1、中华人民共和国国家标准负荷传感器试验方法Load cell test proced臼reUDC 68 1. 2 :531 .781 : 620.17 GB 5604-85 本标准对于测力和称重的拉向、压向或拉压两用电测式传感器(以下简称传感器)的通用试验方法进行了规定。本标准对于传感器的某些影响量如振动、电干扰等)的试验方法没有进行规定。1 术语本标准所用的术语一般遵从GB 5603-85 (负荷传感器名词术语。2 试验条件2.1 标准试验条件试验必须在下述条件下进行:a. 温度:20 :t 2 。b. 相对温度:70%: c. 气压:90-106 kP a (680 - 800mmHg )。
2、注z当达不到标准试验条件时，允许在GB5603-85中规定的室内条件F进行试验，并在试垃结果中注明。在传感器测试时间内环境温度每小时的变化不得迢过1C。本j主适用于后面提到标准试捡条件的任何地方。当使用条件与试验条件不一致的，应注意由此引起的育关技术特性的偏差，需要时应对i式验结果进行修正。2.2 加荷条件2.2.1 安装传感器的安装应保证传感器的主轴钱和加荷轴线相重合，使倾斜负荷和偏心负荷的影响减到最小。2.2.2 压缩2.2.2.1 使用任何加荷装置都必须注意力J荷接触面的质量。传感器的支承丽和传感器的底面均应手滑p不得有锈蚀、擦伤及杂物。.2.2.2 传感器一般应带上、下承压也。2.2.
3、3 拉伸传感器的两端应使用合适的连接件32.3 放量时间传感器应在标准试验条件下放罩足够长的时间，保证其品交与样在试验条件的温度相同井稳定。推荐传感器的放置时间不少于8h。2.4 预热试验前必须对传感器及其相连的指示仪器.1敢功电31!手通电顶热，f页热时间应符合制造!酌规定a在各个部分稳定之后，方可进行试验。注:制造厂没有规定由热时间的传惑器或划试以器、注重劝电源，一枝约热0.5- 1 h。2.5 大气压力在大气压力的变化可能明显影响传惑器零且输出的地方，应注意这种变化。国家标准局1985-11 -25发布1986-10-01实施GB 5SIH-85 2.6 激励电源必须使用具有足够的稳定变
4、布准确度的激励电源，其精度指标一般应优于被试传感器的有关精度指标的51岳、激励的数国应取制造厂的推荐值。飞2，.7指示仪器屑于测试传感器精度指标的指示仪器精斐至少应优于传感器相应精度指标的3倍。应定期检定指示仪器。必须记录带有自校矶均的指示仪器在试选前后的校准值。自按机构要经常和比其精度高的仪器进行定期比较33 力标准机和加荷装置力标准机通常利用准确称出质号登台与硅码在精确恻定了重力加速度的重力场中产生的重力直接或间接(通过杠杆或通过油缸活塞系统等对传感器施加负荷。这时应对硅码质量进行空气浮力修正。3. 1 类型3. 1. 1 静重式力标准机这种机器以硅码产生的重力作为标准负荷，通过适当的机构
5、按一定顺序自动地把其拖加在被试验的传感器上。这种机器的力值准确度高，力值波动小。机器的力值精度主要取决于硅码的称量精度和稳定性，重力加速度的测量精吏以豆硅码未口空气密度的测常精度，还与硅码的材质、表E处理和硅码的加卸方式等有关。机器的力值精度一般优于5x 10由5。3. 1.:Z 扛忏式力标准机这种机器通过杠杆把硅码严生的标准负荷加以放大。它比静重式力标准机容易得到更大的力值。其计量学性能主要取决于杠杆的构造与组合情况，刀刃和刀承的构造以及加工安装质量等。机器的力值精度一般优于5X 10-4，力惶不重复度不大干1x 10哩。3.1.3液压式力标准机这种机器利用怯码和两组活塞油缸组合的方式，通过
6、液压放大原理来获得较大的负荷。它的计量学佳能主要取决于两组活塞油缸的构造.加工、安装精度以及组合和运动状态等。机器的力值精度一般优于5X 10-40 3. 1. 4 加荷装置3. 1. 4. 1 静重硅码在力值比接小时，可以直接将硅码力日在被试验的传惑器上。它实质上是没有专门加苟叽构的静重式力标准机。3. 1. 4.2 叠加式加荷装置用一个(组)比被试验的传感器精度高的测力仪器作为标准，与被试验的传感器串联，以油压或机械方式施加负荷。这种装罩酌力宣精墅主要取决于标准费为仪器(组)的精度指标，加荷机构的哇能以及安装质量寺。3.2 要求3.2. 1 原则上要求力标准机的有关技术指标应优于被试验传感
7、器相应指标的3倍。根据传感器的试验内容和精度指标注择合适的力标准坝，或加荷装雪。3.2.2 在要求力标准机精度高、不重复度小的同时，还要求方位效应小，对传感器造成的附加滞后小，能实现递增、递减负荷以及快速刀口卸苟，力值稳定迅速并能保持足够长的时间等。3.2.3 0z定期对市标准帆进行按在式比对，给出主主力值精度、末重复度等精度指标和有关计量学性能。4 试验方法4.1 负荷特性试验按下述理序确定零点输出、额定输出、校;住由纯、非直线度、滞后、不重复度和综合JI注。GB 560 -4 -85 4. 1. 1 对昭术标准的试验条件培查该试验的环境条件和试验条件是否与本标准相符。4. 1. 2 把传感
8、器放到力标准机上、施加预负荷3次，每次加荷至额定负荷后退回到零负荷。注2当要求传感器的负荷特惯在不力日预负荷的条件下进行试验时，本条款可不执行。4. 1. 3 根据需要，可对电激励进行险测或调整，调整指示仪器的量程和零点，读取零点输出值。4. 1. 4 施加3次预负荷之后，相隔1min，再进行正式试验。4. 1. 5 以相同的增量施加递增负荷，直到额定负荷，在每一级负荷加到后，保持一定时间，再读取输出值。注:负荷保持时间可取5S. 155 , aos和1min 0推荐取30哩，在取其他3个时间时应注明。(，当力标准机的加荷条件有一定限市11M.允许负荷增量不完全相同。第一级负荷一般应为10%-
9、20%的额定负荷。负荷的级数万:得少于5级(不包括零负荷点).推荐10级。4. 1. 6 达到额定负荷后以同上的方法和要求施加递减负荷，在每一级负荷退到后，保持一定时间(见4.1.5中注)，再读取输出值。4. 1. 1 退回到零负荷，保持1min后读取零点输出值。需要时，重新调整指示仪器的零点。4. 1. 8 连续进行4.1.5-4.1.7步骤至少3次。4. 1. 9 根据上述试验结果，参照以下计算公式求出相应的技术指标参见图门。校再主曲线输出读数一一一一一一一一。额定负荷F.国1校J住曲线零点输出90=土L8门J.,. (1) 1 i 0 1 当用3页宅输出的百分比表示时:z=卡阳%额定输出
10、J.,. (2) 简记为-%FS(下同)。GB 5604-85 额;立输出()n=土立(e口Jr-(jj).(3) m )1 八()l非自线度L=丁J-x川C%FSJ .o. .( 4 ) 飞eH滞后H=丁7LX100%FSJ.川飞eR不重复度R=ILXiOOMFS ( 6 ) L e, 综合误差El=1:LX10)%FS. . . (7) 式中:m一一校i佳循环的遍数;80J一一第j次(j=1.2.m)进程测出了，苓负荷的输出读敖P( n J r一一第j欠测量时，额定负荷的输出读数:j.(h一一进程平南校准曲线与半均端点直线偏差的最大值;,. f) H一一回程平均校准曲线与进程平均校准曲线偏
11、差的最大值FL1 8R一一进程重复校准时各负荷点输出极差的最大国:L1 (c-一进霞平均校准曲线和回程乎均校准曲线二者与Y.均端点直线偏差的最大值。注2应变式传感器的灵敏度由下式计算ss=孚(m川(8 ) C为激励电压、手均值。4.2 电气特性试验按下述程序确定输入电阻、输出电阻和绝缘电阻34.2.1 对照本标准的试验条件好检查该试验的环境条件和试验条件是否与本标准相符。4.2.2 检查并确认传感器电路的每个接头均未与外电路相接，并保持开路。4.2.3 将电阻计分别接到传感器的输入端和输出端，读取输人电阻和输出电阻的数僵34.2.4 把兆欧表接到输入端的一个头和外壳上，读取兆欧表的读数值。如果
12、输人电路和输出电路处于隔离状态再把兆欧表接到输出端的一个头和外壳上，测量其绝缘电阻值。注:在没有其他特殊规定时，绝缘电阻试验的电压一般取直流50V合?王外，ri试验条件与标准试垃条件不同，也予以注明。4.3 温度特性试验按下述程序确定零点温度影响和输出温度影响。4.3.1 对照本标准的试验条件检查该试验的环境条件和试验条件是否与本际准相符。4.3.2 将传感器放到力标准机的恒温籍中(_-般E将传器听带电缆线技人恒温荷中h4.3.3 施加预负荷3次每次加荷至额定负荷后退到零负荷。施加顶负荷之后.间隔1min，再进行正式试验。4.3.4 根据需要.可对电激励进行检测或调整。调整指示仪器的最需和零苟
13、，读取零占输出值。4.3.5 施加额定负荷，在额定负荷加到后，保持30s，读取输出罩、退回到零电荷，间隔1min , GB 5604-85 读取零点输出值。需要时，重新调整电激励及指示仪器的零点。记录零点输出值。连续进行此步骤至少3次。4.3.6 升高恒温箱的温度，在达传感器补偿温度范围的上限，在温度充分稳定后重复4.3.3-4.3.5步骤。注:在恒温箱的温度达不到补偿温度范围的七限时，允许用低于上限的温度进行试验。4.3.1 下降恒温梧的温度，直达传感器补偿温度范围的下限，在温度充分稳定后重复4.3.3- 4.3.5 步骤。注:在恒温箱的温度达不到补偿温度范围的下限时.允许用高于F限约温度进
14、行试验。4.3.8 将恒瘟箱的温度饿复到标准试验温度，在温度充分稳定后重复4.3.3-4.3.5步骤。4.3.9 根据上述试验结果，参照以下计算公式求出相应的技术指标。Z th on h - 80 s (n T h - T 5 10 x 100 ( % F S I 10 K J 零点温度影响. ( 9 ) Ztl = 。一T一-T一x 100 ( % F S 10 K J S th = (nh一80h ) -(llns-(os) 。nTh - T s 10 x 100 (%FS:1 0KJ 输出温度影响. (10) S t1 = ( 8 n -(Ol) - (8ns - 80S) (n T 1
15、 - T s 10 x 100C%FS.10KJ 式中:Th, Ts , T1一-分别为试验时的上限温度，标准试验温度和下限温度:80 h 80s , 001一一-分引为与Th、T5和71相对J茧的零点输出的平均值1。nh8 ns. tlnl一一jgU为与jh, T s和T1相对应的额定负荷下输出读数的平均值;。n一一额定输fjjq试验结果处理时，取Zth和Ztl三者的绝对渲较大吉咋为最后的零点温度影响Zt 0取Sth和Stl二者的绝对值较大者作为最后的输出温度影响乱。注3在有条件时，将零点温i吏影咱有1输出温ZZ影响分别进行试验较宜。军当遇到升降温前后得到的标准温12:F的试纪t)是不-致时
16、.应分别用辽河i欠的结果ilj 计算，!l立宾绝对值较大者作为最后的相应温度影响招标。4.4 蠕变试验按F述程序确定蠕变、蠕变恢复。4.4.1 对照本标准的试验条件.，检查该试验的环境条件和试验条件是否与术标准相符。4.4.2 将传感器放到力标准机L施加预负苛3次，每次加1可至额宅负苟后1:3ilJ零负荷。如果施加预负荷对试验结果有影响.则不应对传感器拖:2顶负荷，至少在试检前2-1h之内不在施加任何负荷。GB 5604-85 4.4.3 根据需要，可对电激励进行检测或调整，调整指示仪器的量程和零点，读取零点输出值。4.4.4 号快拖加额世负荷(施加负荷时间一般不应超过5s ，最好施加静重硅码
17、)，加荷后立即建议5-10s )读取输出值。开jj后在30min内按一定的时间间隔依次读取其他输出值。4.4.5 尽快去掉额定负荷(卸荷时间一般不应超过5s )，负荷卸除后立即(建议5-10s )读取输出值。而后在30min内按一定的时间间隔依次读取其他输出值。4.4.6 根据上述试验结果，参照以下计算公式求出相应的技术指标(参见图2)。输出It I 读数L一一-阳u 正/J 、飞、111 azEE-1 11、tta飞BEE-ttEh -11.li-. ZE- . zE电.，!Anv 变蜻负t 0 (J 0 。I飞t.1) s 俨t，.(J. . z r a 、负蠕变恢复时间图2蠕变特性t I
18、 - t 0一一从零负荷到额定负荷的时间。t - t I一一从加到翻定负荷到第一次读数的时间(5-105)0t 3 - t l一一观浏蠕变的时间(30min)。，-/3一一卸涂负荷的时间(约等于t1 _. t 1) )。t s - t 4一一从卸到零负荷到第一次读数的时!同(j - 10s )。t 6 - t 5一一观测蠕变恢复的时间(30min)。一-() 时Cp=斗f1则%FSJ.(川85 - (6 蠕变恢复Cr= Q n x100 %FS1 . (12) 式中()n一一额定输出t。、(z、()3、5、06一一与时间t0、tz、t3、t5、t6相对应的输出i卖数。注z在给出鳝交Cp时，应注
19、明加苟时间(tl-fG)和第一次读数时l词(17-1;)0在给出蠕变恢复Cr时，应注明卸荷时间。4- t 3)和第一次读数时间(5-f，)0GB 5604-85 4.5 固有频率试验按下述程序确定固有频率。4.5.1 在传感器输入端接上合适的激励电摞(应变式传感器最好用直流电源)，在其输出端接上合适的示波器。4.5.2 用激励设备或其他方出激发传感器的受力部位，使其产生机械自撮(例如用棒敲击)4.5.3 观察并记录示波器屏幕土的波形，测出自振周期To，由下式确定传感器的固有频率100/0 =去(Hz). (山注:也可用拨动台等其他仪器测量传感器的固有频率。4.6 非轴向负荷试验按下述程序确定同
20、心倾斜负荷(包括侧向负荷)、偏心倾斜负荷及锦心负荷等影响(此条只适于压向传感器或拉压两用传感器的压向)。4.6.1 对照本标准的试验条件检查该试验的环撞条件和试垃条件是否与本标准相符。4.6.2 将传感器放到力标准机上。4.6.3 为了测定同心倾制负荷(包捂侧向负荷的影响，将两个顿角相同的模形块分别放在传感器的上方和下方(见图3A)，调整三者的相互位置，使传感器承受同心倾斜负荷。根据需要决定倾角的大小。F门儿Fnv F 飞JMM，。-IJRA = FF / / A / B A:同心倾斜负荷(包话侧向B:销斗1可斜负荷试验示意图G 偏，已量L C:偏心负荷试验示意图负荷试验示意图F一一负荷F.一
21、一轴向负荷Fs一一侧向负荷图3非轴向负荷试验示意型4.6.4 施加预负荷3次，每次加荷至额定负荷后退回到零负碍。3次顶iQ荷之后，间隔1min，进行正式试验。4.6.5 根据需要，可对电撤励进行检测!或调整。调整指示仪器的量程和零点，读取军点输出值。4.6.6 施加额定负荷，在负荷加到后，保持305.读取输出撞。4.6.7 去掉额定负荷，向南1min，读1flZ零点输出值。GB 5604-85 .6.8 将传感器绕其主轴线依次转动3次，每次转动90。角(即力标准机压垫位置矢量与传感器位置矢量的夹角一一简称方位角一一从0。改变为900、1800，2700)。每次转动以后，重复4.6.5-4.6.
22、7步骤。4.6.9 为了确定偏心倾斜负荷的影响，去掉放在传感器上方的模形块(见图3B)，重复4.6.4-4.6.8步骤。如果要改变偏心量，则应将加荷圆柱换成凸形端面的，在该凸形端面和传感器上表面之间放置一个平垫块，通过改变传感器的位置来改变偏心量。.6.10 为了确定偏心负荷的影响，去掉传感器上下两个垫块(见图3C)0通过改变传感器和凸面加荷圆柱二者之间的相对位置调偏心量，重复4.6.4-4.6.8步骤。4.6. 11 利用下列公式确定各种非轴向负荷影响引起的误差(见图3)。I () fD 1 _ I |一_:_:_- ()n i l 户口cn- I lnaX 3=wvu一OEX100 %FS
23、 . (14) I ( m? I lT二-n ! 62=cOSGO|maxx100 %FS -HH-. (15) lO_，-Ojrnv 63=!won X 100C%FSJ . ( 式中:1一一同心倾制负荷引起的误差;2一一偏心倾斜负荷引起的误差;鸟一一偏心负荷引起的误差p。l一一施加倾角为的同心倾斜负荷肘，当方也角为P(qJ = 0 c , 90 , 1800, 2700，下同时，传感器的输出FO刷一一施加倾角为，偏心量为e的偏心倾斜负荷时，当方位角为时，传感器的输出，。伊3一一施加偏心量为e的偏心负荷时，当方位角为时，传感器的输出z。且一一-额定输出。4.7 非中心负荷试验对于梁式传感器，
24、考虑到其特殊情况，特作如节规定见图4)。GB 5604-85 Ar古H见ff1.荷作用以放大偏心是B向f2组图4梁式传感器负荷作用示意图4.7.1 沿加荷的设计方向作用的负荷叫作中心负荷(见图4中箭头切。4.7.2 沿传感器的纵向几何轴线作用的负荷叫作纵向负荷(见图4中箭头)。纵向负荷影响的测量，通过对传感器施加允许的纵向负荷，读取其零点输出的偏移量来进行。通常用该偏移量相对于额定输出的百分比表示。4.7.3 沿通过传感器纵向几何轴线并与中心负荷作用结垂直的平面和通过中心负荷作用线并与纵向几何轴线垂直的平面的交线作用的负荷叫作侧向负荷(见图4中箭头，)o侧向负荷影响的测量，通过对传感器施加允许的侧向负荷，读取传感器零点输出的偏移量来进行。通常用该偏移量相对予额定输出的百分比表示。4.7.4 作用方向与中心负荷平行，作用线与纵向几何轴线相交的负荷叫作纵向偏心负苟见国4中)。作用方向与中心负荷平行，作用续与侧向负荷的作用线相交的负荷叫fR侧向偏心负荷(见图4中箭头)。纵向偏心负荷和侧向偏心负荷影响的测量，分别沿所规定的方向施加额定负荷，测量传感器额定输出的改变量来完成。通常用其相对额定输出的百分比表示(试验结果中应注明偏心量附加说明:本标准由国家计量局提出。本标准由中国计量科学研究院负责起草。本标准主要起草人李庆忠。本标准委托中国计量科学研究院负责解释。
