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壓力試驗(yàn)機(jī)測量結(jié)果不確定度評定

2015-10-31 11:03陳海濱曾素娣吳郅俊
中國科技縱橫 2015年15期
關(guān)鍵詞:百分表測力試驗(yàn)機(jī)

陳海濱 曾素娣 吳郅俊

(云南省計量測試技術(shù)研究院,云南昆明 650028)

壓力試驗(yàn)機(jī)測量結(jié)果不確定度評定

陳海濱曾素娣吳郅俊

(云南省計量測試技術(shù)研究院,云南昆明650028)

壓力試驗(yàn)機(jī)是力值傳遞的最基本的計量器具之一,廣泛的應(yīng)用于工程建設(shè)領(lǐng)域。依據(jù)JJG139-2014《拉力、壓力和萬能試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程》, 對一臺量程為(0~300)kN,精度等級為1.0級的試驗(yàn)機(jī)的50kN點(diǎn)和300kN點(diǎn)進(jìn)行測量結(jié)果不確定度評定壓力試驗(yàn)機(jī)是工程建設(shè)試驗(yàn)室中最為常見的力學(xué)計量器具,其測量結(jié)果直接影響到工程建設(shè)質(zhì)量。本文以一臺300kN壓力試驗(yàn)機(jī)為例,對壓力試驗(yàn)機(jī)測量結(jié)果誤差進(jìn)行分析,并評定測量結(jié)果的不確定度。

壓力試驗(yàn)機(jī)不確定度評定誤差分析

1 概述

在溫度:23.0℃,相對濕度:69%的實(shí)際測量的環(huán)境下,采用百分表式0.3級標(biāo)準(zhǔn)測力儀,預(yù)壓壓力試驗(yàn)機(jī)三次至額定負(fù)荷后,開始檢定。驅(qū)動試驗(yàn)機(jī)對標(biāo)準(zhǔn)測力儀施加負(fù)荷至測量點(diǎn),以標(biāo)準(zhǔn)測力儀標(biāo)準(zhǔn)力值為依據(jù),在試驗(yàn)機(jī)指示裝置上讀取與標(biāo)準(zhǔn)力值相對應(yīng)的試驗(yàn)機(jī)進(jìn)程顯示值,以試驗(yàn)機(jī)的3次進(jìn)程示值的算術(shù)平均值作為測量結(jié)果,以計算出被測試驗(yàn)機(jī)示值相對誤差及重復(fù)性。

2 數(shù)學(xué)模型

式中:q——試驗(yàn)機(jī)示值相對誤差;

F——標(biāo)準(zhǔn)測力儀示值對應(yīng)的試驗(yàn)力;

F——試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)力示值算術(shù)平均值。

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

3.1測量不確定度的來源

(1)由測量過程中被檢試驗(yàn)機(jī)示值重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量Au;

(2)由標(biāo)準(zhǔn)測力儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量B1u;

(3)由在測量過程中溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量B2u;

(4)由測量人員讀數(shù)誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量B3u;

(5)由被測試驗(yàn)機(jī)指示裝置分辨力引入的不確定度分量B4u。

3.2測量結(jié)果不確定度的評定

3.2.1根據(jù)檢定試驗(yàn)機(jī)時的3次實(shí)際測量數(shù)據(jù),計算出被檢試驗(yàn)機(jī)示值重復(fù)性相對誤差,計算由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量,采用A類評定

50kN時:

試驗(yàn)機(jī)檢定進(jìn)程示值Fi(kN)重復(fù)性相對誤差1 2 3b-F(max-Fmin)F / 50.08 50.02 50.05 0.12%

(注:根據(jù)本次比對細(xì)則JJF1059-2014,查得極差法3次測量時C=1.64)

300kN時:

試驗(yàn)機(jī)檢定進(jìn)程示值Fi(kN)重復(fù)性相對誤差1 2 3b-(Fmax-Fmin)/F 299.58 299.54 299.54 0.013%

3.2.2由所使用的標(biāo)準(zhǔn)測力儀引的標(biāo)準(zhǔn)不確定度B1u

本次測量采用0.3級的百分表式標(biāo)準(zhǔn)測力儀,根據(jù)國家力值檢定系統(tǒng)表中得知,該標(biāo)準(zhǔn)測力儀的擴(kuò)展不確定度rU=0.3%,k=3;故由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

3.2.3在檢定過程中由于溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度B2u

根據(jù)材料試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程,在檢定過程中溫度變化不超過2℃,因百分表式測力儀有彈性體由合金含量不超過7%的鋼材制造時,其溫度系數(shù)K=0.00027/℃,故由此引起的最大誤差,Δ·-ΔtK -0.00027/°C×2°C-0.054%取其半寬,估計為均勻分布,由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

3.2.4由在測量過程中人員讀數(shù)誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度B3u

在材料試驗(yàn)機(jī)的檢定過程中,百分表式標(biāo)準(zhǔn)測力儀由于人員讀數(shù)可能產(chǎn)生0.001mm誤差,對于每個負(fù)荷點(diǎn)可產(chǎn)生的示值誤差為,(iD為每個負(fù)荷點(diǎn)的示值)故由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

3.2.5被檢試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)力指示裝置的分辨力引的標(biāo)準(zhǔn)不確定度B4u

被檢試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)力指示裝置的分辨力r=0.01kN,估計為均勻分布,由此引入的不確定度為:

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

因此,合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

5 擴(kuò)展不確定度

根據(jù)JJF1059-1999測量不確定度評定與表示,取k=2;

6 結(jié)語

本次壓力試驗(yàn)機(jī)檢定示值相對誤差結(jié)果如下:

q(50kN)=+0.10% ,Ur(50kN)=0.25% ,k=2

q(300kN)=-0.15% ,Ur(300kN)=0.20% ,k=2

[1]JJG139-2014《拉力、壓力和萬能試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程》[J].北京:中國計量出版社,2014.

[2]JJF1059-1999.測量不確定度評定與表示.1999.

[3]洪寶林.力學(xué)計量:上冊[M].北京:原子能出版社,2002.

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