JF
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF1401—2013
振弦式频率读数仪校准规范
Calibration Specification for Vibrating Wire Frequency Readouts
2013-04-27发布
2013-07-27实施
国家质量监督检验检疫总局发布 JJF14012013
振弦式频率读数仪校准规范 Calibration Specification for Vibrating
JJF1401—2013
Wire Frequency Readouts
归口单位：全国时间频率计量技术委员会主要起草单位：中国测试技术研究院
上海市计量测试技术研究院
参加起草单位：中国科学院唯实仪器研制中心
四川金码科技有限公司
重庆市计量质量检测研究院新疆维吾尔自治区计量测试研究院南京葛南实业有限公司
本规范委托全国时间频率计量技术委员会负责解释 JJF1401—2013
本规范主要起草人：
郭春梅（中国测试技术研究院）董莲（上海市计量测试技术研究院）
参加起草人：
叶忠临（中国科学院唯实仪器研制中心）杨 波（四川金码科技有限公司）祝贵军（重庆市计量质量检测研究院）宋 伟（新疆维吾尔自治区计量测试研究院）徐刚（南京葛南实业有限公司） JJF1401-2013
目 录
引言 1 范围· 2引用文件 3术语和计量单位 3.1振弦式传感器 3.2 激励· 3.3 振弦式频率读数仪 3.4 集线箱…. 3.5频率模数? 4概述 5计量特性 5.1激励方式 5.2 频率测量范围及测量误差 5.3频率测量分辨力 5.4时基准确度 6校准条件： 6.1环境条件· 6.2测量标准及其他设备 7校准项目和校准方法 7.1校准项目 7.2校准方法 8校准结果表达 9复校时间间隔附录A校准原始记录格式附录B 校准证书内页格式附录C 振弦式频率读数仪测量结果不确定度评定示例
(I) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (2) (2) (2) (2) (3) (3) (3) (3) (3) (3) (3) (6) (7) (8) (9) (10)
福
1 JJF1401—2013
引言
本规范依据JF1071一2010《国家计量校准规范编写规则》编制。 本规范参考了GB/T3412.1一2009《大坝监测仪器检测仪第1部分：振弦式仪
器检测仪》：GB/T15406一2007《岩土工程仪器基本参数及通用技术条件》中有关振弦式仪器接收仪表的基本参数、接收仪表技术要求等条目并结合该类通用型产品的常规技术要求。本规范为首次制定。
1
1
A-
Ⅱ JJF1401—2013
振弦式频率读数仪校准规范
1范围
本规范适用于频率范围在300Hz～6000Hz的各类振弦式频率读数仪的校准。其他振弦式频率测量系统的校准可参照本规范。
2引用文件
本规范引用下列文件： GB/T3412.1一2009大坝监测仪器检测仪第1部分：振弦式仪器检测仪 GB/T15406一2007岩土工程仪器基本参数及通用技术条件凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件
其最新版本（包括所用的修改单）适用于本规范。
3术语和计量单位
3.1振弦式传感器vibratingwiretransducer
利用振弦的固有频率变化来测量相关参数的传感器。
3.2激励excitation
为使传感器正常工作而施加的外部能量（电压、电流等）。 3.3振弦式频率读数仪vibratingwirefrequencyreadout
具有为振弦式传感器提供激励信号、测量传感器输出频率、显示频率或频率模数等、并具备数据存储、通讯等功能的专用仪表。 3.4集线箱terminalbox
连接传感器，具有手动或自动进行测量点切换功能的专用设备。 3.5频率模数frequencymodulus
振弦式传感器输出频率f（Hz）的平方除以1000获得的值。用英文字母F表示，即：F=f×10-3。 4概述
金属弦在一定的拉力、应力作用下具有一定的自振频率，根据弹性体振动理论推导，弦的自振频率与弦所受的拉力、应力呈单值函数关系。基于此原理而制造的各类振弦式仪器被广范应用于水坝、隧道、公路、桥梁、矿井以及建筑工程的安全监测中。
振弦式频率读数仪（以下简称振弦仪）为振弦式传感器的测读仪表，专门用于测量振弦式传感器输出的频率，通过所测得的频率获取相关的工程物理量。
注：振弦式频率读数仪在GB/T3412.1一2009中命名为“振孩式仪器检测仪”。 振弦仪主要由时基与控制电路、激励信号产生电路、检测电路和显示存储等电路组
成，工作原理如图1所示。
1 JJF1401—2013
传感器
激励信号产生电路
显示与存储
电路
策线箱
时基与控制
电路
通讯电路
检测电路
传感器
图1振弦仪基本工作原理图
振弦仪多以间歇激励方式工作，首先向传感器发出激励信号，激励信号一般有两种，即周期性的扫频信号或周期性的脉冲信号，一般以周期1.2s～2s间歇式发出。当传感器被激励信号作用后即开始工作，传感器内部特定的电路促使内部钢弦发生振动并最终产生谐振效应，同时输出谐振频率。振弦仪在激励信号间隙期内测量谐振频率，并将测量结果显示于面板上。振弦仪显示模式一般为频率（或周期）、频率模数、其他物理量等。 5计量特性 5.1激励方式 5.1.1扫频式：一般在某一频率范围内以扫频的方式输出，幅值为5V～35V矩形波。 5.1.2瞬时脉冲式：
a）高压式：一般为36V~160V单脉冲或n个脉冲。 b）低压式：一般为<35V单脉冲或n个脉冲。
5.2频率测量范围及测量误差
振弦仪测频范围一般为表1所列的各类。
表1频率测量范围及测量误差频率范围（下限f～上限f）
编号 1 3 4 5
最大允许误差
300Hz~4000Hz 600Hz~3000Hz 750Hz~4500Hz 400Hz~6000Hz
±0.5Hz
5.3 频率测量分辨力
频率测量分辨力≤0.1Hz。
2 JJF1401—2013
5.4时基准确度
时基准确度≤1X10-4 注：以上指标仅供参考，校准时以产品说明书为准。
6校准条件 6.1环境条件 6.1.1环境温度：（18~28)℃。 6.1.2环境湿度：≤80%RH。 6.1.3电源电压及频率：电压220(1±10%）V，频率50（1±5%）Hz。 6.1.4周围无强电磁场干扰及无影响校准系统正常工作的机械振动。 6.2测量标准及其他设备 6.2.1：低频信号发生器（或函数信号发生器）
频率输出范围：（0~1)MHz，分辨力：≤0.01Hz；频率准确度：优于被校振弦仪时基准确度一个数量级或有外接频标功能；幅度输出范围：100mV~2V（峰峰值）。
6.2.2数字示波器
带宽：优于100MHz；采样率：优于1GS/s 探头：10：1高阻无源探头。
6.2.3可变衰减器
频率范围满足振弦仪频率测量范围；衰减（0～60）dB，可调步进：1dB，10dB。 6.2.4专用校准连接器
幅度限制范围：200mV~600mV（峰峰值）。
7 校准项目和校准方法 7.1校准项目
校准项目见表2。
表2校准项目名称
序号 1 2 3 4 5
方法条款号 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2. 4 7.2.5
外观及工作正常性检查
激励方式
频率测量范围及测量误差
频率测量分辨力时基准确度
7.2校准方法 7.2.1外观及工作正常性检查
被校振弦仪应带有必要的附件。外观完好无影响正常工作的机械损伤，测试接口、
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国家质量监督检验检疫总局发布 JJF14012013
振弦式频率读数仪校准规范 Calibration Specification for Vibrating
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Wire Frequency Readouts
归口单位：全国时间频率计量技术委员会主要起草单位：中国测试技术研究院
上海市计量测试技术研究院
参加起草单位：中国科学院唯实仪器研制中心
四川金码科技有限公司
重庆市计量质量检测研究院新疆维吾尔自治区计量测试研究院南京葛南实业有限公司
本规范委托全国时间频率计量技术委员会负责解释 JJF1401—2013
本规范主要起草人：
郭春梅（中国测试技术研究院）董莲（上海市计量测试技术研究院）
参加起草人：
叶忠临（中国科学院唯实仪器研制中心）杨 波（四川金码科技有限公司）祝贵军（重庆市计量质量检测研究院）宋 伟（新疆维吾尔自治区计量测试研究院）徐刚（南京葛南实业有限公司） JJF1401-2013
目 录
引言 1 范围· 2引用文件 3术语和计量单位 3.1振弦式传感器 3.2 激励· 3.3 振弦式频率读数仪 3.4 集线箱…. 3.5频率模数? 4概述 5计量特性 5.1激励方式 5.2 频率测量范围及测量误差 5.3频率测量分辨力 5.4时基准确度 6校准条件： 6.1环境条件· 6.2测量标准及其他设备 7校准项目和校准方法 7.1校准项目 7.2校准方法 8校准结果表达 9复校时间间隔附录A校准原始记录格式附录B 校准证书内页格式附录C 振弦式频率读数仪测量结果不确定度评定示例
(I) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (2) (2) (2) (2) (3) (3) (3) (3) (3) (3) (3) (6) (7) (8) (9) (10)
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1 JJF1401—2013
引言
本规范依据JF1071一2010《国家计量校准规范编写规则》编制。 本规范参考了GB/T3412.1一2009《大坝监测仪器检测仪第1部分：振弦式仪
器检测仪》：GB/T15406一2007《岩土工程仪器基本参数及通用技术条件》中有关振弦式仪器接收仪表的基本参数、接收仪表技术要求等条目并结合该类通用型产品的常规技术要求。本规范为首次制定。
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A-
Ⅱ JJF1401—2013
振弦式频率读数仪校准规范
1范围
本规范适用于频率范围在300Hz～6000Hz的各类振弦式频率读数仪的校准。其他振弦式频率测量系统的校准可参照本规范。
2引用文件
本规范引用下列文件： GB/T3412.1一2009大坝监测仪器检测仪第1部分：振弦式仪器检测仪 GB/T15406一2007岩土工程仪器基本参数及通用技术条件凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件
其最新版本（包括所用的修改单）适用于本规范。
3术语和计量单位
3.1振弦式传感器vibratingwiretransducer
利用振弦的固有频率变化来测量相关参数的传感器。
3.2激励excitation
为使传感器正常工作而施加的外部能量（电压、电流等）。 3.3振弦式频率读数仪vibratingwirefrequencyreadout
具有为振弦式传感器提供激励信号、测量传感器输出频率、显示频率或频率模数等、并具备数据存储、通讯等功能的专用仪表。 3.4集线箱terminalbox
连接传感器，具有手动或自动进行测量点切换功能的专用设备。 3.5频率模数frequencymodulus
振弦式传感器输出频率f（Hz）的平方除以1000获得的值。用英文字母F表示，即：F=f×10-3。 4概述
金属弦在一定的拉力、应力作用下具有一定的自振频率，根据弹性体振动理论推导，弦的自振频率与弦所受的拉力、应力呈单值函数关系。基于此原理而制造的各类振弦式仪器被广范应用于水坝、隧道、公路、桥梁、矿井以及建筑工程的安全监测中。
振弦式频率读数仪（以下简称振弦仪）为振弦式传感器的测读仪表，专门用于测量振弦式传感器输出的频率，通过所测得的频率获取相关的工程物理量。
注：振弦式频率读数仪在GB/T3412.1一2009中命名为“振孩式仪器检测仪”。 振弦仪主要由时基与控制电路、激励信号产生电路、检测电路和显示存储等电路组
成，工作原理如图1所示。
1 JJF1401—2013
传感器
激励信号产生电路
显示与存储
电路
策线箱
时基与控制
电路
通讯电路
检测电路
传感器
图1振弦仪基本工作原理图
振弦仪多以间歇激励方式工作，首先向传感器发出激励信号，激励信号一般有两种，即周期性的扫频信号或周期性的脉冲信号，一般以周期1.2s～2s间歇式发出。当传感器被激励信号作用后即开始工作，传感器内部特定的电路促使内部钢弦发生振动并最终产生谐振效应，同时输出谐振频率。振弦仪在激励信号间隙期内测量谐振频率，并将测量结果显示于面板上。振弦仪显示模式一般为频率（或周期）、频率模数、其他物理量等。 5计量特性 5.1激励方式 5.1.1扫频式：一般在某一频率范围内以扫频的方式输出，幅值为5V～35V矩形波。 5.1.2瞬时脉冲式：
a）高压式：一般为36V~160V单脉冲或n个脉冲。 b）低压式：一般为<35V单脉冲或n个脉冲。
5.2频率测量范围及测量误差
振弦仪测频范围一般为表1所列的各类。
表1频率测量范围及测量误差频率范围（下限f～上限f）
编号 1 3 4 5
最大允许误差
300Hz~4000Hz 600Hz~3000Hz 750Hz~4500Hz 400Hz~6000Hz
±0.5Hz
5.3 频率测量分辨力
频率测量分辨力≤0.1Hz。
2 JJF1401—2013
5.4时基准确度
时基准确度≤1X10-4 注：以上指标仅供参考，校准时以产品说明书为准。
6校准条件 6.1环境条件 6.1.1环境温度：（18~28)℃。 6.1.2环境湿度：≤80%RH。 6.1.3电源电压及频率：电压220(1±10%）V，频率50（1±5%）Hz。 6.1.4周围无强电磁场干扰及无影响校准系统正常工作的机械振动。 6.2测量标准及其他设备 6.2.1：低频信号发生器（或函数信号发生器）
频率输出范围：（0~1)MHz，分辨力：≤0.01Hz；频率准确度：优于被校振弦仪时基准确度一个数量级或有外接频标功能；幅度输出范围：100mV~2V（峰峰值）。
6.2.2数字示波器
带宽：优于100MHz；采样率：优于1GS/s 探头：10：1高阻无源探头。
6.2.3可变衰减器
频率范围满足振弦仪频率测量范围；衰减（0～60）dB，可调步进：1dB，10dB。 6.2.4专用校准连接器
幅度限制范围：200mV~600mV（峰峰值）。
7 校准项目和校准方法 7.1校准项目
校准项目见表2。
表2校准项目名称
序号 1 2 3 4 5
方法条款号 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2. 4 7.2.5
外观及工作正常性检查
激励方式
频率测量范围及测量误差
频率测量分辨力时基准确度
7.2校准方法 7.2.1外观及工作正常性检查
被校振弦仪应带有必要的附件。外观完好无影响正常工作的机械损伤，测试接口、
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