ISO 376:2004
(Main)Metallic materials — Calibration of force-proving instruments used for the verification of uniaxial testing machines
Metallic materials — Calibration of force-proving instruments used for the verification of uniaxial testing machines
ISO 376:2004 covers the calibration of force-proving instruments used for the static verification of uniaxial testing machines (e.g. tension/compression testing machines) and describes a procedure for classifying these instruments. ISO 376:2004 generally applies to force-proving instruments in which the force is determined by measuring the elastic deformation of a loaded member or a quantity which is proportional to it.
Matériaux métalliques — Étalonnage des instruments de mesure de force utilisés pour la vérification des machines d'essais uniaxiaux
L'ISO 376:2004 a pour objet l'étalonnage des instruments de mesure de force utilisés pour la vérification statique des machines d'essais uniaxiaux (par exemple machines d'essai de traction/compression), et elle décrit une procédure de classification de ces instruments. L'ISO 376:2004 s'applique généralement aux instruments de mesure de force dans lesquels la force est déterminée par la mesure de la déformation élastique d'un élément chargé ou par la mesure d'une grandeur proportionnelle à celle-ci.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 376
Third edition
2004-11-01
Metallic materials — Calibration of
force-proving instruments used for the
verification of uniaxial testing machines
Matériaux métalliques — Étalonnage des instruments de mesure de
force utilisés pour la vérification des machines d'essais uniaxiaux
Reference number
ISO 376:2004(E)
©
ISO 2004
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ISO 376:2004(E)
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope. 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 1
4 Symbols and their designations. 1
5 Principle . 2
6 Characteristics of force-proving instruments.3
6.1 Identification of the force-proving instrument. 3
6.2 Application of force . 3
6.3 Measurement of deflection. 3
7 Calibration of the force-proving instrument. 3
7.1 General. 3
7.2 Resolution of the indicator. 4
7.3 Minimum force. 4
7.4 Calibration procedure. 5
7.5 Assessment of the force-proving instrument . 6
8 Classification of the force-proving instrument.7
8.1 Principle of classification. 7
8.2 Classification criteria. 8
8.3 Calibration certificate and duration of validity. 8
9 Use of calibrated force-proving instruments .9
Annex A (informative) Example of dimensions of force transducers and corresponding loading
fittings . 10
Annex B (informative) Additional information. 17
Bibliography . 20
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ISO 376:2004(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 376 was prepared by Technical Committee ISO/TC 164, Mechanical testing of metals, Subcommittee
SC 1, Uniaxial testing.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 376:1999), which has been technically revised.
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ISO 376:2004(E)
Introduction
No information is currently provided in this International Standard for determining the uncertainty of a
force-proving device or its indicator. An ISO/TC 164/SC 1 working group is currently developing procedures
for determining the measurement uncertainty of force-proving devices. Until such information is provided in
this International Standard, procedures for determining the measurement uncertainty of force-proving devices
can be found in the two first documents listed in the Bibliography.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 376:2004(E)
Metallic materials — Calibration of force-proving instruments
used for the verification of uniaxial testing machines
1 Scope
This International Standard covers the calibration of force-proving instruments used for the static verification of
uniaxial testing machines (e.g. tension/compression testing machines) and describes a procedure for
classifying these instruments.
This International Standard generally applies to force-proving instruments in which the force is determined by
measuring the elastic deformation of a loaded member or a quantity which is proportional to it.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following term and definition apply.
3.1
force-proving instrument
whole assembly from the force transducer through to, and including, the indicator
4 Symbols and their designations
Symbols and their designations are given in Table 1.
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ISO 376:2004(E)
Table 1 — Symbols and their designations
Symbol Unit Designation
b % Relative reproducibility error with rotation
b′ % Relative repeatability error without rotation
F N Maximum capacity of the transducer
f
F N Maximum calibration force
N
f % Relative interpolation error
c
f % Relative zero error
0
a
i — Reading on the indicator after removal of force
f
a
i — Reading on the indicator before application of force
o
r N Resolution of the indicator
v % Relative reversibility error of the force-proving instrument
X — Deflection with increasing test force
X — Computed value of deflection
a
X ′ — Deflection with decreasing test force
X — Maximum deflection from runs 1, 3 and 5
max
X — Minimum deflection from runs 1, 3 and 5
min
X — Deflection corresponding to the maximum calibration force
N
X — Average value of the deflections with rotation
r
X — Average value of deflections without rotation
wr
a
Reading value corresponding to the deflection.
5 Principle
Calibration consists of applying precisely-known forces to the force transducer and recording the data from the
indicator, which is considered an integral part of the force-proving instrument.
When an electrical measurement is made, the indicator may be replaced by another indicator and the
force-proving instrument need not be recalibrated provided the following conditions are fulfilled.
a) The original and replacement indicators have calibration certificates, traceable to national standards,
which give the results of calibration in terms of electrical base units (volt, ampere). The replacement
indicator shall be calibrated over a range equal to or greater than the range for which it is used with the
force-proving instrument and the resolution of the indicator shall be at least equal to the resolution of the
indicator when it is used with the force-proving instrument.
b) The units and excitation source of the replacement indicator should be respectively of the same quantity
(e.g. 5 V, 10 V) and type (e.g. AC or DC carrier frequency).
c) The uncertainty of each indicator (both the original and the replacement indicators), shall not significantly
influence the uncertainty of the whole assembly of the force-proving instrument. It is recommended that
the uncertainty of the replacement indicator should be no greater than 1/3 of the uncertainty of the entire
system.
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ISO 376:2004(E)
6 Characteristics of force-proving instruments
6.1 Identification of the force-proving instrument
All the elements of the force-proving instrument (including the cables for electrical connection) shall be
individually and uniquely identified, e.g. by the name of the manufacturer, the model and the serial number.
For the force transducer, the maximum working force shall be indicated.
6.2 Application of force
The force transducer and its loading fittings shall be designed so as to ensure axial application of force,
whether in tension or compression.
Examples of loading fittings are given in Annex A.
6.3 Measurement of deflection
Measurement of the deflection of the loaded member of the force transducer may be carried out by
mechanical, electrical, optical or other means with adequate accuracy and stability.
The type and the quality of the deflection measuring system determine whether the force-proving instrument is
classified only for specific calibration forces or for interpolation (see Clause 7).
Generally, the use of force-proving instruments with dial gauges as a means of measuring the deflection is
limited to the forces for which the instruments have been calibrated. The dial gauge, if used over a long travel,
may contain large localized periodic errors which produce an uncertainty too great to permit interpolation
between calibration forces. The dial gauge may be used for interpolation if its periodic error has a negligible
influence on the interpolation error of the force-proving instrument.
7 Calibration of the force-proving instrument
7.1 General
7.1.1 Preliminary measures
Before undertaking the calibration of the force-proving instrument, ensure that this instrument is able to be
calibrated. This can be done by means of preliminary tests such as those defined below and given as
examples.
7.1.2 Overloading test
This optional test is described in Clause B.1.
7.1.3 Verification relating to application of forces
Ensure
that the attachment system of the force-proving instrument allows axial application of the force when the
instrument is used for tensile testing;
that there is no interaction between the force transducer and its support on the calibration machine when
the instrument is used for compression testing.
Clause B.2 gives an example of a method that can be used.
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ISO 376:2004(E)
NOTE Other tests can be used, e.g. a test using a flat-based transducer with a spherical button or upper bearing
surface.
7.1.4 Variable voltage test
This test is left to the discretion of the calibration service. For force-proving instruments requiring an electrical
supply, verify that a variation of ± 10 % of the line voltage has no significant effect. This verification can be
carried out by means of a force transducer simulator or by another appropriate method.
7.2 Resolution of the indicator
7.2.1 Analogue scale
The thickness of the graduation marks on the scale shall be uniform and the width of the pointer shall be
approximately equal to the width of a graduation mark.
The resolution, r, of the indicator shall be obtained from the ratio between the width of the pointer and the
centre-to-centre distance between two adjacent scale graduation marks (scale interval), the recommended
ratios being 1:2, 1:5 or 1:10, a spacing of 1,25 mm or greater being required for the estimation of a tenth of the
division on the scale.
A vernier scale of dimensions appropriate to the analogue scale may be used to allow direct fractional reading
of the instrument scale division.
7.2.2 Digital scale
The resolution is considered to be one increment of the last active number on the numerical indicator.
7.2.3 Variation of readings
If the readings fluctuate by more than the value previously calculated for the resolution (with no force applied
to the instrument), the resolution shall be deemed to be equal to half the range of fluctuation.
7.2.4 Units
The resolution, r, shall be converted to units of force.
7.3 Minimum force
Taking into consideration the accuracy with which the deflection of the instrument may be read during
calibration or during its subsequent use for verifying machines, the minimum force applied to a force-proving
instrument shall comply with the two following conditions:
a) the minimum force shall be greater than or equal to:
4 000 × r for class 00
2 000 × r for class 0,5
1 000 × r for class 1
500 × r for class 2
b) the minimum force shall be greater than or equal to 0,02 F .
f
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7.4 Calibration procedure
7.4.1 Preloading
Before the calibration forces are applied, in a given mode (tension or compression), the maximum force shall
be applied to the instrument three times. The duration of the application of each preload shall be between
1 min and 1,5 min.
7.4.2 Procedure
Carry out the calibration by applying two series of calibration forces to the force-proving instrument with
increasing values only, without disturbing the device.
Then apply at least two further series of increasing and decreasing values. Between each of the further series
of forces, rotate the force-proving instrument symmetrically on its axis to positions uniformly distributed over
360° (i.e. 0°, 120°, 240°). If this is not possible, it is permissible to adopt the following positions: 0°, 180° and
360° (see Figure 1).
Figure 1 — Positions of the force-proving instrument
For the determination of the interpolation curve, the number of forces shall be not less than eight, and these
forces shall be distributed as uniformly as possible over the calibration range.
NOTE 1 If a periodic error is suspected, it is recommended that intervals between the forces which correspond to the
periodicity of this error be avoided.
NOTE 2 This procedure determines only a combined value of hysteresis of the device and of the calibration machine.
Accurate determination of the hysteresis of the device may be performed on dead-weight machines. For other types of
calibration machines, their hysteresis should be considered.
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ISO 376:2004(E)
The force-proving instrument shall be pre-loaded three times to the maximum force in the direction in which
the subsequent forces are to be applied. When the direction of loading is changed, the maximum force shall
be applied three times in the new direction.
The readings corresponding to no force shall be noted after waiting at least 30 s after the force has been
totally removed.
NOTE 3 There should be a wait of at least 3 min between subsequent measurement series.
Instruments with detachable parts shall be dismantled, as for packaging and transport, at least once during
calibration. In general, this dismantling shall be carried out between the second and third series of calibration
forces. The maximum force shall be applied to the force-proving instrument at least three times before the
next series of forces is applied.
Before starting the calibration of an electrical force-proving instrument, the zero signal may be noted (see
Clause B.3).
7.4.3 Loading conditions
The time interval between two successive loadings shall be as uniform as possible, and no reading shall be
taken within 30 s of the start of the force change. The calibration shall be performed at a temperature stable to
within ± 1 °C, this temperature shall be within the range 18 °C to 28 °C and shall be recorded. Sufficient time
shall be allowed for the force-proving instrument to attain a stable temperature.
NOTE When it is known that the force-proving instrument is not temperature-compensated, care should be taken to
ensure that temperature variations do not affect the calibration.
Strain gauge transducers shall be energized for at least 30 min before calibration.
7.4.4 Determination of deflection
A deflection is defined as the difference between a reading under force and a reading without force.
NOTE This definition of deflection applies to output readings in electrical units as well as to output readings in length
units.
7.5 Assessment of the force-proving instrument
7.5.1 Relative reproducibility and repeatability errors, b and b′
These errors are calculated for each calibration force and in both cases viz. with rotation of the force-proving
instrument (b) and without rotation (b′), using the following equations:
XX−
max min
b=× 100
X
r
where
XX++X
13 5
X =
r
3
XX−
21
′
b=× 100
X
wr
where
XX+
12
X =
wr
2
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ISO 376:2004(E)
7.5.2 Relative interpolation error, f
c
This error is determined using a first-, second-, or third-degree equation giving the deflection as a function of
the calibration force.
The equation used shall be indicated in the calibration report. The relative interpolation error shall be
calculated from the equation:
XX−
r
a
f=× 100
c
X
a
7.5.3 Relative zero error, f
0
The zero shall be recorded before and after each series of tests. The zero reading shall be taken
approximately 30 s after the force has been completely removed.
The relative zero error is calculated from the equation:
ii−
fo
f=× 100
0
X
N
The maximum relative zero error evaluated should be considered.
7.5.4 Relative reversibility error, v
The relative reversibility error is determined at each calibration, by carrying out a verification with increasing
forces and then with decreasing forces.
The difference between the values obtained for both series with increasing forces and with decreasing forces
enables the relative reversibility error to be calculated using the following equations:
′
XX−
43
v=×100
1
X
3
′
XX−
65
v=×100
2
X
5
v is calculated as the mean value of v
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 376
Troisième édition
2004-11-01
Matériaux métalliques — Étalonnage des
instruments de mesure de force utilisés
pour la vérification des machines
d'essais uniaxiaux
Metallic materials — Calibration of force-proving instruments used for
verification of uniaxial testing machines
Numéro de référence
ISO 376:2004(F)
©
ISO 2004
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ISO 376:2004(F)
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Publié en Suisse
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ISO 376:2004(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et leur signification . 1
5 Principe . 2
6 Caractéristiques des instruments de mesure de force. 3
6.1 Identification de l'instrument de mesure de force. 3
6.2 Application de la force. 3
6.3 Mesure de la déformation. 3
7 Étalonnage de l'instrument de mesure de force. 3
7.1 Généralités. 3
7.2 Résolution de l'appareil indicateur . 4
7.3 Force minimale. 4
7.4 Mode opératoire d'étalonnage . 5
7.5 Caractérisation de l'instrument de mesure de force. 6
8 Classement de l'instrument de mesure de force . 7
8.1 Principe de classement . 7
8.2 Critères de classement. 8
8.3 Certificat d'étalonnage et durée de validité. 8
9 Utilisation des instruments de mesure de force étalonnés. 9
Annexe A (informative) Exemple de dimensions de capteurs de force et de dispositifs de
montage correspondants. 10
Annexe B (informative) Informations complémentaires. 17
Bibliographie . 20
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ISO 376:2004(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 376 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des métaux, sous-comité
SC 1, Essais uniaxiaux.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 376:1999), dont elle constitue une
révision technique.
iv © ISO 2004 – Tous droits réservés
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ISO 376:2004(F)
Introduction
Aucune information n'est actuellement fournie dans la présente Norme internationale pour la détermination de
l'incertitude du dispositif de mesure de force et de son appareil indicateur. Des procédures de détermination
de l'incertitude de mesure des dispositifs de mesure de force sont en cours de développement au sein d'un
groupe de travail de l'ISO/TC 164/SC 1. Jusqu'à ce qu'une telle information soit introduite dans la présente
Norme internationale, des procédures de détermination de l'incertitude de mesure des dispositifs de mesure
de force peuvent être trouvées dans les deux premiers documents de la Bibliographie.
© ISO 2004 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 376:2004(F)
Matériaux métalliques — Étalonnage des instruments de
mesure de force utilisés pour la vérification des machines
d'essais uniaxiaux
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale a pour objet l'étalonnage des instruments de mesure de force utilisés pour
la vérification statique des machines d'essais uniaxiaux (par exemple machines d'essai de
traction/compression) et décrit une procédure de classification de ces instruments.
La présente Norme internationale s'applique généralement aux instruments de mesure de force dans lesquels
la force est déterminée par la mesure de la déformation élastique d'un élément chargé ou d'une grandeur
proportionnelle à celle-ci.
2 Références normatives
Le document de référence suivant est indispensable pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO/CEI 17025, Prescriptions générales concernant la compétence des laboratoires d'étalonnages et d'essais
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, le terme et la définition suivants s'appliquent.
3.1
instrument de mesure de force
ensemble complet allant du capteur de force jusqu'à et y compris l'appareil indicateur
4 Symboles et leur désignation
Les symboles et leur désignation sont donnés dans le Tableau 1.
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ISO 376:2004(F)
Tableau 1 — Symboles et leur désignation
Symbole Unité Désignation
b % Erreur relative de reproductibilité avec rotation
b′ % Erreur relative de répétabilité sans rotation
F N Capacité maximale du capteur
f
F N Force maximale d'étalonnage
N
f % Erreur relative d'interpolation
c
f % Erreur relative du zéro
0
a
i — Indication lue sur l'appareil indicateur après suppression de la force
f
a
i — Indication lue sur l'appareil indicateur avant application de la force
o
r N Résolution de l'appareil indicateur
v % Erreur relative de réversibilité de l'instrument de mesure de force
X — Déformation sous force d'essai croissante
X — Valeur ajustée de la déformation
a
X ′ — Déformation sous force d'essai décroissante
X — Déformation maximale pour les mesures 1, 3 et 5
max
X — Déformation minimale pour les mesures 1, 3 et 5
min
X — Déformations correspondant à la force maximale d’étalonnage
N
X — Valeur moyenne des déformations avec rotation
r
X — Valeur moyenne des déformations sans rotation
wr
a
Valeur de l'indication correspondant à la déformation.
5 Principe
L'étalonnage consiste à appliquer des forces connues avec précision au capteur de force et à relever les
indications de l'appareil indicateur, qui est considéré comme une partie intégrante de l'instrument de mesure
de force.
Dans le cas d'une mesure électrique, l'appareil indicateur peut être remplacé par un autre indicateur, et il n'est
pas nécessaire de réétalonner l'instrument de mesure de force si les conditions suivantes sont remplies.
a) Les appareils indicateurs initial et de remplacement possèdent des certificats d'étalonnage, raccordables
aux étalons nationaux, et qui donnent les résultats de l'étalonnage en termes d'unités électriques de base
(volt, ampère). L'appareil indicateur de remplacement doit être étalonné pour un intervalle identique à ou
plus grand que l'intervalle dans lequel il est utilisé avec l'instrument de mesure de force et la résolution de
l'appareil indicateur doit être au moins égale à la résolution de l'appareil indicateur lorsqu'il est utilisé avec
l'instrument de mesure de force.
b) Il convient que les unités et la source d'alimentation de l'appareil indicateur de remplacement soient
respectivement de la même quantité (par exemple 5 V, 10 V) et du même type (par exemple fréquence
porteuse en courant alternatif ou en courant continu).
c) L'incertitude de chaque appareil indicateur (appareils indicateurs initial et de remplacement) ne doit pas
influencer significativement l'incertitude de l'ensemble complet de l'instrument de mesure de force. Il est
recommandé que l'incertitude de l'appareil indicateur de remplacement ne soit pas supérieure au 1/3 de
l'incertitude du système complet.
2 © ISO 2004 – Tous droits réservés
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ISO 376:2004(F)
6 Caractéristiques des instruments de mesure de force
6.1 Identification de l'instrument de mesure de force
Tous les éléments de l'instrument de mesure de force (y compris les câbles de liaison électrique) doivent être
identifiés de façon individuelle et spécifique, par exemple par le nom du constructeur, le type et le numéro de
série. Pour le capteur de force, la force maximale d'utilisation doit être mentionnée.
6.2 Application de la force
Le capteur de force et ses dispositifs de montage doivent être conçus de façon à permettre une application
axiale de la force, que ce soit en traction ou en compression.
Des exemples de dispositifs de montage sont donnés dans l'Annexe A.
6.3 Mesure de la déformation
La mesure de déformation de l'élément chargé du capteur de force peut être faite par des moyens
mécaniques, électriques, optiques ou autres, d'une exactitude et d'une stabilité appropriées.
Le type et la qualité du système de mesure de la déformation déterminent si l'instrument de mesure de force
est classé uniquement pour des forces d'étalonnage spécifiques ou pour l'interpolation (voir Article 7).
En général, l'utilisation des instruments de mesure de force à comparateurs pour la mesure de la déformation
est limitée aux forces pour lesquelles les instruments ont été étalonnés. Le comparateur, s'il est utilisé sur une
grande course, peut comporter de grandes erreurs périodiques localisées qui engendrent une incertitude trop
grande pour permettre une interpolation entre les forces d'étalonnage. Le comparateur peut être utilisé pour
l'interpolation à condition que son erreur périodique ait une influence négligeable sur l'erreur d'interpolation de
l'instrument de mesure de force.
7 Étalonnage de l'instrument de mesure de force
7.1 Généralités
7.1.1 Mesures préliminaires
Avant d'entreprendre l'étalonnage de l'instrument de mesure de force, il y a lieu de s'assurer que cet
instrument est apte à être étalonné. Cela peut être réalisé à l'aide d'essais préliminaires tels que ceux définis
ci-après et donnés à titre d'exemples.
7.1.2 Essai de surcharge
Cet essai facultatif est décrit à l'Article B.1.
7.1.3 Vérification relative à l'application des forces
On doit s'assurer
que le système de couplage de l'instrument de mesure de force permet une application axiale de la force
dans le cas où l'instrument est utilisé pour des essais de traction;
qu'il n'y a pas d'interaction entre le capteur de force et son appui sur le banc d'étalonnage dans le cas où
l'instrument est utilisé pour des essais de compression.
L'Article B.2 donne un exemple de méthode pouvant être utilisée.
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NOTE D'autres essais peuvent être utilisés, par exemple un essai utilisant un capteur à embase plane avec une
rotule ou une surface d'appui supérieur, sphérique.
7.1.4 Essai sous tension variable
Cet essai est laissé au choix du service d'étalonnage. Pour les instruments de mesure de force nécessitant
une source d'alimentation électrique, on vérifie qu'une variation de ± 10 % de la tension nominale du secteur
n'a pas d'effet significatif. Cette vérification peut être faite à l'aide d'un simulateur du capteur de force ou par
une autre méthode appropriée.
7.2 Résolution de l'appareil indicateur
7.2.1 Échelle analogique
L'épaisseur des traits de la graduation de l'échelle doit être uniforme et la largeur de l'aiguille doit être
approximativement égale à la largeur d'un trait de la graduation.
La résolution, r, de l'appareil indicateur doit être obtenue à partir du rapport de la largeur de l'aiguille à la
distance entre les centres de deux graduations adjacentes de l'échelle (intervalle de l'échelle), les rapports
recommandés sont 1:2, 1:5 ou 1:10, un espacement supérieur ou égal à 1,25 mm étant nécessaire pour
l'estimation d'un dixième de division de l'échelle.
Un vernier de dimensions appropriées à l'échelle analogique peut être utilisé pour permettre une lecture
directe d'une fraction de division de l'échelle de l'instrument.
7.2.2 Échelle numérique
La résolution est considérée être un incrément du dernier chiffre pouvant varier sur l'indicateur numérique.
7.2.3 Fluctuation des indications
Lorsque les indications fluctuent de plus de la valeur précédemment calculée de la résolution (avec aucune
force appliquée à l'instrument), la résolution doit être prise égale à la moitié de l'étendue de la fluctuation.
7.2.4 Unités
La résolution, r, doit être convertie en unités de force.
7.3 Force minimale
En tenant compte de l'exactitude avec laquelle la déformation de l'instrument peut être lue pendant
l'étalonnage ou pendant son utilisation ultérieure lors de la vérification des machines, la force minimale
appliquée à un instrument de mesure de force doit satisfaire les deux conditions suivantes:
a) la force minimale doit être supérieure ou égale à
4 000 × r pour la classe 00
2 000 × r pour la classe 0,5
1 000 × r pour la classe 1
500 × r pour la classe 2
b) la force minimale doit être supérieure ou égale à 0,02F .
f
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7.4 Mode opératoire d'étalonnage
7.4.1 Chargement préalable
Avant l'application des forces d'étalonnage, dans un mode donné (compression ou traction), la force
maximale doit être appliquée trois fois à l'instrument. La durée de chaque chargement préalable doit être
comprise entre 1 min et 1,5 min.
7.4.2 Mode opératoire
L'étalonnage doit être effectué en appliquant, à l'instrument de mesure de force, deux séries de forces
d'étalonnage par valeurs croissantes uniquement sans perturbation du dispositif.
Ensuite, appliquer au moins deux autres séries avec des valeurs croissantes et des valeurs décroissantes.
Entre chacune de ces séries complémentaires de force, l'instrument de mesure de force doit être tourné
symétriquement autour de son axe en des positions réparties d'une manière uniforme sur 360° (c'est-à-dire 0°,
120°, 240°). Dans le cas où cela n'est pas possible, il est permis d'adopter les positions suivantes: 0°, 180° et
360° (voir Figure 1).
Figure 1 — Positions de l'instrument de mesure de force
Pour la détermination de la courbe d'interpolation, le nombre de forces ne doit pas être inférieur à huit, et ces
forces doivent être distribuées aussi uniformément que possible sur le domaine d'étalonnage.
NOTE 1 Si l'on soupçonne une erreur périodique, il est recommandé d'éviter des intervalles entre les forces qui
correspondent à la périodicité de cette erreur.
NOTE 2 Cette procédure détermine seulement une valeur combinée de l'hystérésis du dispositif et du banc
d'étalonnage. Une détermination précise de l'hystérésis du dispositif peut être réalisée sur des machines à poids morts.
Pour les autres types de banc d'étalonnage, il convient de considérer leur hystérésis.
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L'instrument de mesure de force doit être soumis à un chargement préalable, trois fois à la force maximale
dans la direction selon laquelle les forces ultérieures doivent être appliquées. Lorsque la direction
d'application des forces est modifiée, la force maximale doit être appliquée trois fois dans cette nouvelle
direction.
Les indications correspondant à une force nulle doivent être notées après un temps d'attente d'au moins 30 s
après suppression totale de la force.
NOTE 3 Entre chaque série ultérieure de mesures, il convient d'attendre au moins 3 min.
Les instruments avec des parties amovibles doivent être démontés, comme pour l'emballage et le transport,
une fois au moins au cours de l'étalonnage. En général, ce démontage doit être effectué entre la deuxième
série et la troisième série de forces d'étalonnage. La force maximale doit être appliquée à l'instrument de
mesure de force au moins trois fois avant d'appliquer la série suivante de forces.
Avant de commencer l'étalonnage d'un instrument de mesure de force électrique, le signal du zéro peut être
noté (voir l'Article B.3).
7.4.3 Conditions de chargement
L'intervalle de temps entre deux chargements successifs doit être aussi uniforme que possible, et aucune
lecture ne doit être faite moins de 30 s après le début de la modification de force. L'étalonnage doit être
effectué à une température stable à ± 1 °C, cette température doit être comprise entre 18 °C et 28 °C et doit
être enregistrée. Il faut laisser un temps suffisant pour permettre à l'instrument de mesure de force d'atteindre
une température stable.
NOTE Lorsqu'on sait que l'instrument de mesure de force n'est pas compensé thermiquement, il convient de prendre
soin de s'assurer que les variations de température n'affectent pas l'étalonnage.
La mise sous tension des capteurs à jauges de déformation doit être effectuée au moins 30 min avant
l'étalonnage.
7.4.4 Détermination de la déformation
Une déformation est définie comme la différence entre la lecture sous force et la lecture sans force.
NOTE Cette définition de la déformation s'applique aux lectures de sorties exprimées aussi bien en unités électriques
qu'en unités de longueur.
7.5 Caractérisation de l'instrument de mesure de force
7.5.1 Erreurs relatives de reproductibilité, b, et de répétabilité, b'
Ces erreurs sont calculées pour chaque force d'étalonnage et dans les deux cas: avec rotation de l'instrument
de mesure de force (b) et sans rotation de ce dernier (b′), en utilisant les équations suivantes:
XX−
max min
b=× 100
X
r
où
XX++X
13 5
X =
r
3
XX−
21
b′=× 100
X
wr
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où
XX+
12
X =
wr
2
7.5.2 Erreur relative d'interpolation, f
c
Cette erreur est déterminée à partir d'une équation du premier, second ou troisième degré donnant la
déformation en fonction de la force d'étalonnage.
L'équation utilisée doit être indiquée dans le rapport d'étalonnage. L'erreur relative d'interpolation doit être
calculée selon la formule:
XX−
r
a
f=×100
c
X
a
7.5.3 Erreur relative du zéro, f
0
Le zéro doit être enregistré avant et après chaque série d'essais. La lecture du zéro doit être effectuée
environ 30 s après déchargement total.
L'erreur relative du zéro est calculée selon la formule:
ii−
fo
f=× 100
0
X
N
Il convient de considérer l'erreur relative du zéro maximale évaluée.
7.5.4 Erreur relative de réversibilité, v
L'erreur relative de réversibilité est déterminée à chaque étalonnage, en faisant une vérification avec des
forces croissantes puis avec des forces décroissantes.
La différence entre les valeurs trouvées pour les deux séries avec forces croissantes et avec forces
décroissantes permet de calculer l'erreur relative de réversibilité selon les formules suivantes:
XX′ −
43
v=×100
1
X
3
XX′ −
65
v=×100
2
X
5
v est calculée comme la valeur moyenne de v et v :
1 2
vv+
12
v =
2
8 Classement de l'instrument de mesure de force
8.1 Principe de classement
Le domaine pour lequel l'instrument de mesure de force est classé est déterminé en considérant chaque force
d'étalonnage, l'une après l'autre, en commençant par la force maximale et en descendant jusqu'à la plus
faible force d'étalonnage. Le domaine de classement cesse à la dernière force pour laquelle les prescriptions
de classification sont satisfaites.
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L'instrument de mesure de force peut être classé pour des forces spécifiques ou pour l'interpolation.
8.2 Critères de classement
8.2.1 Le domaine de classement d'un instrument de mesure de force doit au moins couvrir le domaine de
50 % à 100 % de F .
N
8.2.2 Pour les instruments classés uniquement pour des forces spécifiques, les critères qui doivent être pris
en considération sont
les erreurs relatives de reproductibilité et de répétabilité;
l'erreur relative du zéro;
l'erreur relative de réversibilité.
8.2.3 Pour les instruments classés pour l'interpolation, les critères suivants doivent être pris en
considération:
les erreurs relatives de reproductibilité et de répétabilité;
l'erreur relative d'interpolation;
l'erreur relative du zéro;
l'erreur relative de réversibilité.
Le Tableau 2 donne les valeurs de ces différents paramètres en fonction de la classe de l'instrument de
mesure de force ainsi que l'incertitude des forces d'étalonnage.
Tableau 2 — Caractéristiques des instruments de mesure de force
Incertitude de la force
Erreur relative de l'instrument de mesure de force d'étalonnage appliquée
k = 2
% %
Classe
de reproductibilité de répétabilité d'interpolation du zéro de réversibilité
b f f v
b′
c 0
00
0,05 0,025 ± 0,025 ± 0,012 0,07 ± 0,01
0,5 0,10 0,05 0,15
± 0,05 ± 0,025 ± 0,02
1 0,20 0,10 0,30
± 0,10 ± 0,050 ± 0,05
2 0,40 0,20 ± 0,20 ± 0,10 0,50 ± 0,10
8.3 Certificat d'étalonnage et durée de validité
8.3.1 Lorsqu'un instrument de mesure de force a satisfait aux exigences de la présente Norme
internationale, au moment de l'étalonnage, l'organisme d'étalonnage doit établir un certificat, conformément à
l'ISO/CEI 17025, comportant au moins les informations suivantes:
a) identification de tous les éléments constitutifs de l'instrument de mesure de force et des dispositifs de
montage, et du banc d'étalonnage;
b) le mode d'application de la force(traction/compression);
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c) que l'instrument satisfait aux exigences des essais préliminaires;
d) la classe et le domaine (ou les forces) de validité;
e) la date et les résultats de l'étalonnage et, lorsque cela est exigé, l'équation d'interpolation;
f) la température à laquelle l'étalonnage a été effectué.
8.3.2 Pour les besoins de la présente Norme internationale, la durée maximale de validité du certificat ne
doit pas dépasser 26 mois.
Un instrument de mesure de force doit être de nouveau étalonné lorsqu'il a été soumis à une surcharge
supérieure à la surcharge d'essai (voir l'Article B.1) ou après une réparation.
9 Utilisation des instruments de mesure de force étalonnés
Les instruments de mesure de force doivent être chargés conformément aux conditions dans lesquelles ils ont
été étalonnés. Des précautions doivent être prises pour éviter que l'instrument ne soit soumis à des forces
supérieures à la force maximale d'étalonnage.
Les instruments classés uniquement pour des forces spécifiques ne doivent être utilisés que pour ces forces.
Les instruments classés pour l'interpolation peuvent être utilisés pour toute force appartenant au domaine
d'interpolation.
Lorsqu'un instrument de mesure de force est utilisé à une température autre que la température d'étalonnage,
la déformation de l'instrument doit être, si nécessaire, corrigée pour tout écart de température (voir
l'Article B.4).
NOTE Une modification du zéro du capteur de force non chargé indique des déformations plastiques dues à une
surcharge du capteur de force. Une dérive permanente à long terme indique l'influence de l'humidité sur la base des
jauges de déformation ou un défaut de collage des jauges de déformation.
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Annexe A
(informative)
Exemple de dimensions de capteurs de force et de dispositifs
de montage correspondants
A.1 Généralités
Afin d'étalonner les capteurs de force sur les machines de force de référence et de faciliter une mise en place
dans l'axe sur les machines d'essai des matériaux à vérifier, les spécifications suivantes concernant la
conception et les dimensions suivantes peuvent être prises en considération.
A.2 Capteurs de force en traction
Afin de faciliter l'assemblage, il est recommandé que les têtes de serrage sur la face soient usinées au
diamètre du noyau sur une longueur d'environ deux filets. Voir Tableau A.1.
Il convient que les trous de centrage utilisés pour la fabrication du capteur de force soient laissés.
Tableau A.1 — Dimensions des capteurs de force de traction
pour des forces nominales supérieures ou égales à 10 kN
Dimension du Largeur
Force (nominale)
Longueur totale Longueur minimale
filetage extérieur ou
maximale b
maximale du filetage
c
des têtes diamètre maximal(e)
de l'instrument
a
de mesure de force
mm mm mm
d
10 kN à 20 kN 500 M20 × 1,5 16 110
d
40 kN et 60 kN 500 M20 × 1,5 16 125
100 kN 500 M24 × 2 20 150
200 kN 500 M30 × 2 25 —
400 kN 600 M42 × 3 40 —
600 kN 650 M56 × 4 40 —
1 MN 750 M64 × 4 60 —
2 MN 950 M90 × 4 80 —
4 MN 1300 M125 × 4 120 —
6 MN 1 500 M160 × 6 150 —
10 MN 1 700 M200 × 6 180 —
15 MN
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.