《钢化玻璃表面应力检测仪器校准规范》编写说明

《钢化玻璃表面应力检测仪器校准规范》编写说明
一、工作概况
本校准规范用于“钢化玻璃表面应力检测仪”系统是否符合
GB/T 18144-2000《玻璃应力测试方法》中的测试装置的计量校准。

“钢化玻璃表面应力检测仪”是一种主要用于测量钢化玻璃表面应力值得专用仪器。

制定《钢化玻璃表面应力检测仪器校准规范》提高了测量钢化玻璃表面应力值的准确性，从而保障评估玻璃钢化后的各项性能的准确性。

同时对玻璃深加工行业中钢化玻璃板块表面应力有明确的统一标准。

本规范制定任务由工信部以工信厅科[2017]56号文下达，计划号JJFZ（建材）007-2017，技术归口单位是中国建筑材料联合会，主要起草单位是中国建材检验认证集团股份有限公司。

编制过程中，国家安全玻璃及石英玻璃质量监督检验中心、福耀汽车玻璃集团、哈尔滨哈飞汽车玻璃有限责任公司，北京天誉科技有限公司等多家单位参与规范制定工作；参与编制的成员比较广泛，包括计量科研机构、专业检测机构和生产企业等，充分考虑了本规范的行业属性、计量特点。

本规范于2017年7月启动，主要工作过程如下：
2017年8-12月，编制组针对GB/T 18144-2008《玻璃应力测试方法》以及相关文件，论文和资料进行详细研究工作。

确定《钢化玻璃表面应力检测仪器校准规范》的编制框架。

2018年1-5月编制
组联系了福耀汽车玻璃集团、哈尔滨哈飞汽车玻璃有限责任公司，北京天誉科技有限公司等多家机构针对本次《钢化玻璃表面应力检测仪器校准规范》的编制工作提出建议。

2018年5月至12月编制组开始校准规范的编写工作。

期间编制组依托国家安全玻璃及石英玻璃质量监督检验中心在钢化玻璃方面的检测技术优势。

对《钢化玻璃表面应力检测仪器校准规范》规范的校准过程进行了实际校准模拟，确保校准方法的准确性和可操作性，并针对国家安全玻璃及石英玻璃质量监督检验中心给予的相关意见进行了修改。

2019年1月编制组将《钢化玻璃表面应力检测仪器校准规范》的征求意见稿通过邮件方式发给了福耀汽车玻璃集团、哈尔滨哈飞汽车玻璃有限责任公司，北京天誉科技有限公司等单位征求意见。

2019年3月至4月编制组根据反馈的意见，对《钢化玻璃表面应力检测仪器校准规范》征求意见稿进行了修改。

并完成《钢化玻璃表面应力检测仪器校准规范》送审稿。

二、相关技术背景
钢化玻璃的表面应力是检验钢化玻璃安全性的重要指标，如果钢化玻璃表面应力不能准确性地测量，就不能准确地判断钢化玻璃自身承载能力，抗风压性,寒暑性,冲击性等；从而不能保障钢化玻璃的安全性，导致人在使用这类安全玻璃过程中的危险可能性增大。

根据应力的定义：物体由于外因（受力、湿度、温度场变化等）而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外
因的作用，并试图使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置。

对玻璃施加外力使其弯曲，对应施加力的变化，其应力值随之变化。

利用其原理来检验应力检验仪器的准确性。

三、编写的目的、依据、原则、主要计量特性
1.目的、依据和原则
介于“钢化玻璃表面应力检测仪器”的测量模式，目前没有相应的计量规程，现有的校准方法是校准玻璃标准样片，利用标准样片来检验表面应力仪器的准确性；这样就没有相应的合理的数据来确定表面应力仪器测量的准确性以及相关指标的不确定度。

造成仪器所测量的表面应力值的不确定性极大，从而导致钢化玻璃安全性能不确定性极大。

本次《钢化玻璃表面应力检测仪器校准规范》的编制将会对钢化玻璃表面应力检测仪器的校准工作起到统一标准作用，并将更加准确地指导钢化玻璃表面应力的测量。

编制本规范中，主要依据了下列文献：JJF 1071-2010 国家计量校准规范编写规则；JJF 1001-2011 通用计量术语及定义；JJF 1059.1-2012 测量不确定度评定与表示；JJF 1094-2002 测量仪器特征评定；GB/T 18144-2008玻璃应力测试方法。

编制原则是，测量技术符合GB/T 18144-2008玻璃应力测试方法的规定，具有合理性和可行性，钢化玻璃表面应力检测仪器的相关测量校准数据能够溯源到国家基准。

2.校准原理
校准原理如下：
表面应力仪器主要有光源、高折射率棱镜、望远物镜系统、测微目镜构成，仪器的构造如图1所示：
图1 表面应力仪器的光学系统
GB/T 18144-2008《玻璃应力测试方法》中测试原理如下：由于玻璃具有光弹效应。

存在应力的玻璃变为光学各向异性。

当偏振光通过存在应力的玻璃传播时，沿最大和最小主应力振动的光线折射率不同。

利用浮法玻璃表面锡扩散层的光波导效应来进行测量。

从光源（白炽灯）发出的发散光经过狭缝，由高折射率柱面棱镜汇聚后变成平行光，通过调节光源位置，使一束平行光以临界角入射支玻璃与棱镜的交界面，由于玻璃表面存在应力，光线分解成为两个振动面相互垂直的矢量光，这两束光在浮法玻璃的锡扩散层中传播速度是不同的，因此以不同的全反射角折射到棱镜。

从棱镜射出的光经反射镜反射进入干涉滤光片，由望远物镜系统聚焦，再经过分析镜后在分划板呈像
而形成一个明暗台阶图像。

通过测微目镜可以精确测量台阶的高度。

两种光形成的台阶的高度差与表面应力成正比。

根据应力的定义：物体由于外因（受力、湿度、温度场变化等）而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并试图使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置。

得到结论玻璃在受外力的作用时，应力是随之变化的。

根据此原理来检验钢化玻璃表面应力检测仪器在测量玻璃受到外力时表面应力变化的准确性。

校准设备采用专用砝码（或相同允差的质量砝码），几何测量标准装置，游标卡尺。

3.主要计量特性
主要计量技术特性是测量钢化玻璃表面应力值，法定计量单位为兆帕（MPa）。

校准项目和主要校准器具见下表：
计算常数校准
校准方法如下图
使用试验机或者砝码以十个相等的增量增加施加力（砝码按左右作标记）
对于每个增量加载，包括初值，重复读数至少三次，并获得平均值，得到仪器的读数，如下表：
中国建材检验认证集团股份有限公司
标准编制组
2019年4月10日。