JJF 2328.1-2025 静力单轴试验机校准规范 第1部分：力值部分

　　中华人民共和国国家计量技术规范

JJF2328.1—2025

静力单轴试验机校准规范

第1部分:力值部分

CalibrationSpecificationforStaticUniaxialTestMachines—Part1:Force

2025-11-05发布2026-05-05实施

国家市场监督管理总局 发布

归口单位:全国力值硬度重力计量技术委员会

主要起草单位:山东省计量科学研究院

中国计量科学研究院

新疆维吾尔自治区计量测试研究院

参加起草单位:兹韦克罗睿试验机科技(上海)有限公司

济南鑫光试验机制造有限公司

济南中路昌试验机制造有限公司

本规范委托全国力值硬度重力计量技术委员会负责解释

JJF2328.1—2025

本规范主要起草人:

李万升(山东省计量科学研究院)

胡 刚(中国计量科学研究院)

张福平(新疆维吾尔自治区计量测试研究院)

参加起草人:

赵玉成(山东省计量科学研究院)

黄伟军[兹韦克罗睿试验机科技(上海)有限公司]

王建国(济南鑫光试验机制造有限公司)

孙云海(济南中路昌试验机制造有限公司)

1

JJF2328.1—2025

目 录

引言……………………………………………………………………………………… (Ⅱ)

1 范围…………………………………………………………………………………… (1)

2 引用文件……………………………………………………………………………… (1)

3 符号及定义…………………………………………………………………………… (1)

4 概述…………………………………………………………………………………… (2)

5 计量特性……………………………………………………………………………… (2)

5.1 测力系统的特性值………………………………………………………………… (2)

5.2 试验机压板………………………………………………………………………… (3)

6 校准条件……………………………………………………………………………… (3)

6.1 环境条件…………………………………………………………………………… (3)

6.2 测量标准及其他设备……………………………………………………………… (3)

7 校准项目和校准方法………………………………………………………………… (3)

7.1 总则………………………………………………………………………………… (3)

7.2 校准前的准备……………………………………………………………………… (4)

7.3 测力系统特性值的校准…………………………………………………………… (4)

7.4 试验机压板的检验………………………………………………………………… (7)

8 两台标准测力装置的一致性验证…………………………………………………… (7)

9 校准结果……………………………………………………………………………… (7)

10 复校时间间隔……………………………………………………………………… (8)

附录A 试验机校准原始记录………………………………………………………… (9)

附录B 静力单轴试验机测力系统测量不确定度评定……………………………… (11)

Ⅰ

JJF2328.1—2025

引 言

JJF1071—2010 《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001—2011 《通用计量术语及

定义》、JJF1059.1—2012 《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制订工作

的基础性系列规范。

本规范制定中修改采用ISO7500-1 (第5版):2018 《金属材料 静力单轴试验机

的校准和检验 第1部分:拉力、压力试验机测力系统的校准和检验》(Metallicmaterials—

Calibrationandverificationofstaticuniaxialtestingmachines—Part1:Tension/

compressiontestingmachines—Calibrationandverificationoftheforce-measuringsystem)

。

本规范为首次发布。

Ⅱ

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静力单轴试验机校准规范

第1部分:力值部分

1 范围

本规范适用于静力单轴试验机(以下简称试验机)力值部分的校准。

2 引用文件

本规范引用了下列文件:

JJG144标准测力仪 检定规程

ISO7500-1 (第5版):2018金属材料 静力单轴试验机的校准和检验 第1部分:

拉力、压力试验机测力系统的校准和检验(Metallicmaterials—Calibrationandverification

of static uniaxial testing machines—Part 1: Tension/compression testing

machines—Calibrationandverificationoftheforce-measuringsystem)

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(包括所有的修改单)适用于本规范。

3 符号及定义

符号及其单位、定义见表1。

表1 符号及其单位、定义

符号单位定义

a % 试验机力指示装置的相对分辨力

aF % 试验机力施加力点的力指示装置的相对分辨力

aZ % 试验机在零点的力指示装置的相对分辨力

b % 试验机测力系统的示值重复性

ba1 % 对一个给定级别试验机的b 的允许值

E % 进程力的平均相对误差评估值

E' % 回程力的平均相对误差评估值

f0 % 试验机测力系统的零点相对误差

F N 标准测力装置进程指示的力的示值

F' N 标准测力装置回程指示的力的示值

FC N 用于补充测量最小量程时标准测力装置进程指示的一组力的示值

Fi N 被校试验机力指示装置显示的进程试验力

F'i N 被校试验机力指示装置显示的回程试验力

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表1 (续)

符号单位定义

F N 几次测量中力的同一测量点F 的算术平均值

Fic N 被校试验机最小测量范围补充测量时力指示装置的进程示值

Fi0 N 试验力回零后,被校试验机力指示装置的残余示值

FN N 试验机力指示装置在校准范围内的最大值

q % 试验机力测量装置的平均示值相对误差

qi % 试验机力测量装置的第i 次测量的示值相对误差

qal % 对于给定级别的q 的允许值

qmax % 每个校准点的q 的最大值

qmin % 每个校准点的q 的最小值

qT1 % 第1套标准测力装置在交叉点检测到的力指示装置相对误差

qT2 % 第2套标准测力装置在交叉点检测到的力指示装置相对误差

r N 试验机力指示装置的分辨力

UT1 % 第1套标准测力装置测量结果的相对扩展不确定度

UT2 % 第2套标准测力装置测量结果的相对扩展不确定度

ν % 试验机测力系统的示值进回程差

4 概述

试验机是由机械或液压系统施加力值,通常包括加力系统、测力系统、变形测量系

统、位移测量系统、控制系统和计算机数据采集系统。主要用于金属、非金属材料的力

学性能试验。

5 计量特性

5.1 测力系统的特性值

表2给出了与试验机级别相对应的力指示装置的各种相对误差、示值重复性和指示

装置的相对分辨力的最大允许值。一个力指示装置校准范围至少在最大力值的

20%~100%。

2

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表2 测力系统特性值

试验机

的级别

最大允许值

%

示值相对误差

q

示值重复性

b

示值进回程差

v

零点相对误差

f0

相对分辨力

a

0.5 ±0.5 0.5 ±0.75 ±0.05 0.25

1 ±1.0 1.0 ±1.5 ±0.1 0.5

2 ±2.0 2.0 ±3.0 ±0.2 1.0

3 ±3.0 3.0 ±4.5 ±0.3 1.5

5.2 试验机压板

5.2.1 试验机压板的平面度应不超过0.01mm/100mm。

5.2.2 试验机压板硬度不低于55HRC。

5.2.3 在不受力的状态下,带有球头和球座的上压板应无明显间隙,且易于调整至3°

的位置。

注:上述技术要求仅供参考,不做合格性判定。

6 校准条件

6.1 环境条件

6.1.1 环境温度:(10~35)℃。

6.1.2 湿度:≤85%RH。

6.1.3 校准应在无影响校准结果的污染、振动、噪声和电磁干扰等环境中进行。

6.2 测量标准及其他设备

6.2.1 标准测力装置:不确定度优于被校试验机示值相对误差的1/3。

6.2.2 分度值为0.1°的倾角仪。

6.2.3 刀口尺。

6.2.4 塞尺。

6.2.5 洛氏硬度计。

7 校准项目和校准方法

7.1 总则

试验机使用的每个测力范围和配用的所有力指示装置均应进行校准。如果试验机使

用可能影响测力系统的辅助装置(指针、记录仪等),按7.3.2.3检验。

如果试验机有几个测力系统,那么每个系统应视为一台试验机,如对双活塞液压式

试验机,应按此处理。

对于具有拉和压两种模式的试验机,如果不使用压向模式,在校准拉向时,标准测

力仪与试验机若采用螺纹连接,那么校准该标准测力仪时,也应使用类似的模式(如螺

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纹连接)。

如果试验机有两个试验空间共用一个施力机构和指示装置,例如,上面试验空间的

压力等于下面试验空间的拉力(反之亦然),则可以只对一个试验空间进行校准。证书

上应予以注明。

在试验机上安装拉式标准测力仪时,应使弯曲效应降至最低。

安装压式标准测力仪时,为使压式标准测力仪对中,如果试验机上没有连接球座,

则应在标准测力仪上安装一个带有球形压头的压盘。

7.2 校准前的准备

校准只有在试验机工作正常情况下才能进行。通过目测、手感、操作试验机,检查

移动横梁或夹头的导向部件无明显的磨损或故障,立柱和横梁不应出现松动现象,施力

机构应能平稳地施加力值。对于模拟式指示装置,应检查指针是否在零点附近自由平

衡;对于使用数字式指示装置,应检查一旦低于零点是否立即指示出来,例如通过符号

显示。

标准测力仪应放置足够的时间使其达到稳定的温度。在每次校准操作过程中,实验

室的温度波动应不超过2℃,必要时,应按标准测力装置的要求对读数进行温度修正。

校准开始前,试验机连同安装好的标准测力装置应从零开始至少预施加3次最大试

验力。

7.3 测力系统特性值的校准

7.3.1 相对分辨力

7.3.1.1 模拟式指示装置

度盘上的刻线应均匀一致,指针的宽度应近似等于刻线宽度。指示装置的分辨力r

应为指针宽度与两相邻刻线中心距(刻度间隔)的比值,推荐比值为1∶2、1∶5或

1∶10。需要测定到标度盘分度值的1/10时,刻度间隔应不小于2.5mm。

7.3.1.2 数字式指示装置

在试验机的电动机和控制系统均启动、标准测力仪不受力的情况下,如果数字式指

示装置的示值变动不大于一个增量,则认为其分辨力为一个增量。

7.3.1.3 读数变动

如果读数变动大于一个增量(在标准测力仪不受力,电动机、驱动机构与控制系统

均启动,可测出所有电噪声总和的情况下),则应认为分辨力r 等于变动范围的一半加

上一个增量。

试验机的相对分辨力a 按公式(1)计算:

a=r

Fi×100% (1)

应判定每一校准点的相对分辨力。

7.3.2 力值各种误差及示值重复性

7.3.2.1 应使用下述两种方法之一或组合对测力系统进行校准。

a)对试验机施加由其力指示装置指示的给定力值Fi,记录标准测力仪指示的标准

力值F。

4

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b)对试验机施加由标准测力仪指示的标准力值F,记录试验机力指示装置指示的

力值Fi。

在每一组校准中,所施加的力值没必要严格相同,但应尽可能接近。

7.3.2.2 力的施加

应以递增力进行3组校准,每组校准应至少有5个力值点,并在每个校准范围的

20%~100%范围内近似等间隔分布。如果对低于校准范围上限20%的力值进行校准,

应补充选择校准力值点,每个10倍段(上下限力值之比)至少选择5个力值点,两个

相邻力值校准点之比小于或等于2。例如可近似选择校准范围上限的10%、7%、4%、

2%、1%、0.7%、0.4%、0.2%、0.1%等直到校准范围下限的力值点进行校准。最低

一个10倍段,没必要是一个完整的10倍段,也不需要选择5个校准点。最低校准下限

不低于以下r 的倍数:

———0.5级:400×r;

———1级:200×r;

———2级:100×r;

———3级:67×r。

对于带有自动变换测力范围指示装置的试验机,应在每一分辨力不变化的范围内至

少施加两个力。

每组校准前,需要时将标准测力仪旋转120°,并施加一次预负荷。

每组校准前应调整零点。零点读数应在力完全卸除约30s后读取。按公式(2)计

算出每组校准值的零点相对误差:

f0=Fi0

FN ×100% (2)

7.3.2.3 辅助装置的检验

应根据是否常用机械辅助装置(如指针、记录仪)的情况,选择下述一种方法检验

辅助装置的工作状态和摩擦阻力:

———常用辅助装置的试验机:应连接辅助装置,在所使用的每一测力范围以递增力

进行3组测量;不连接辅助装置,在所使用的最小测力范围以递增力补充一组测量。

———不常用辅助装置的试验机:应不连接辅助装置,在所使用的每一测力范围以递

增力进行3组测量;连接辅助装置,在所使用最小测力范围以递增力补充一组测量。

在上述两种情况下,示值相对误差q 应使用常规的3组测量值计算,示值重复性b

应使用4组测量值计算。

———以试验机指示的力为准进行校准时:

Fi-FC

FC ×100%≤1.5qal (3)

———以标准测力仪指示的标准力值为准进行校准时:

Fic-F

F ×100%≤1.5qal (4)

5

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7.3.2.4 活塞位置影响的检验

对于利用液压传动原理测量试验力的液压式试验机,在所用的最小测力范围进行

3组测量期间,检验活塞处于不同位置时产生的影响。

注:对于双活塞液压式试验机,应视为两个活塞。

7.3.2.5 示值进回程差

示值进回程差只进行一组测量。在同一力级对试验机的进回程差进行校准,先递增

加力,然后再相同力级减力,所用的标准测力装置应按JJG144进行进回程差校准。

a)根据同一力值点,在递增力和递减力时,所得到的差值(见图1),按下式计算

进回程差:

ν=F-F'

F ×100% (5)

b)或者特殊情况下,以标准测力装置的标准力值为准进行校准,并按照公式(6)

计算进回程差:

ν=F'i-Fi

F ×100% (6)

进回程差应该在试验机最小和最大测量范围进行校准。

图1 进回程测量示意图

X ———标准力值;

Y ———试验机指示装置力值读数值。

7.3.2.6 示值相对误差

按照公式(7)、(8)、(9)分别计算每一组校准力值点的示值相对误差。按照公式

(10)计算校准点平均示值相对误差。

q1=Fi1-F1

F1 ×100% (7)

q2=Fi2-F2

F2 ×100% (8)

q3=Fi3-F3

F3 ×100% (9)

q=q1+q2+q3

3 (10)

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注:下标1、2和3表示每个力值点3组校准的读数和计算次数。

7.3.2.7 示值重复性

根据qmax和qmin的差值,按照公式(11)计算每个校准点的示值重复性b:

b=qmax-qmin (11)

7.4 试验机压板的检验

7.4.1 用刀口尺和塞尺在两个相互垂直的方向上检验试验机压板的平面度。

7.4.2 使用洛氏硬度计检验试验机压板硬度。

7.4.3 用倾角仪检验试验机压板的倾斜角度。

8 两台标准测力装置的一致性验证

如校准同一测量范围需要使用两台标准测力装置时,独立地施加相同的力值分别得

到的示值相对误差的差值,按公式(12)进行计算,不超过表2中给出的试验机相应级

别重复性的规定值。如果超过规定值,则更换相应的标准测力装置,直到满足要求。

qT1-qT2 ≤ba1 (12)

作为一种替代的方法,对每台标准测力装置的测量不确定度进行评估,并与校准得

到的每一台标准测力装置示值相对误差的差值进行比较,并按公式(13)进行计算。

qT1-qT2 ≤ U2

T1+U2

T2 (13)

9 校准结果

经校准后的试验机应出具校准证书,校准结果应在校准证书上反映,校准证书应至

少包括以下信息。

a)标题:“校准证书”;

b)实验室名称和地址;

c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);

d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;

e)客户的名称和地址;

f)被校对象的描述和明确标识;

g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的

接收日期;

h)如果与校准结果的有效性或应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;

i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;

j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;

k)校准环境的描述;

l)校准结果及其测量不确定度的说明;

m)对校准规范的偏离的说明;

n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;

o)校准结果仅对被校对象有效的声明;

p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。

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10 复校时间间隔

用户可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔,建议复校时间间隔为1年。

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附录B

静力单轴试验机测力系统测量不确定度评定

B.1 引言

对试验机进行校准时,利用规定的极限值或者读数值可以计算测力系统的不确定

度。一般地说,将校准时得到的示值误差当作已知的固有误差是不进行修正的,如果示

值误差在规定的范围内,则合理地期望估计的相对误差E 在某一区间内,即:E =q±

U ,q 为相对示值误差,U 为扩展不确定度。

B.2 递增力

B.2.1 平均相对误差的估计

试验机指示力的平均相对误差的最佳估计值是相对示值误差q。与该平均相对误差

的最佳估计值相联系的是扩展不确定度U ,按式(B.1)计算:

U =k ×uc=k × Σn

i=1

u2i

(B.1)

式中:

k ———包含因子;

uc ———合成标准不确定度;

u1~un ———相应的标准不确定度。(包括与重复性、分辨力和传递标准相关的标

准不确定度。其他需要考虑的不确定度分量可能还包括施力端部的影

响和操作者的影响。)

B.2.2 重复性

与重复性相关的标准不确定度urep是估计的相对误差平均值的标准偏差,按式

(B.2)计算:

urep = 1 n(n -1)Σn

i=1(qi -q)2 (B.2)

式中:

n ———每一标称力值的读数次数;

qi———标称力值的测量相对误差,%;

q ———标称力值测量相对误差的平均值,%。

B.2.3 分辨力

在试验机每一个力值校准点上,由分辨力引入的不确定度是以下两个分量的方

和根:

在每一个施力点,试验机力指示装置分辨力引入的不确定度分量,由相对分辨力

aF除以2倍的3给出;

在零点,试验机力指示装置分辨力引入的不确定度分量,由相对分辨力aZ 除以

2倍的3给出;

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由分辨力引入的总不确定度,按式(B.3)计算:

ures= aF

2 3

?? ???

?? ???

2

+ aZ

2 3

?? ???

?? ???

2 (B.3)

B.2.4 传递标准

与传递标准相关的标准不确定度ustd,按式(B.4)计算:

ustd= u2

cal+A2+B2+C2 (B.4)

式中:

ustd ———相应传递标准的校准不确定度;

A 、B 和C ———分别为温度、漂移和多项式曲线的线性近似的影响分量。

B.2.5 扩展不确定度

考虑了所有相关的标准不确定度以后(包括上面提到的其他影响分量),将合成不

确定度uc乘以包含因子k 即得到扩展不确定度U 。尽管k 也可用有效自由度计算,但

推荐取k=2。

估计的平均相对误差E,可以合理地期望位于下式区间之内:

E=q±U (B.5)

由此得到的平均力值可用下式表示:

F≈Fi-Fi(q±U) (B.6)

B.3 递减力

对于递减力,合成不确定度u'c

是通过计算不确定度分量q 和v 得出的。假设不确

定分量v 与递增力时的示值误差q 的不确定度分量相同。合成不确定度u'c

可以按下式

进行估计:

u' c= 2×uc (B.7)

合成不确定度u'c

乘以包含因子k 得到扩展不确定度U'。估计的平均相对误差E',

可以合理地期望位于下式区间之内:

E'=(q+ν)±U' (B.8)

式中:

q ———递增力时的相对示值误差;

ν ———进回程相对误差。

由此得到的平均递减力值F'可用公式表示:

F'≈F'i-F'i[(q+ν)±U')] (B.9)

B.4 示例

———指示力为100.0kN,分辨力为0.5kN;

———测量的递增力(第1~3次):100.1kN,100.8kN和100.9kN;

———测量的递减力(第4次):99.5kN;

———1级传递标准(ustd=0.12%);

———无明显的漂移、温度和安装方面的影响;

———无明显的施力端部或操作者的影响;

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———相对示值误差q=-0.60%,满足1级要求;

———示值重复性b=0.80%,满足1级要求;

———进回程差v=+1.39%,满足1级要求;

———相对分辨力a=0.50%,满足1级要求;

———urep=0.25% (估计的误差平均值的标准偏差);

———ures=0.2% (分辨力的标准不确定度);

———ustd=0.12% (传递标准校准的标准不确定度);

———uc=0.34% (urep、ures和ustd合成的方和根);

———u' c=0.48% (递增力和递减力分量合成的方和根);

———U =0.68% (合成不确定度与k=2的乘积);

———U'=0.96% (递增力和递减力合成不确定度与k=2的乘积);

———E=(0.60±0.68)% (递增力时平均误差的期望区间);

———F≈[Fi-Fi(0.60±0.68)]kN (递增力时平均力值的期望区间);

———E'=(-0.60+1.39±0.96)%=(0.79±0.96)% (递减力时平均误差的期望

区间);

———F'≈[F'i-F'i(0.79±0.96)]kN (递减力时平均力值的期望区间)。

注:上述步骤只导出了试验机校准过程中得到的平均示值误差的不确定度,未给出校准过程中

与单次施加力相关联的不确定度,也不代表试验机以后使用过程中考虑更多其他因素引入的不确定

度(如试样的同轴度、温度漂移、夹具等)。

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