：應(yīng)不大于75%；

c)周圍應(yīng)無強(qiáng)電磁場干擾，無振動、輻射、電流等影響。

5.1.2檢定設(shè)備及配套設(shè)施

檢定設(shè)備、配套設(shè)施及要求如下：

a)力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)：測量范圍應(yīng)覆蓋被檢定的鋼筋計(jì)量程，準(zhǔn)確度等級為0.1級；

b)光纖光柵解調(diào)儀：測量范圍1525nm~1565nm，分辨力1pm；

c)恒溫水槽：測量范圍0℃~90℃，溫度波動度±0.05℃。

5.2檢定項(xiàng)目

檢定項(xiàng)目見表3，檢定記錄表見附錄A。

表3檢定項(xiàng)目一覽表

檢定項(xiàng)目首次檢定后續(xù)檢定使用中檢查

外觀+++

銘牌+++

線性度++-

滯后++-

重復(fù)性++-

綜合誤差++-

分辨力+--

溫度修正誤差+-+

注：凡需檢定的項(xiàng)目用“+”表示，不需檢定的項(xiàng)目用“-”表示。

5.3檢定方法

2

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5.3.1外觀

采用目測和手檢的方法檢查外觀。

5.3.2銘牌

采用目測的方法檢查銘牌。

5.3.3線性度

鋼筋計(jì)線性度檢定步驟如下：

a)在檢定環(huán)境條件下，鋼筋計(jì)預(yù)先放置24h上；

b)安裝鋼筋計(jì)至力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)上，鋼筋計(jì)傳感器光纜連接光纖光柵解調(diào)儀，靜置30min；

c)試驗(yàn)前，將鋼筋計(jì)預(yù)拉至量程上限值的1.2倍，至少穩(wěn)定3min，卸荷至零荷載狀

態(tài)，按此步驟重復(fù)預(yù)拉3次；

d)恢復(fù)鋼筋計(jì)至零荷載狀態(tài)并穩(wěn)定后，讀取光纖光柵解調(diào)儀輸出的鋼筋計(jì)波長值，

作為鋼筋計(jì)初始波長值；

λ0

e)在鋼筋計(jì)量程范圍內(nèi)，按10%F·S逐級加荷至滿量程荷載值，每級至少穩(wěn)定3min，

記錄力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)荷載值及鋼筋計(jì)對應(yīng)產(chǎn)生的應(yīng)變值；

f)加荷到滿量程荷載值后，按10%F·S逐級卸荷至零荷載,每級荷載至少保持3min

后再讀取力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)荷載值及鋼筋計(jì)對應(yīng)波長測量值，退回零荷載后，保持3min，讀取零荷

載處測量值；

g)按步驟e）~f）進(jìn)行3次測量；

h)按公式（2）計(jì)算各級測量點(diǎn)3次循環(huán)測量過程中鋼筋計(jì)波長測量值與初始波長值

差值平均值：

m

1（）

?λi=∑[(λij?aT×?Tij)?λ0]2

mj=1

式中：

第級測量點(diǎn)（……，）次循環(huán)測量過程中鋼筋計(jì)波長測量值與初始

?λi——ii=1,2,3,103

波長值差值平均值，nm；

λij——第i級測量點(diǎn)（i=1,2,3,……，10）第j次（j=1,2,3,……，m）測量過程中鋼筋計(jì)輸

出波長值，nm；

鋼筋計(jì)溫度修正系數(shù)，℃；

aT——nm/

?Tij——第i級測量點(diǎn)（i=1,2,3,……，10）第j次（j=1,2,3,……，m）測量過程中環(huán)境溫

度相對于初始狀態(tài)時(shí)的溫度變化量，當(dāng)環(huán)境溫度不變時(shí)，?Tij=0，℃；

m——測量次數(shù)，m=6。

i)按公式（3）計(jì)算鋼筋計(jì)在各級測量點(diǎn)處3次循環(huán)荷載測量平均值：

（）

Fi=k×?λi+C3

式中：

3

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Fi——第i級測量點(diǎn)（i=1,2,3,……，10）時(shí)鋼筋計(jì)荷載測量平均值，kN；

k——鋼筋計(jì)應(yīng)力系數(shù)，kN/nm；

C——鋼筋計(jì)自由狀態(tài)下荷載測量值，kN。

j)計(jì)算各級測量點(diǎn)處鋼筋計(jì)荷載測量平均值與力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)對應(yīng)施加的荷載平均值之間

的最大偏差，按公式（4）計(jì)算線性度誤差，作為線性度檢定結(jié)果。

?L

max（）

δL=×100%4

FFS

式中：

鋼筋計(jì)測量線性度誤差；

δL——

鋼筋計(jì)在各級測量點(diǎn)次循環(huán)測量過程中荷載測量平均值與擬合直線上對

?Lmax——3

應(yīng)荷載值之間的最大偏差，kN；

FFS——鋼筋計(jì)滿量程輸出荷載值，kN。

5.3.4滯后

按5.3.3a)~j)步驟進(jìn)行，按公式（5）計(jì)算滯后誤差，作為滯后誤差檢定結(jié)果。

?H

max（）

δH=×100%5

FFS

式中：

鋼筋計(jì)測量滯后誤差；

δH——

鋼筋計(jì)在各級檢定點(diǎn)處正行程荷載測量平均值與反行程荷載測量平均值差

?Hmax——

值的最大值，kN。

5.3.5重復(fù)性

按5.3.3a)~j)步驟進(jìn)行，按公式（6）計(jì)算重復(fù)性誤差，作為重復(fù)性誤差檢定結(jié)果。

?Rmax

δR=×100%（6）

FFS

式中：

鋼筋計(jì)測量重復(fù)性誤差；

δR——

鋼筋計(jì)在各級測量點(diǎn)處正行程個(gè)荷載測量值間的差值及反行程個(gè)荷載

?Rmax——33

測量值間的最大差值，kN。

5.3.6綜合誤差

按5.3.3a)~j)步驟進(jìn)行，按公式（7）計(jì)算綜合誤差，作為綜合誤差檢定結(jié)果。

4

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?C

max（）

δC=×100%7

FFS

式中：

鋼筋計(jì)測量綜合誤差；

δC——

鋼筋計(jì)在各級測量點(diǎn)正反行程荷載測量平均值與對應(yīng)的力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)施加荷載

?Cmax——

值的最大差值，kN。

5.3.7分辨力

鋼筋計(jì)分辨力檢定步驟如下：

a)按5.3.3步驟a)~d)進(jìn)行檢定；

b)調(diào)節(jié)力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)使荷載增加至鋼筋計(jì)量程上限值的50%，讀取光纖光柵解調(diào)儀輸出

的鋼筋計(jì)波長值，繼續(xù)調(diào)節(jié)力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)使荷載增加鋼筋計(jì)量程上限值的0.1%，讀取光纖光柵

解調(diào)儀輸出的鋼筋計(jì)波長值，按公式（8）計(jì)算鋼筋計(jì)單次測量分辨力：

（）

?F=F2?F18

式中：

?F——鋼筋計(jì)單次測量分辨力，kN；

F2——施加50.1%F·S荷載時(shí)鋼筋計(jì)測量荷載值，kN；

F1——施加50%F·S荷載時(shí)鋼筋計(jì)測量荷載值，kN。

重復(fù)步驟次，按公式（）計(jì)算鋼筋計(jì)分辨力，作為鋼筋計(jì)分辨力檢定結(jié)果。

c)b)59Fr

max(?F)

Fr=×100%（9）

FFS

5.3.8溫度修正誤差

溫度修正誤差檢定步驟如下：

a)將鋼筋計(jì)放入恒溫水槽中，調(diào)節(jié)恒溫水槽內(nèi)溫度至25℃，保持3h，記錄此時(shí)恒

溫水槽內(nèi)溫度值和光纖光柵解調(diào)儀測量的鋼筋計(jì)初始波長值；

b)將恒溫水槽內(nèi)溫度降至0℃，溫度穩(wěn)定后保持30min，記錄恒溫水槽內(nèi)溫度值和光

纖光柵解調(diào)儀解調(diào)的鋼筋計(jì)波長值；

c)以10℃為測量間隔將恒溫水槽內(nèi)溫度逐級升溫至60℃，每級測量點(diǎn)處溫度穩(wěn)定后

保持30min，記錄恒溫水槽內(nèi)溫度值和光纖光柵解調(diào)儀解調(diào)的鋼筋計(jì)波長值；

d)按公式（10）計(jì)算溫度變化引起的鋼筋計(jì)波長變化值：

（）

λTi-λT0=αT(Ti?T0)10

式中：

鋼筋計(jì)第級測量點(diǎn)（……）波長測量值，

λTi——ii=1,2,3,,6nm；

鋼筋計(jì)在恒溫水槽內(nèi)溫度為℃時(shí)波長測量值，

λT0——25nm；

鋼筋計(jì)在第級測量點(diǎn)（……）處恒溫水槽內(nèi)溫度測量值，℃；

Ti——ii=1,2,3,,6

5

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恒溫水槽內(nèi)設(shè)定溫度℃時(shí)溫度測量值，℃。

T0——25

按公式（）計(jì)算溫度修正誤差，作為鋼筋計(jì)溫度修正誤差檢定結(jié)果。

e)11δT

k×α(T-T)

Ti+1i（）

δT=×100%11

FFS

式中：

Ti+1——鋼筋計(jì)在恒溫水槽內(nèi)設(shè)定溫度為（Ti+1）℃時(shí)溫度測量值，℃。

5.4檢定結(jié)果的處理

經(jīng)檢定合格的鋼筋計(jì)，發(fā)給檢定證書，檢定證書內(nèi)頁格式見附錄B；檢定不合格的鋼

筋計(jì)，發(fā)給檢定結(jié)果通知書，并注明不合格項(xiàng)目，檢定結(jié)果通知書內(nèi)頁格式參見附錄C。

5.5檢定周期

鋼筋計(jì)檢定周期一般不超過1年。

6

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附錄A

光纖光柵式鋼筋計(jì)檢定記錄表格式

證書編號：

儀器名稱型號/規(guī)格

生產(chǎn)單位出廠編號

送檢單位儀器編號

檢定地點(diǎn)環(huán)境條件溫度：____℃，相對濕度：____%RH

外觀銘牌

線性度（）滯后（）重復(fù)性（）

δL_________δH_________δR_________

綜合誤差（）分辨力（）溫度修正誤差（）

δC_________Fr_________δT_________

荷載加荷示值卸荷示值

0

1×10%F·S

2×10%F·S

3×10%F·S

4×10%F·S

5×10%F·S

5.01×10%F·S

6×10%F·S

7×10%F·S

8×10%F·S

9×10%F·S

10×10%F·S

溫度值（℃）102030405060

溫度測量值（℃）

波長測量值（nm）

計(jì)算欄

檢定員：核驗(yàn)員：檢定日期：

7

JJG（交通）XXX—XXXX

附錄B

光纖光柵式鋼筋計(jì)檢定證書內(nèi)頁格式

檢定證書第2頁

證書編號××××××-××××

檢定機(jī)構(gòu)授權(quán)說明

檢定環(huán)境條件及地點(diǎn)：

溫度℃地點(diǎn)

相對濕度％其他

檢定使用的計(jì)量（基）標(biāo)準(zhǔn)裝置

不確定度/準(zhǔn)確

計(jì)量（基）標(biāo)準(zhǔn)

名稱測量范圍度等級/最大有效期至

證書編號

允許誤差

檢定使用的標(biāo)準(zhǔn)器

不確定度/準(zhǔn)確

檢定/校準(zhǔn)證書

名稱測量范圍度等級/最大有效期至

編號

允許誤差

第2頁共3頁

8

JJG（交通）XXX—XXXX

檢定證書第3頁

證書編號××××××-××××

檢定結(jié)果

序號被檢項(xiàng)目檢定結(jié)果

1外觀

2銘牌

3分辨力

4線性度

5滯后

6重復(fù)性

7綜合誤差

8溫度修正誤差

注：

1本報(bào)告檢定結(jié)果僅對該計(jì)量器具有效；

2本證書未加蓋“XXXXXX”無效；

3下次檢定時(shí)請攜帶（出示）此證書。

未經(jīng)授權(quán)，不得部分復(fù)印本證書。

以下空白

第3頁共3頁

9

JJG（交通）XXX—XXXX

附錄C

光纖光柵式鋼筋計(jì)檢定結(jié)果通知書內(nèi)頁格式

檢定結(jié)果通知書第2頁

證書編號××××××-××××

檢定機(jī)構(gòu)授權(quán)說明

檢定環(huán)境條件及地點(diǎn)：

溫度℃地點(diǎn)

相對濕度％其他

檢定使用的計(jì)量（基）標(biāo)準(zhǔn)裝置

不確定度/準(zhǔn)確

計(jì)量（基）標(biāo)準(zhǔn)

名稱測量范圍度等級/最大有效期至

證書編號

允許誤差

檢定使用的標(biāo)準(zhǔn)器

不確定度/準(zhǔn)確

檢定/校準(zhǔn)證書

名稱測量范圍度等級/最大有效期至

編號

允許誤差