第4部分校准系统 送审稿.docx

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第4部分校准系统送审稿

电阻焊焊接电流的测量第4部分：

校准系统

（送审稿）

1范围

GBXXXX的本部分规定了在交流50Hz或60Hz或直流电情况下，用于电阻焊焊接电流测量的焊接电流测量系统、电流传感器、焊接电流测量仪以及带有电流传感器的监控装置所用的校准系统和校准程序。

校准程序适用的焊接电流范围为0.5kA至25kA。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

ISO669阻焊电阻焊机机械和电气要求（GB/T8366-2004，ISO669：

2000，MOD）

ISO17657-2电阻焊焊接电流的测量第2部分：

带电流感应线圈的焊接电流测量仪

ISO17657-3：

2005电阻焊焊接电流的测量第3部分：

电流感应线圈

3术语和定义

ISO669界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

试验（电流）传感器test（current）sensor

所要予以校准的电流传感器。

3.2

基准（电流）传感器reference（current）sensor

在高精度条件下已作过校准、用于对电流传感器进行校准的电流传感器。

3.3

试验焊接电流测量仪testweldingcurrentmeter

所要予以校准的焊接电流测量仪。

3.4

无感分流器non-inductiveshunt

带有极低电感部件的、具有高精度和低电阻值的分流器。

3.5

模拟-数字转换器analog-to-digitalconverter,ADC

用于将模拟输入信号转换成数字信号的装置。

3.6

数据采集装置dataacquisitiondevice

用于采集模拟数据（对电压、电流和温度等物理变量的变化进行跟踪）的仪器或装置。

3.7

基准焊接电流测量系统的测量准确度measuringaccuracyofreferenceweldingcurrentmeasuringsystem

用已检定合格的基准设备（如：

基准传感器、积分器、ADC等）进行校准的各个部件的测量准确度值的总和。

4校准系统的结构

4.1基准焊接电流测量系统

基准焊接电流测量系统的部件应采用已检定合格的基准设备按第6章进行校准。

基准焊接电流测量系统包含已校准的电流传感器、数据采集系统和显示装置或记录仪。

4.2试验装置

试验装置包括试验台或适当的电路（用于传导高电流）以及带有电流控制元件的电源（用于提供测试电流）。

应对所有信号电缆作好绞合和屏蔽。

电缆电阻应处于极低的水平，相比于电流传感器的阻抗可忽略不计。

附录A中给出了试验装置的典型示例。

注：

电阻焊机/变压器应视为试验装置。

4.3焊接电流测量系统校准所需基本功能

带有电流传感器的焊接电流测量仪应当作为一个整体（包含电流测量仪和传感器）予以校准。

带传感器的焊接电流测量仪所用校准系统包含试验装置、基准焊接电流测量系统以及所要测试的焊接电流测量系统。

基准焊接电流测量仪的功能可通过已校准的数据采集装置来实现。

图1给出了对焊接电流测量系统进行校准所需的基本功能。

说明：

1——基准焊接电流测量系统6——试验焊接电流测量仪

2——基准传感器7——基准焊接电流测量仪

3——试验传感器8——试验装置

4——交流或直流电源9——数据采集装置

5——次级回路

图1焊接电流测量系统校准所需基本功能

4.4电流传感器校准所需基本功能

电流传感器所用校准系统包含试验装置，一套基准焊接电流测量系统，以及与所要测试的电流传感器相连接的已校准的数据采集装置。

基准焊接电流测量仪的功能可通过使用数据采集装置的另一通道来实现。

图2介绍了对电流传感器进行校准所需的基本功能。

说明：

1基准焊接电流测量系统5次级回路

2基准传感器6数据采集设备

3试验传感器7基准焊接电流测量仪

4交流电源8数据采集装置

图2电流传感器校准所需基本功能

4.5不带传感器的焊接电流测量仪校准所需基本功能

具有高阻抗积分器的、不带电流传感器的焊接电流测量仪的校准系统，由已校准的高输入阻抗积分器的数据采集装置、已校准的基准传感器以及试验焊接电流测量仪组成。

参见图3a）。

将所要测试的焊接电流测量仪与基准电流传感器的同一输出端口相连。

数据采集装置不能采用低阻抗积分器的基准焊接电流测量仪来替代。

在对低阻抗积分器的焊接电流测量仪进行校准并且采用两个基准线圈进行校准时，校准系统应由已校准的基准焊接电流测量系统和与所要测试的焊接电流测量仪相连接的、已校准的第二基准传感器组成，参见图3b）。

说明：

1——基准焊接电流测量系统5——二次电路

2——基准传感器6——试验焊接电流测量仪

3——第二基准传感器7——基准焊接电流测量仪

4——交流或直流电源8——数据采集设备

图3不带传感器的焊接电流测量仪校准所需基本功能

5环境条件

除非另有规定，否则校准系统应能在下列条件下运行，而准确度不会受到任何不利影响。

若环境条件出现偏差，应由试验室和客户协商解决。

——环境温度在+5ºC至+40ºC之间；

——相对湿度最高95%；

——海拔高度不超过1000米。

6校准要求

6.1基准焊接电流测量系统

基准焊接电流测量系统的部件应采用已检定合格的设备，每年至少校准一次。

总体测量准确度是基准焊接电流测量系统的各个部件的测量准确度的总和，应高于ISO17657-2所规定的高精度级别。

规格、校准机构的名称以及基准焊接电流测量系统的相关数据，包括数据采集装置及基准电流传感器，均应记录在所有文档中。

参见附录B。

6.2基准电流传感器

基准电流传感器的性能，应在不受外界影响（例如，大电流所引起的强磁场）的情况下进行测定，并在50Hz或60Hz全波交流电、或直流条件下，采用已检定合格的基准设备进行校准。

如果采用无感分流器作为基准电流传感器，转换系数应在10mV/kA到150mV/kA之间，误差应小于±0.25%。

对于10kHz的正弦波电流，所测焊接电流与输出电压之间的相移应小于1º。

基准电流传感器的测量准确度（包括定位的偏差）应在±0.5%范围内，或通过将预装的电流传感器固定在导电体上，以防出现任何定位的偏差。

注：

用于基准电流传感器的电流感应线圈应具有尽可能低的内阻。

用于电流感应线圈的基准电流传感器的规格推荐如下：

-带有返回绕组的环形线圈，即通常所说的罗氏线圈；

-L<250μH；

-ri<50Ω；

-K：

测量准确度应在±0.25%范围内；

-RL=1000Ω（±0.2%和无感型）。

6.3数据采集设备

数据采集装置应设计成具备12位或更高位数的ADC（模拟-数字转换器），以及至少有两个输入端口通道。

各通道的数据同时采集和取样。

每个通道的取样率应等于或高于10000个样品，输入阻抗应大于500kΩ。

应采用已检定合格的基准设备对数据采集装置进行校准，以文本的方式记录每个通道的每个增益的测量准确度。

6.4试验台和电源

试验装置应能为校准操作提供必要的电流值。

电流值的大小取决于最终用途以及试验装置的应用范围。

试验装置应能在最终用途范围内、在校准范围的最小与最大的电流值之间提供至少四个电流值。

可采用多圈次级线路来降低电源容量。

附录A给出了试验装置示例。

可采用一台交流电阻焊机作为电源，通过更换变压器初级绕组抽头等方式对电流进行调节，也可使用一台直流电阻焊机作为电源。

7试验报告

7.1焊接电流测量系统校准试验报告

在对焊接电流测量系统，包括带有用于焊接电流测量的线圈的监控设备进行校准时，应记录下列内容：

a）基准焊接电流测量系统的类型和名称，满量程值及测量准确度；

b）所要测试的焊接电流测量系统的类型、型号及厂商名称，以及满量程值；

c）传感器位置（针对电流感应线圈，参见ISO17657-3:

2005的图1）；

d）电源频率（50Hz或60Hz）；

e）试验所用电流类型（交流或直流）；

f）有效电流时间，单位用秒或周波数；

g）室温；

另外，每次测量还应包括：

h）基准焊接电流测量仪的读数，有效值，单位：

kA；

i）所要测试的焊接电流测量仪的读数，有效值，单位：

kA；

j）与基准焊接电流测量仪的偏差，有效值（kA）；如果偏差用百分比表示，则应当用与所要测试的焊接电流测量仪满量程的比值来计算；

信息方面：

k）所要测试的焊接电流测量仪的测量准确度用其满量程的百分比表示，并给出计算表；

l）试验日期，测试或审查人员的姓名及签字。

7.2电流传感器校准试验报告

对电流传感器进行校准之前，应记录和报告下列内容：

a）基准测量系统的类型和名称，满量程值及测量准确度；

b）数据采集系统的满量程值及测量准确度；

c）试验电流传感器的类型、型号及厂商名称，以及额定转换系数；

d）传感器位置（针对电流感应线圈，参见ISO17657-3:

2005的图1）；

e）电源频率（50Hz或60Hz）；

f）有效电流时间，单位用秒或周波数；

g）室温；

另外，每次测量还应包括：

h）基准（电流）表的读数，有效值，单位：

kA或mV；

i）试验传感器的读数，有效值，单位：

mV；

j）试验电流传感器的转换系数，或与额定值的偏差，用额定值的百分比表示；

信息方面：

k）转换系数，测量准确度以及计算表；

l）试验日期，测试或审查人员的姓名及签字。

7.3不带传感器的焊接电流测量仪校准试验报告

在对焊接电流测量仪（包括测量焊接电流所用的监控设备）进行校准时，应记录下列内容：

a）基准焊接电流测量系统的类型和名称，满量程值及测量准确度；

b）基准电流传感器的转换系数以及测量准确度；

c）所要测试的焊接电流测量仪的类型、型号及厂商名称以及满量程值；

d）传感器位置（针对电流感应线圈，参见ISO17657-3:

2005的图1）；

e）电源频率（50Hz或60Hz）；

f）试验所用电流类型（交流或直流）；

g）有效电流时间，单位用秒或周波数；

h）室温；

另外，每次测量还应包括：

i）基准焊接电流测量仪的读数，有效值，单位：

kA；

j）所要测试的焊接电流测量仪的读数，有效值，单位：

kA；

k）与基准焊接电流测量仪的偏差，有效值（kA）；如果偏差用百分比表示，则应当用与所要测试的焊接电流测量仪满量程的比值来计算；

信息方面：

l）所要测试的焊接电流测量仪的测量准确度用其满量程的百分比表示，并给出计算表；

m）试验日期，测试或审查人员的姓名及签字。

8试验程序

8.1概述

所有设备均应在校准开始之前开启。

为保证测量准确度，应调节测量仪器的范围，使其满足电流要求。

应记录校准开始和结束时的室温。

应按照附录C的表格要求，记录试验过程的每次测量值。

8.2焊接电流测量系统的校准

应按图1所示的测量布局对焊接电流测量系统进行校准。

在校准前，应检查试验传感器的外观有无损坏。

先测量所要测试的焊接电流测量仪与基准测量系统的偏差，之后确定所要测试的焊接电流测量仪的准确度。

在对测量系统进行校准时，应在电流感应线圈常规应用的位置上进行试验。

注1：

为了对带有线圈的焊接电流测量仪进行精确级和高精确级校准，建议在ISO17657-3:

2005的图1所示的传感器四个位置（B、D、E和H）上进行检查。

测量准确度用测量偏差的最大值表示。

每项偏差都应采用有效值表示。

如果偏差以百分比表示，则通过与试验仪表的满量程的比值来计算。

应当在至少四个电流值上实施校准，包括接近所要测试的焊接电流测量仪满量程的电流条件。

应在50Hz或60Hz交流电和/或直流电的情况下进行测量。

试验时电流接通时间应大于0.1s，以减少初始过程对测试结果的影响。

注2：

当所测结果超出测量准确度要求范围时，应对仪表作调节或修理。

注3：

如果校准系统的电源无法提供试验焊接电流测量仪标签上所显示的最大电流，建议采用一个多圈电路作为导电体（如图A.3所示）。

8.3电流传感器的校准

对电流传感器的校准应采用图2所示的测量装置进行。

试验传感器若有损坏，应拒收。

数据采集设备上的输出电压或电流相对于基准值的任何偏差都应加以测量。

应确定试验传感器的转换系数和测量准确度。

注：

为了对焊接电流测量仪实施精确级和高精确级校准，建议在ISO17657-3:

2005的图1所示的传感器四个位置（B、D、E和H）上进行检查。

校准应在50Hz或60Hz交流电情况下，在四个电流值进行测量。

每个电流值位置测量三次。

对于图2a）所示的基准焊接电流测量系统，测量应在无波形畸变的全波交流电下进行以保证测量准确度。

试验时电流接通时间应大于0.1s，以减少初始过程对测试结果的影响。

如果试验是在50Hz或60Hz的交流电下进行的，且其它频率下的转换系数在文件中进行了描述，则系数值应采用ISO17657-3:

2005的公式

（1）进行计算。

8.4不带传感器的焊接电流测量仪的校准

对不带电流传感器的焊接电流测量仪的校准应采用图3所示的测量装置进行。

在对具有低阻抗积分器的焊接电流测量仪进行校准时，应使用双线圈系统。

对焊接电流值偏差的计算应与所要测试的焊接电流测量仪准确度的测定一同实施。

应按C.5所示对测量准确度进行测定。

每项偏差都应采用有效值表示。

如果偏差以百分比表示，则通过与试验仪表的满量程的比值来计算。

应当在至少四个电流值上实施校准，包括接近所要测试的焊接电流测量仪满量程的电流条件。

应在50Hz或60Hz交流电和/或直流电的情况下进行测量。

试验时电流接通时间应大于0.1s，以减少初始过程对测试结果的影响。

注1：

当所测结果超出测量准确度要求范围时，应对仪表作校正或修理。

注2：

如果校准系统的电源无法提供试验焊接电流测量仪标签上所显示的最大电流，建议采用一个多圈电路作为导电体（如图A.3所示）。

8.5特殊校准情况

8.5.1对安装在电焊变压器内的电流传感器的校准

对内置于电焊变压器内的电流传感器进行校准时，应将预装在基准感应电流传感器中的铜棒连接至试验焊接变压器的级次回路，参见图4。

也可用一个类似的装置替代（如图A.4所示）。

说明：

1——电焊变压器4——基准线圈

2——连接电缆5——铜棒

3——数据采集系统

图4对安装在变压器内的电流传感器进行校准所用测量装置示例

校准应按照8.3所述程序进行。

测量准确度和转换系数应记录在文件中。

8.5.2测量初级电流所用电流测量仪和传感器的校准

测量电焊变压器初级电流所用的电流传感器应采用图1所示测量装置进行校准。

应采用一个高阻抗次级电路来实现至少0.5kA～1.0kA之间的低试验电流条件，以模拟初级电流范围。

应按8.2和8.3所述，采用高转换系数类型（1.5V/kA）的基准电流传感器进行校准（参见ISO17657-3对初级回路的说明）。

附录A

（资料性附录）

测量装置

A.1检查电流传感器和焊接电流测量仪所用试验台示例

试验装置由两根相互平行并具有特定距离的合金铜杆和安放有电流传感器的一根横向（合金铜）杆构成。

试验装置和横向杆如图A.1和图A.2所示，可与交流或直流电源相连接。

尺寸单位：

mm

说明：

1——数据采集板5——变压器

2——所要检查的系统6——电流感应线圈

3——输入阻抗（1kΩ+/-0.2%）7——铜电路

4——焊接控制单元8——基准线圈

图A.1试验台的测量装置

尺寸单位：

毫米

说明：

1——纵向杆

2——横向杆

图A.2用于调控试验电流值的铜合金材质横向杆

A.2带有无感分流器的测量装置示例

试验装置由数据采集装置，无感分流器，多圈次级线路和电源构成，见图A.3。

说明：

1——晶闸管7——显示器

2——次级导体8——数据采集装置

3——试验线圈9——同步信号

4——分流器10——焊接控制

5——试验焊接电流测量仪11——启动开关

6——打印机

图A.3无感分流器用作为电流传感器的示例

A.3带有电阻焊机的测量装置示例

可选择使用一台预装在一根短铜杆上的基准电流传感器（如图A.4所示）。

铜杆可架设在一台电阻点焊机的电极头之间。

图A.5提供了一个使用电阻焊机作为电源和试验台的示例。

这些系统可用于对安装在焊机中的监控设备进行校准。

说明：

说明：

1——电阻焊机1——焊接控制器

2——次级电路2——基准线圈

3——电极3——试验线圈

4——铜杆4——基准焊接电流测量仪

5——电流感应线圈5——试验焊接电流测量仪

6——连接插头6——电阻焊机

7——卡子

图A.4–夹紧式基准感应电流传感器示例图A.5–采用点焊机作为试验台的示例

说明：

1——圆形中间导体4——端板返回电流

2——中心母线电流（入）5——电流路径

3——连接至端板的中心母线6——返回电流板，上面三块板可拆开（共六块板）

a）六边形框架

说明：

1——圆形中间导体5——中心母线电流（入）

2——电流架（开放视图）6——连接至端板的中心母线

3——电流架（封闭视图）7——端板返回电流

4——上半壳可通过铰链打开8——电流路径

b）环形同轴框架

图A.6带有六边形与环形同轴电框架的测量装置示例

附录B

（资料性附录）

需作为校准参考文件予以记录或存档的项目内容

B.1基准焊接电流测量仪

下列内容应作为参考文件予以记录和存档：

a）型号；

b）类型；

c）测量电流的类型（交流或直流）；

d）最大测量电流，kA或A；

e）最短测量时间，周波数或ms；

f）准确度，%；

g）定位要求（以保证准确度）；

h）允许温度范围，ºC；

i）制造商名称及检测确认机构名称。

B.2基准传感器

下列内容应作为参考文件予以记录和存档：

a）型号；

b）类型；

c）额定转换系数，mV/kA和频率，Hz；

d）准确度，%；

e）频率响应，kHz；

f）电流传感器的预连接输出负载，Ω；

g）积分器输入阻抗，kΩ；

h）定位要求（以保证准确度）；

i）允许温度范围，ºC；

j）制造商名称及检测确认机构名称。

B.3数据采集装置

下列内容应作为参考文件予以记录和存档：

a）装置型号；

b）每个通道的额定动态输入范围（±V）；

c）ADC分辨度（位数）；

d）ADC额定取样率（取样数量/通道数量）；

e）准确度，%；

f）每个通道的最大输入电压，V；

g）制造商名称及检测确认机构名称。

B.4无感分流器

下列内容应作为参考文件予以记录和存档：

a）分流器型号；

b）灵敏度，mV/kA；

c）准确度，%；

d）频率响应，kHz；

e）额定电流，kA；

f）冷却水的额定流量，l/min；

g）制造商名称及检测确认机构名称。

附录C

（资料性附录）

试验报告示例

C.1焊接电流测量系统校准试验报告

所要测试的焊接电流测量系统

型号：

类型：

制造商：

满量程：

kA

试验装置

型号或类型：

基准电流测量系统

型号或类型：

满量程：

kA

测量精度：

%

电源

类型：

频率Hz

试验条件

电流接通时间周波或ms

传感器位置试验传感器：

基准传感器：

室温开始：

结束：

试验编号

基准表读数

kA

试验表读数

kA

相对于基准表的偏差

kA或%

注释

（试验传感器位置）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

（Imax）

（Imax）

（Imin）

（Imin）

试验结果

测量精度：

%

校准人：

日期：

签字：

注：

测量精度通过下面公式计算：

<此处为对计算测量精度所用公式的描述>

C.2基准焊接电流测量系统电流传感器的校准试验报告

所要测试的电流传感器

型号：

类型：

制造商：

额定转换系数：

mv/kA和Hz

试验装置

型号或类型：

数据采集装置

型号或类型：

满量程：

kA

测量精度：

%

电源

类型：

频率：

Hz

基准电流测量系统

型号或类型：

满量程：

kA

测量精度：

%

试验条件

电流接通时间周波或ms

传感器位置试验传感器：

基准传感器：

室温开始：

结束：

试验编号

基准表读数

kA

试验表读数

mV

试验传感器的转换系数

mV/kA

注释

（试验传感器位置）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

试验结果

转换系数：

mv/kA和Hz测量精度：

%

校准人：

日期：

签字：

注：

转换系数和测量精度通过下面公式计算：

<此处为对计算转换系数和测量精度所用公式的描述>

C.3电流传感器（带有测量输出电压）校准试验报告

所要测试的电流传感器

型号：

类型：

制造商：

额定转换系数：

mV/kA和Hz

试验装置

型号或类型：

数据采集装置

型号或类型：

满量程：

kA

测量精度：

%

电源

类型：

频率：

Hz

基准传感器

转换系数：

mV/kA和Hz

测量精度：

%

试验条件

电流接通时间周波或ms

传感器位置试验传感器：

基准传感器：

室温开始：

结束：

试验编号

基准传感器读数

mV

试验电流a

kA

试验传感器读数

mV

试验传感器转换系数

mV/kA

相对于额定值的偏差

%

注释

（试验传感器位置）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

试验结果

转换系数：

mV/kA和Hz测量精度：

%

检定人：

日期：

签字：

注：

转换系数和测量精度通过下面公式计算：

<此处为对计算转换系数和测量精度所用公式的描述>

a该计算值仅供参考，若经合同双方商定可予以省略。

C.4不带传感器的焊接电流测量仪校准试验报告

所要测试的焊接电流测量系统

型号：

类型：

制造商：

满量程：

kA

连接的传感器额定转换系数：

mV/kA和Hz

试验装置

型号或类型：

基准电流测量系统

型号或类型：

满量程：

kA

测量精度：

%

电源

类型：

频率：

Hz

基准传感器

转换系数：

mV/kA和Hz

测量精度：

%

试验条件

电流接通时间周波或ms

传感器位置：

试验传感器：

基准传感器：

室温：

开始：

结束：

试验编号

基准表读数

kA

试验表读数

kA

相对于基准表的偏差

kA或%

注释

（试验传感器位置）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

（Imax）

（Imax）

（Imin）

（Imi