BS 07935——等幅动态力校准标准系列（非谐振单轴动态试验系统）

🔬 BS 7935 是英国标准学会（BSI）为等幅（constant amplitude）动态力校准制定的方法标准系列，由技术委员会 ISE/NFE/4（金属力学试验）制定。第一部分（BS 7935-1:2004）规定确定非谐振单轴动态试验系统真实力幅与系统指示力幅之间关系的方法；第二部分（BS 7935-2:2004）规定对校准装置仪器仪表进行直流（DC）与交流（AC）校准的方法。该系列用于材料疲劳试验机、动载试验设备的动态力计量与量值溯源。

一、标准系列构成与适用范围 📌

Part 1 适用于承受恒定幅值单轴正弦载荷的非谐振单轴动态试验系统（如电液伺服疲劳试验机、电磁谐振式除外）；标准明确不适用于谐振式试验机，也不应作为谐振试验机的规范引用。Part 2 规定用于 Part 1 的校准装置仪器（力传感器及其放大器、数据采集系统）的直流与交流校准。

二、校准原理与转换函数 🔧

Part 1 的校准原理是：对试件施加已知的恒定幅值单轴正弦力，同时记录试验系统指示的力幅，建立二者关系。

• 真实力幅：由经过校准的力传感器（校准装置）直接测量试件所受的真实力。
• 指示力幅：由试验系统自身的力传感器与控制回路指示的力幅。
• 转换函数：把指示力幅转换为真实力幅的数学关系（Figure 1），用于修正试验系统读数。
• 校准包络：在不同频率与不同力幅下确定的转换函数变化范围（Figure 2），用于评定试验系统的动态响应能力。

校准需在多个频率点与多个力幅水平下进行，以覆盖试验系统的工作范围。标准规定了一般要求（General requirements）、校准程序（Procedure）与结果计算（Calculation of results），并要求在报告中给出转换函数与校准包络。

三、校准装置仪器仪表校准（Part 2）🔥

Part 2 规定用于 Part 1 校准的仪器仪表的直流与交流校准方法：

• 直流校准：对力传感器、放大器与数据采集系统进行静态/直流增益与线性度校准。
• 交流校准：在交流载荷下确定仪器仪表对正弦信号的幅值与相位响应（Figure 1，AC 校准波形）。
• 校准频率内容：附录 A 给出校准频率的谱分析（功率谱密度）示例，如 59 Hz、50 Hz 正弦载荷信号及其在 DC～2.5 kHz 或 DC～500 Hz 范围的频谱，用于确认仪器带宽足够。
• 校准报告：给出交流校准波形表（Table 1）与校准报告要求。

只有校准装置仪器经直流与交流校准合格，其测得的”真实力幅”才具有计量可信度，进而保证 Part 1 转换函数的准确性。

四、校准实施与结果处理 📏

实施动态力校准的一般流程包括：

• 准备：确认试验系统与校准装置状态、安装试件与传感器，设定试验参数。
• 加载：按恒定幅值单轴正弦载荷施加多级力幅与多级频率。
• 采集：同步采集校准装置真实力与系统指示力信号。
• 计算：由采集数据计算各频率/力幅下的转换函数与校准包络。
• 报告：出具校准报告，注明校准范围、不确定度与再校准建议（Annex A 给出再校准指导）。

标准规定校准结果应包含转换函数、校准包络、校准频率点与力幅水平，并给出不确定度评定与再校准周期建议。

五、工程实践应用 🛠️

• 🔍 疲劳试验：对材料/构件进行疲劳试验前，先用 BS 7935-1 校准试验机动态力，确保试验载荷准确。
• 🔧 设备验收：新购或大修后的动态试验机须做动态力校准与验证，确认符合合同性能。
• 📊 计量溯源：把试验机力值溯源到国家力基准，动态力校准是其关键环节。
• 📋 周期校准：按标准建议的再校准周期定期校准，防止长期使用后传感器漂移与系统性能退化。

六、常见问题解答 ❓