ASTM E2309/E2309M-20
Стандартные методы проверки систем и устройств измерения смещения, используемых в машинах для испытания материалов

Стандартный №

ASTM E2309/E2309M-20

Дата публикации

2020

Разместил

American Society for Testing and Materials (ASTM)

Последняя версия

ASTM E2309/E2309M-20

сфера применения

Обзор стандарта и техническая база

ASTM E2309/E2309M-20, разработанный Комитетом E28 по механическим испытаниям Американского общества по испытаниям и материалам (ASTM), специально определяет требования к калибровке и проверке систем измерения смещения в испытательных машинах для материалов. Этот стандарт был впервые опубликован в 2005 году, а версия 2020 года является последней редакцией, в основном обновляющей таблицу стандартов классификации и технические требования.

Область применения стандарта и основные определения

Настоящий стандарт применяется к калибровке и проверке систем измерения смещения в статических и квазистатических испытательных машинах, охватывая различные устройства индикации смещения, включая циферблаты, цифровые дисплеи, регистрирующие диаграммы и многое другое. Стандарт четко определяет профессиональную терминологию для проверки системы измерения перемещения:

Терминология	Определение	Требования к метрологии
Калибровка	Процесс сравнения показания перемещения испытательной машины с эталоном и внесения корректировок	Должен соответствовать требованиям по погрешности
Проверка	Сравнение показания перемещения испытательной машины с эталоном и сообщение результатов без внесения корректировок	Только подтверждение результатов
Разрешение	Минимальное изменение перемещения, которое может выдержать устройство индикации перемещения распознать	Классифицировано по классу AD

Классификация	Требование к разрешению	Предел погрешности	Предел повторяемости
Класс A	≤0,013 мм или ±0,25%	≤0,025 мм или ±0,5%	≤0,025 мм или 0,5%
Класс B	≤0,038 мм или ±0,5%	≤0,075 мм или ±1,0%	≤0,075 мм или 1,0%
Класс C	≤0,064 мм или ±1,0%	≤0,125 мм или ±2,0%	≤0,125 мм или 2,0%
Класс D	≤0,13 мм или ±1,5%	≤0,25 мм или ±3,0%	≤0,25 мм или 3,0%

Погрешность рассчитывается по формуле: Погрешность = A - B, Процентная погрешность = [(A - B)/B] × 100%, где A — значение, измеренное испытательной машиной, а B — правильное значение приложенного смещения, определенное стандартом.

---

Требования к калибровочному оборудованию и стандартам

Стандарт устанавливает четкие требования к эталонам, используемым для проверки калибровки: неопределенность измерения должна быть меньше или равна 1/3 допустимой погрешности классификации измерительной системы и должна иметь уровень доверительной вероятности 95% (k=2). Это означает:

• Для проверки класса A требуется использование стандарта с неопределенностью ≤0,008 мм
• Для проверки класса B требуется использование стандарта с неопределенностью ≤0,025 мм
• Стандарт должен быть прослеживаем до национального института метрологии (например, NIST)

---

Требования к процедуре проверки системы

Стандарт определяет подробную процедуру проверки, которая в основном включает следующие ключевые этапы:

Выбор значения смещения для проверки

Для любого диапазона смещения требуется не менее двух циклов проверки с использованием 5 значений смещения для проверки, а разница между последовательными значениями смещения не должна превышать 1/3 разницы между максимальным и минимальным значениями смещения для проверки.

Минимальный предел смещения для проверки

Нижний предел смещения Измерение должно соответствовать следующим требованиям: разрешение класса A ≥400×, разрешение класса B ≥200×, разрешение класса C ≥100× и разрешение класса D ≥67×.

Методы проверки

Предусмотрены два метода проверки: метод следования перемещению (следование показаниям стандартного прибора по номинальной шкале испытательной машины) и метод установки смещения (предварительная установка номинального смещения и запись показаний испытательной машины).

---

Оценка неопределенности измерений

В Приложении X2 подробно описан метод оценки неопределенности измерений в процессе проверки, который в основном включает три компонента:

1. Неопределенность измерений калибровочной лаборатории (включая неопределенность стандартного прибора, влияние окружающей среды и т. д.)
2. Неповторяемость неопределенности системы измерения смещения испытательной машины
3. Неопределенность, вызванная разрешением индикатора смещения (при необходимости)

Расширенная неопределенность использует коэффициент охвата k=2 с уровнем достоверности приблизительно 95%.

---

Цикл проверки и промежуточная проверка

Стандарт рекомендует проводить проверку системы измерения перемещения не реже одного раза в год или немедленно в следующих ситуациях:

• После ремонта или регулировки, которые могут повлиять на измерительную систему
• После замены деталей, которые влияют на точность измерений
• При наличии сомнений в точности измерений

В ситуациях, когда требуются промежуточные проверки, рекомендуется проводить проверку на 20% и 80% диапазона, а погрешность не должна превышать требований соответствующего уровня.

---

Требования к отчету о проверке

Полный отчет о проверке должен содержать 15 основных пунктов, включая: информацию о калибровочном органе, дату проверки, описание испытательной машины, используемые методы и оборудование, температурные условия, данные об ошибках, уровень классификации, заявление о неопределенности измерений и т. д.

---

Внедрение Рекомендации и технические ключевые моменты

На основе требований стандарта предлагаются следующие рекомендации по внедрению:

Рекомендации по выбору оборудования

Выберите подходящий класс системы измерения перемещения на основе требований к точности испытаний. Класс A подходит для высокоточных исследовательских испытаний, а класс D подходит для общепромышленных испытаний.

Разработка плана валидации

Составьте ежегодный план валидации, включая регулярные мероприятия по валидации и промежуточным проверкам, чтобы гарантировать, что измерительная система продолжает соответствовать требованиям.

Контроль окружающей среды

Во время процесса валидации необходимо контролировать температуру окружающей среды. Используйте термометр с точностью ≥±1°C для контроля температуры и записывайте температурные условия в отчет.

Обучение персонала

Операторы должны пройти профессиональную подготовку, чтобы понимать стандартные требования и овладеть правильными методами валидации и расчетами погрешностей.

Хранение записей

Создайте комплексную систему управления записями для сохранения всех данных валидации, промежуточных записей проверок и архивов оборудования.

---

Анализ развития стандартных технологий

По сравнению с изданием 2016 года E2309/E2309M-20 претерпел следующие важные изменения:

• Обновлены технические требования таблицы стандарта классификации (таблица 1)
• Пересмотрены требования к основе проверки в Разделе 11.1
• Удален исходный Раздел 11.2 и перенумерованы последующие главы
• Обновлено описание Примечания 4
• Усилены требования к оценке неопределенности измерений

Эти изменения отражают развитие технологии измерения смещения и улучшение требований к точности измерений, обеспечивая соответствие стандарта текущему техническому уровню.

---

Примеры применения и распространённые проблемы

Пример 1: Проверка системы смещения электронной универсальной испытательной машины

Лаборатория использовала лазерный интерферометр в качестве стандарта для проверки электронной универсальной испытательной машины класса B. Было выбрано пять точек проверки (100, 200, 300, 400 и 500 мм) в диапазоне 0–500 мм, и было выполнено два проверочных цикла. Погрешность во всех точках составила менее 0,075 мм, а повторяемость — менее 0,075 мм, что соответствует требованиям класса B.

Пример 2: Проверка машины для испытания на усталость с гидравлическим сервоприводом

Для машины для испытания на усталость, которая измеряет двунаправленное смещение, использовался высокоточный датчик смещения для выполнения полномасштабной проверки, включая диапазоны положительного и отрицательного смещения, чтобы гарантировать выполнение требований к точности как в направлении растяжения, так и в направлении сжатия.

Распространённые проблемы:

• Игнорирование влияния температуры на результаты проверки
• Ошибки проверки, вызванные неправильным расчётом разрешения
• Недостаточный или необоснованный выбор точек проверки
• Неопределённость стандарта не соответствует требованиям

---

Выводы и перспективы

ASTM E2309/E2309M-20 предоставляет полную техническую спецификацию и систему обеспечения качества для калибровки и проверки системы измерения смещения испытательных машин для материалов. Строго выполняя требования стандарта, лаборатории могут гарантировать точность и прослеживаемость результатов измерения смещения и предоставлять надёжную базу данных для испытаний эксплуатационных характеристик материалов.

С непрерывным развитием измерительных технологий будущие стандарты могут дополнительно уточнить требования к динамическому измерению смещения, добавить информацию о цифровых и автоматизированных методах проверки, а также усилить координацию и согласованность со стандартами ISO.

ASTM E2309/E2309M-20 Ссылочный документ

• ASTM E83 Стандартная практика проверки и классификации экстензометров

ASTM E2309/E2309M-20 История

• 2020 ASTM E2309/E2309M-20 Стандартные методы проверки систем и устройств измерения смещения, используемых в машинах для испытания материалов
• 2016 ASTM E2309/E2309M-16 Стандартные методы проверки систем и устройств измерения смещения, используемых в машинах для испытания материалов
• 2005 ASTM E2309/E2309M-05(2011)e1 Стандартные методы проверки систем и устройств измерения смещения, используемых в машинах для испытания материалов
• 2005 ASTM E2309-05 Стандартные методы проверки систем и устройств измерения смещения, используемых в машинах для испытания материалов

стандарты и спецификации