垂线观测仪校准规范编制说明.docx
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1、垂线观测仪校准规范编制说明垂线观测仪校准规范编写组2023年6月垂线观测仪校准规范编制说明一、任务来源根据湖北省市场监督管理局2022年10月下达的2022年省级计量技术规范制订计划的通知,由武汉地震计量检定与测量工程中心主持编制垂线观测仪(以下简称“垂线仪)校准规范。二、编制说明1、制定规范的目的和意义垂线仪,又称为垂线坐标仪,是重要的形变监测设备,主要用于大坝、高层建筑等大型工程的内部水平形变与挠度观测,其测量数据被用于形变量的分析与预报/预警,而且可为对建筑变形规律的科学研究提供数据支撑,其量值准确性一方面关乎广大人民的生命财产安全,另一方面也是相关科技进步的重要保障。而目前,国内尚且没
2、有垂线仪的检定规程或校准规范,其量值的准确性只能靠出厂加工精度保证,对于使用中的仪器,生产厂商或者用户仅对刻线零位、导轨间隙之类的外观功能等项目进行检查和调修,而关键的示值误差、导轨垂直度等重要计量性能未能得到控制,尤其是对于近年来新出现的光电式垂线仪,光束平行度误差等独特的计量特性未能得到关注,严重影响相关监测数据的可靠性。此外,计量指标与方法的缺位,也影响了垂线仪市场的健康发展,生产企业难以凭借质量与技术上的领先在市场中建立优势,不利于生产企业的质量提升与技术创新。一方面,湖北是水利大省,省内水坝众多,三峡大坝、葛洲坝大坝等超大型水坝均在湖北境内,此外还有大量高层建筑、矿井等垂线仪应用场景
3、,垂线仪在湖北省的应用十分广泛,其监测数据的可靠性与社会经济及人民安全息息相关;另一方面,湖北也是垂线观测仪的主要产地,目前,全国水利系统应用最广的CG系列(包括CG-2A、CG-3、CG-3A等型号)垂线仪即为武汉科衡地震仪器厂生产,武汉长江科创科技发展有限公司等企业也在研发生产新型垂线仪,目前已有CK-VCI型光电式垂线仪研制成功。因此,编制地方性计量技术法规垂线观测仪校准规范具有重要的现实意义,不仅为垂线仪校准提供参考依据,保障其量值的准确可靠,为湖北省相关工程变形监测数据的准确可靠性提供量值保障,还可以促进垂线仪市场的健康发展、推动相关企业的技术创新。2、制定规范的过程说明经前期探索研
4、究,于2022年8月提交了规范编写计划任务书,2022年10月任务下达。自2022年11月至2022年12月,规范编制小组进行了更加全面的设备调研,收集了各生产商相关设备的使用说明书、技术参数文件、设备的实际应用说明等资料,对设备的具体应用情况、设备结构、技术性能等有了较为详细了解,初步确定了垂线仪校准的主要项目及其性能要求。2023年1月至2023年3月期间,项目组设计定制了垂线仪校准夹具,并以机械式垂线仪为实验对象,分别利用影像测量仪和二维位移平台,采用多种方案对多台垂线仪进行示值误差校准实验,通过对校准结果的比较,结合垂线仪的实际应用场景,确定了示值误差的校准方案;同时,对标准器轴系姿态
5、角变化进行测量实验,为后续进行不确定度分析提供数据支撑。2023年3月-4月,采用两种方案对多台机械式垂线仪进行隙动误差的测量,通过对比分析,确定隙动误差校准方案;以CCD式垂线仪为实验对象,进行示值误差、CCD测量光平行性误差的测量实验。2023年5月,针对不足进行实验的补充验证,项目组对校准结果进行不确定度评定分析,编制规范草稿、编制说明、实验报告等。2023年6月,起草单位组织内部专家对规范征求意见稿进行初步评审,编制组根据评审意见补充实验并修改规范征求意见稿、编制说明、实验报告2023年7月,公示规范验证数据,收集公众意见,完善规范草稿并征求意见。2023年8月,规范评审。3、制定规范
6、的主要参考资料JJF1001-2011通用计量术语及定义JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示JJF1071-2010国家计量校准规范编写规则GB/T22542.1-2008大坝监测仪器垂线坐标仪第1部分:步进电机式垂线坐标仪DITT327-2020步进式垂线坐标仪DITT1061-2020光电式(CCD)垂线坐标仪SL530-2012大坝安全监测仪器检验测试规程4、制定规范的原则和依据由于是制定校准规范,需要对校准规范中规定的仪器性能等进行全面的确认,针对制定规范的具体要求,规范起草小组对垂线仪的性能、特性等技术指标做了充分考虑和查找。通过查找,未发现相应的国际建议、国际技术标准
7、,制定规范的技术依据主要是GB/T22542.1-2008大坝监测仪器垂线坐标仪第1部分:步进电机式垂线坐标仪、DLT3272020步进式垂线坐标仪、DL/T10612020光电式(CCD)垂线坐标仪,以及垂线仪厂商的技术标准和产品使用说明。5、垂线仪的基本原理和校准方案5.1 垂线仪的基本原理垂线观测仪是一种用于测量正、倒垂线装置的仪器,主要应用于水利水电大坝、船闸、高层建筑物等大型工程的变形监测,也称为垂线坐标仪,简称“垂线仪”。常见的垂线仪主要有光学和光电式等类型。光学垂线仪工作时,通过横、纵导轨移动照准部,使得照准光路对准被测垂线,并利用测微手轮读取相应横、纵坐标,其结构示意图如图1所
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