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
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。
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。
3.1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:
因此,合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
根據(jù)JJF1059-1999測量不確定度評定與表示,取k=2;
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.