夏 康

(水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心，江苏南京 210012)

1 序言

GB/T13606-2007《土工试验仪器岩土工程仪器振弦式传感器通用技术条件》是我国关于振弦式传感器技术领域出台的首个产品国家标准，其颁布实施至今已超过六年了，客观地讲，该标准对统一行业内外各种振弦式产品专业技术的要求发挥了一定作用。但不可否认的是由于种种历史原因，该标准自身也因为存在着不少缺陷而引起一些争议，在此，笔者就此提出了一些自己的技术见解和体会，希望对该标准在今后的修订中能够得以完善。

2 主要技术缺陷

2.1 术语定义方面

该标准有关术语定义方面和现行的传感器国标的定义不协调。GB/T 13606-2007在术语方面基本延续了GB/T 13606-1992版标准的术语及定义，由于传感器技术及计量测试技术的发展，其术语也有了比较大的变化，但是GB/T 13606-2007版的标准却没有对此予以体现，这不能不说是很遗憾的事情。具体来说:体现在分辨力、不重复度、非线性度这几个术语，和现行的传感器标准并不一致。

(1)分辨力指的是传感器在规定测量范围内可能检测出的被测量的最小变化量，它是一个带有量纲的绝对量概念。传感器的分辨力是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说，如果输入量从某一非零值缓慢地变化，当输入变化值未超过某一数值时，传感器的输出不会发生变化，即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的;只有当输入量的变化超过分辨力时，其输出才会发生变化。通常传感器在满量程范围内各点的分辨力并不相同，因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的最大变化值作为衡量分辨力的指标。上述指标若用满量程的百分比表示，则称为分辨率。而在标准中，无论是该指标的定义还是计算方法都和此定义矛盾，如果按照标准中的定义的话，不应叫做分辨力，而应叫做分辨率更恰当。

(2)不重复度这个词如果从其在GB/T 13606-2007中的定义来看和GB/T18459-2001《传感器主要静态性能指标计算方法》中重复性的定义几乎完全一致，实际上就是重复性;无论是在传感器通用术语标准还是有关计量的规程中都是用重复性来表示连续多次测量所得结果之间的一致性，所以这里似乎没必要为了行业上的习惯用法而重新产生新的术语冲突。

(3)非线性度也是同样的问题，GB/T18459-2001中没有该术语，只有线性度的定义，即:正、反行程实际平均特性曲线相对于参比直线的最大偏差，用满量程输出的百分比来表示;随着参比直线的不同，存在着多种线性度，如端基线性度、零基线性度、最小二乘线性度等。振弦式传感器采用最小二乘直线作为其参比直线，所以其线性度应该属于最小二乘线性度。在GB/T13606-2007中非线性度的定义与GB/T18459-2001线性度的定义完全一样，按照其在标准中的定义及计算方法来看的话，实际上也就是线性度，所以这里似乎应该和传感器的基础标准协调，采用线性度来表示为宜。

注:“不重复度”和“非线性度”过去在我国早期的误差理论研究和相应标准应用领域中，曾一度用“重复性误差”和“直线性误差”来描述，后来因为国家关于误差理论标准的变化和修订，才形成了现在这种表述形式。

2.2 技术要求方面

该标准在有关主要技术要求方面过于放松或偏低，这使得有些条款存在着明显的技术问题，具体如下。

(1)稳定性指标从0.25%FS调到0.5%FS，下降了一倍。稳定性指标是传感器最重要的指标之一，振弦式传感器经过数十年的发展，随着科学技术及工艺的进步，本应跟上国内外科技进步的步伐，缩小和国外先进产品的差距，1992版的标准历经15年后的修订，对此指标也理应做出更严格的规定，但遗憾的是不但没有提高指标，反而将此指标降低了一倍，这不能不说是一大缺憾。

(2)防水密封性指标要求明显偏低。防水密封性是振弦式传感器另一重要的特性指标，振弦式传感器的工作环境一般是安装在水工建筑物的表面，或埋设在水工建筑物的内部监测应力、应变、位移等参数，这就要求传感器在比较恶劣的环境特别是在有一定的水压的情况下，能正常工作;所谓正常工作，指的是在其工作寿命期间能够正常运行，并能保持其精度不变，此外其绝缘性能也应保持不变。这就要求传感器内部及其联接导线在周围具有一定水压的环境下不能进水，作为技术要求，防水密封性指标只要求传感器在水下能正常工作2小时，明显要求过低，满足不了传感器在实际使用中的需要。

2.3 附录A方面

该标准的附录A所给出的技术内容也存在不少问题，具体如下:

(1)缺校准曲线拟合示意图。GB/T13606-1992版的国标里面在计算方法中有一张校准曲线图，这张图里显示了通过最小二乘法拟合的校准曲线及各种技术指标在图上的示意计算方法。振弦式传感器的各项技术指标的计算方法应该说是比较复杂的，很多业内人士都理解得不尽正确，有了图对标准的使用者来说就相对比较容易理解有关最小二乘法的计算方法了，否则只看到计算公式，会很难理解每个指标符号的正确含义，理解发生偏差直接就会导致指标计算的错误。实际上，最好的方法是附上有关的具体计算示例，这样在计算相关技术指标时就不容易产生错误了。但是GB/T13606-2007版的国标却删掉了该图，这样给该标准的使用上带来了一些不便。

(2)拟合公式存在严重问题。工作特性方程有误:作为振弦式传感器最经典的工作特性方程应该是线性拟合方程Pi=kN+C，其拟合采用的直线是最小二乘直线，即:通过最小二乘法率定出工作直线，将这条直线作为传感器的定量关系直线。而标准中的给出的工作特性方程却是Pi=kN+b(Tt－Ti)+C，然后是一系列的技术指标计算方法。按照这个工作特性方程来拟合直线，两个自变量，一个因变量，明显是不可能的。退一步讲，将这个方程用在实际中对温度影响的修正到是有一定的可能性。实际上，在传感器的设计中，设计者就已经考虑到温度影响这一因素，在零件材料选择上，除尽量考虑达到传感器机械结构自身的热平衡外，从结构设计和装配技术上不断地调整零件的几何尺寸和相对固定位置，以取得最佳的补偿结果。这样经过精心设计和严格的生产工艺流程生产出来的传感器在实际使用中也是不需要额外再进行温度补偿的。由此可见，在标准中只需提及用于校准的工作特性方程即可。

3 意见及建议

综上所述，GB/T13606-2007的部分技术内容确实存在着一些问题，本着认真负责和科学求实的精神，笔者希望通过本文的探讨，能够引起标准相关各方的重视，并尽快将该标准纳入水利部的标准制修订计划之中，同时，在组织对该标准的修订中，建议能够与时俱进，及时将近些年振弦式传感器产品制造工艺技术应用技术和科学发展的新成果吸收进来，从而将该标准修订得更为合理及完善。

总之，笔者力图在此抛砖引玉，希望能为该标准未来的修订提供一些有价值的参考意见。

［1］GB/T 18459-2001传感器主要静态性能指标计算方法．中国标准出版社，2007-09-01．

［2］GB/T 7665-2005传感器通用术语．中国标准出版社，2006-02．

［3］GB/T 15406岩土工程仪器基本参数及通用技术条件．中国标准出版社，2007-09-01．

［4］JJF1001-2011通用计量术语及定义．中国计量出版社，2011-07-20．