GBT24967-2010 钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测仪.docx

ICS 03.220.20 R 86 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 GB/T 249672010 钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测仪 Impact elastic wave-based embedding depth measurement apparatus for steel guard rail post 2010-08-09发布 2 0 1 0 - 1 2 - 0 1 实 施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会  发 布 GB/T 249672010 前 言 本标准附录A 为规范性附录。 本标准由全国交通工程设施公路标准化技术委员会SAC/TC 223提出并归口。 本标准起草单位交通部公路科学研究院、四川升拓检测技术有限责任公司、北京中交华安科技有 限公司。 本标准主要起草人张高强、吴佳晔、包左军、吴曾炜、王成虎、沈卓洋、吴玲涛、田北平、张建军。 I GB/T 249672010 钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测仪 1 范围 本标准规定了钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测仪的结构、技术要求、试验方法、检验规则及标志、 包装、运输、贮存要求。 本标准适用于按照JTG/T D812006所设计及施工的钢质护栏立柱埋深的测试。其他类型钢质 护栏立柱埋深检测可参照使用。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有 的修改单不包括勘误的内容或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 191 包装储运图示标志GB/T 1912008,ISO 7801997,MOD GB/T 6388 运输包装收发货标志 GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件 JJG 41999 钢卷尺检定规程 SJ 946 电子测量仪器电气、机械结构基本要求 JTG D30 公路路基设计规范 JTG/T D812006 公路交通安全设施设计细则 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测仪 impact elastic wave-based embedding depth measurement apparatus for steel guard rail post 通过测量冲击弹性波在钢质护栏立柱中的传播时间，计算出立柱总长，从而反算立柱埋深的检测 仪器。 3.2 冲击弹性波 impact elastic wave 通过机械冲击在对象材料中产生的弹性波。本测试仪主要采用纵波波也称P 波，压缩波。 3.3 加速度传感器 acceleration sensor 将测试对象的物理量加速度转换为电信号的装置。 本检测仪所用的是压电式加速度电荷传感器，是将加速度转换为微弱电荷信号的装置。 3.4 电荷灵敏度 dharge sensitivity 传感器在一个单位加速度m/s 或 g 作用下产生的电荷量pC。 3.5 低噪声电缆 low noise cable 采用特殊结构的传送微弱电荷信号的电缆。 1 GB/T 249672010 3.6 电荷放大器 charge amplifier 将传感器测得的微弱电荷信号放大，转换为电压信号输出的装置。 3. 7 A/D 转换卡 A/D converter 将测试的模拟信号电压信号转换为数字信号的转换装置，也称模数转换卡。 3.8 自动激振装置 auto oscillator 发生冲击弹性波的激励装置，是产生符合要求的激振信号的装置。 3.9 激振控制器 oscillator controller 给自动激振装置提供激振电信号的电子装置，可以发出一个指定的电压脉冲。 3.10 频道 channel 测试信号的通道。 4 组成与分类 4.1 组成 钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测仪由检测仪本体和激振设备两部分组成，其中检测仪本体包括 传感器、导线、模数转换、计算机等，激振设备包括自动激振装置和激振控制器等。 检测仪的结构见图1。检测仪的电气、机械结构部分应符合SJ 946的规定。 激振控制器 自动激振装置 低噪音电缆 0 5m 0.1m 放大器 传感器 传够器 个人计算机 BNC 端子板 A/D卡 被测立柱 检测仪仪表箱 图 1 检测仪系统结构图 2 GB/T 249672010 4.2 分 类 钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测仪分为普通型和加强型两类，分别适用于不同的工作温度环境。 5 技术要求 5.1 检测仪整体要求 5.1.1 外 观 5.1.1.1 表面喷漆，电镀层光洁，色泽及光泽一致，无人为缺陷痕迹。 5.1.1.2 商标、名称、型号及制造厂标志清晰，各开关旋钮调节自如，显示文字及图像应清晰，达到户外 使用标准的要求。 5.1.1.3 外接导线及插头、插座应安全牢固，连接可靠，无松动现象。 5.1.2 工作条件供电电压 5.1.2.1 检测仪电源电压应在DC5V12 V,可以由计算机USB 接口供电，也可自带电源。 5.1.2.2 激振控制器供电电压DC 12V10或 DC 24 V10。 5.1.3 工作参数弹性波速 钢质立柱的弹性波速可通过实测标定。实测标定应当采用与柱长测试相同的测试方法。测试方法 按照附录A。 当无法进行实测标定时，弹性波中的P 波波速可以取为5. 18km/s。 5.1.4 性能要求 5.1.4.1 读测方式程序自动判读，用波形及数字显示。 5.1.4.2 检测范围0.7 m～5.0m。 5.1.4.3 测量精确度如下 a 在钢质护栏立柱的弹性波波速经过事先标定的前提下，检测仪对未埋入地下的护栏立柱长度 测试时，平均测量误差优于1或不大于2 cm; b 在钢质护栏立柱的弹性波波速经过事先标定的前提下，检测仪对已埋人地下的护栏立柱埋深 测试时，平均测量误差优于4或不大于8 cm。 5.1.4.4 测试长度分辨力不低于1 cm。 5.1.5 环境条件 检测仪正常工作环境条件宜为 a 环境温度普通型为0℃40℃,加强型为-20℃55℃; b 相对湿度40 ℃时30RH～85RH; c 大气压85 kPa～105 kPa; d 空气中不含有腐蚀性气体、无强磁场、无较大振动和冲击。 5.2 部件性能要求 5.2.1 仪表箱 采用金属仪表箱，对箱内设备具有静电屏蔽防护能力。使用中仪表箱宜接地。 5.2.2 信号测试部分 信号测试部分性能要求如下 a 传感器性能宜满足表1的要求； 表 1 传感器性能 名 称 电荷灵敏度 频率范围10 质量 包括磁性卡座 压电式加速度传感器 ≥3.0 pC/g 1 kHz10 kHz ≤20g 3 GB/T 249672010 b 放大器性能宜满足表2的要求； 表 2 放大器性能 放大倍率 最大放大倍率大于100mV/pC,并可调 频率特性 0.2 Hz10kHz、0.5 dB/-3dB 滤波 要求有BPF带域滤波或LPF低通滤波 cA/D 转换卡的性能要求见表3; 表 3 A/D 转换卡的基本技术规格 输入通道 ≥2 模拟量输入转换速度 不慢于2psec/ch. 模拟量输人分辨率 ≥16 bit d 低噪电缆长度不小于5m; e 激振控制器宜有自动和手动控制切换装置，性能宜符合表4的要求； 表 4 激振控制器技术规格 输入电源 DC 12V 输出信号大小 DC 12V的脉冲信号 输出信号脉冲宽度 大于0.05sec,可调 f 自动激振装置应由固定支架、电磁发振装置、高频杂波及激振噪声抑制装置等部件组成，安装 在立柱顶端，应能在激振后对柱顶保持一定的静态压力，以抑制激振的残留信号。 5.3 测试软件性能要求 检测仪所使用的测试软件的性能应符合表5的要求。 表 5 测试软件的性能要求 数据采集 自检功能 对仪器的基本状态能够自检 采集数据量 能测试弹性波在立柱中五个来回的数据 触发 予触发机能 频道数 宜为两个 信号处理 降噪 消减激振时的残留振动信号 消减环境噪声如交通振动等 消减立柱与地面交界面处反射信号的影响 反射信号的增强 对反射信号进行增强处理 反射信号的抽出 客观地识别出反射信号，并能够提取反射信号的到达时刻 频谱分析 具有频谱分析机能如FFT,MEM等 柱长分析 统计处理 进行重复测试，并对测试结果进行统计处理 自动处理 自动得出测试结果、尽量降低人为误差 6 试验方法 6.1 试验环境 试验环境如下 a 湿度不大于75RH; b 试验时周围应无影响检测仪正常工作的强烈电磁场干扰及机械振动； 4 GB/T 249672010 c 按JTG/T D812006中规定的路侧波形梁护栏立柱规格及埋设方式把立柱埋入土中。 6.2 外观测试 可以通过目测来进行。 6.3 技术条件测试 查看一起的相关技术文件及外购产品说明书与合格证。 6.4 性能测试 按照附录A 的规定进行试验。 7 检验规则 7.1 出厂检验 7.1.1 检验项目 出厂检验项目见表6。 7.1.2 样本抽取 批量生产或连续生产的产品，出厂前进行全数检验。 7.1.3 合格判定 检验中，出现任一项不合格时，则判为不合格品。 7.1.4 结果的处理 对于不合格品可进行返修，返修后重新进行检验。 7.2 型式检验 7.2.1 有下列情况之一时，应进行型式试验 a 新研制的产品； b 当设计、工艺、材料等方面有重大变更时； c 停止生产满一年的产品再次生产时； d 国家质量监督机构提出进行型式检验的要求时。 7.2.2 检验项目 型式检验项目见表6。 表 6 检验项目 序号 检验项目 技术要求 试验方法 出厂检验 型式检验 1 外观 5.1.1 6.2 2 工作电压 5.1.2 6.3 一 十 3 部件性能 表1,表2、表3 6.3 十 十 4 软件性能 5.3 6.3 一 5 性能测试 5.1.4 6.4 十十 十十 注“”表示应进行的检验项目，“”表示宜进行的检验项目，“一”表示不检验的项目。 7.2.3 样本抽取 型式检验应从定型前指定产品中随机抽取一台样机进行。 7.2.4 合格判定 表6中规定的各项试验均合格，则判定型式检验合格。 8 标志、包装、运输和贮存 8.1 标志 8.1.1 检测仪组成部分应在其显著部位标明其型号、名称、生产厂家、出厂编号及日期等。 5 GB/T 249672010 8.1.2 仪器外包装箱的标志应清楚，内容包括 a 仪器型号、名称、商标等标志； b 制造厂名； c 箱体尺寸mm 长宽高； d 箱体毛重kg; e 标有“精密仪器”、“请勿倒置”、“严禁碰撞”和“防潮防雨”等标志。 8.1.3 包装储运图和收发货标志按照GB/T 191和GB/T 6388的有关规定正确选用。 8.2 包装 检测仪的包装按GB/T 13384的有关规定执行。 8.3 运输 包装好的检测仪应能适应各种运输方式。 8.4 贮存 检测仪应能适应常温贮存环境条件，但应避免酸、碱等气体的腐蚀，避免强烈的机械振动和冲击。 6 GB/T 249672010 附 录 A 规范性附录 公路护栏立柱埋深检测仪精度试验方法 A.1 试验准备 选取符合JTG/T D812006 规定材质、壁厚、外径的护栏立柱三根，长度分别介于0.7m～1.4m、 1.4m～2.8m 、2.8m5.0m, 用符合JJG 41999要求的钢卷尺测量柱长。并按A.3 的检测步骤标 定立柱的P 波波速。 按JTG/T D812006 施工要求埋入土中，土的压实度应满足JTG D30中有关要求。 A.2 试验次数 对每根立柱，应当在温度条件不同的上午、中午和下午进行三次试验。 A.3 试验步骤 试验步骤如下 a 检测仪的连接按图1或使用检测仪的系统结构图连接检测仪和个人计算机。 b 自动激振装置的安装按照检测仪使用手册的说明将自动激振装置正确地安装在被测立柱的 顶端，使激振装置的冲击头对准钢管立柱壁厚的中心线。 c 传感器的安装通过磁性卡座将传感器吸附在被测柱侧壁上。 d 检测仪的开启检测人员按照检测仪使用手册提供的方法开启放大器、激振控制器、计算机的 电源并启动测试软件。 e 检测仪的自检利用测试软件的自检功能对测试仪器进行自检。 f 设定设置试验所需各参数并对环境噪声进行标定。 g 激振准备检测人员操纵激振控制器按键发出电脉冲信号，驱动自动激振装置发振，观察激振 装置的冲击头冲击的力度是否正常和冲击的地方是否在钢管立柱壁厚的中心线上。 h 数据采集准备激振准备完成后，开启数据采集开关，准备激振。 i 激振操纵激振控制器按键使自动激振装置发振，并观察测得的波形是否正常。如波形有异常 要寻找原因克服，直到测得正常波形。 j 数据保存对正常的波形进行保存。重复 h～j 步骤，以便测得多组数据。数据组数宜大于 六组。 A.4 数据解析及误差分析 A.4.1 数据解析 使用检测仪所配置的解析软件，依检测仪使用手册相关步骤解析测试数据。对每次测试的各组数 据的结果进行统计处理后得到立柱长度L, 。 下 标i 为该立柱的编号，j 为测试的次数。 当立柱长度为已知时，可以反算立柱的弹性波速。 A.4.2 误差分析 将解析结果L, 与被测立柱的实际总长度L。进行比较，其每次测试的测量误差率δ,按下式计算 A.1 每次测试的测量误差△L, 则为 GB/T 249672010 △L 。|L₆-L 。l A.2 A.5 精度和分辨力 A.5.1 精度 对每根立柱，其测量误差率δ,和测量误差△L, 分别取δ,和△L, 的平均值，即 式中   A.3 A.4 N试验次数。 测量误差率8,和测量误差△L,应符合5.1.4.3测量精确度的规定。 A.5.2 分辨力 分辨力ε按下式计算 A.5 式中 V 立柱材料的弹性波速，单位为米每秒m/s; Tss 模拟量输入转换时间，单位为秒s。 对于钢质立柱，当模拟量输入转换时间不长于2μsec/ch. 时，其分辨力不低于1 cm 。因此，当采用 满足表3“A/D 转换卡的基本技术规格”的模数转换装置时，可以满足5.1.4.4关于分辨力要求。