電子式萬能試驗機力值示值誤差的不確定度分析

鄒明

摘 要：電子式萬能試驗機可作撕裂、剝離、剪切、彎曲、壓縮、拉伸等試驗，在金屬材料、非金屬材料以及其他材料實驗檢測中具有非常廣泛的應用，具有非常強大的數據處理功能和數據分析能力，并且數據準確度和精確度非常高，能夠進行定期的測量，測量依據為JJG475-2008《電子式萬能試驗機》。文章根據不確定度的原理與方法，并以某300kN電子式萬能試驗機為例，對電子式萬能試驗機的力值示值誤差的不確定進行了詳細的分析，并探析了控制電子式萬能試驗機力值示值誤差的有效措施，希望能夠為實際檢定以及校準工作人員提供一定的參考。

關鍵詞：電子式萬能試驗機；示值誤差；不確定度

前言

電子式萬能試驗機具有操作方便、功能強大以及準確度高等眾多優點，致使其被廣泛的應用于木材、金屬材料、建筑材料以及其他材料的試驗中，并且已經成為用于測量材料力學性能的重要設備。因為電子式萬能試驗機的技術含量相對較高，一些檢定人員并不能夠全面的了解電子式萬能試驗機的內部結構，在應用的過程中會忽視一些影響試驗機準確度的因素。檢定人員在應用電子式萬能試驗機進行材料試驗時，其示值的正確性直接關系到試驗結果的真實性與準確性，甚至會影響產品的質量，必須對電子式試驗機示值誤差的不確定度進行分析，這樣能夠有效的降低實際工作中的測量示值誤差。因此，文章針對電子式萬能試驗機力值示值誤差不確定分析的研究具有非常重要的現實意義。

1 電子式萬能試驗機力值示值誤差不確定度測量的條件與方法分析

1.1 電子式萬能試驗機力值示值誤差不確定度測量的條件分析

（1）環境條件：相對濕度小于80%、溫度介于10℃-35℃之間；（2）測量標準：標準測力儀；（3）測量依據：JJG475-2008《電子式萬能試驗機》；（4）被測對象：電子式萬能試驗機；（5）測定結果的使用：對于符合上述測量條件的結果，可以采用上述不確定度檢定方法。

1.2 電子式萬能試驗機力值示值誤差不確定度測量的方法分析

根據JJG475-2008《電子式萬能試驗機檢定規程》的相關規定，測定電子式萬能試驗機力值示值誤差，是確定電子式萬能試驗機技術指標的主要方法，測定1級電子式萬能試驗機時，應該采用0.3級以及以上的標準測力儀，進行其示值誤差的測定，根據JJG144-2007《標準測力儀檢定規程》的相關規定，文章以一臺300kN電子式萬能試驗機為例，由于該電子式萬能試驗機在20%上重復性變化相對較大，因此選擇該點作為測量點，并進行不確定度估算。在測定電子式萬能試驗機的示值誤差時，如果采用的方法不同，計算公式也不相同，如果以測力儀示值為依據，其示值誤差計算公式表示為：？滓=F1-F2。（公式1），公式中？滓表示電子式萬能試驗機的示值誤差，F1表示測力儀為準，在電子式萬能試驗機上的數值，F2表示測力儀的示值。

2 靈敏系數和方差計算

2.1 靈敏系數計算公式

3 電子式萬能試驗機力值示值誤差的不確定度分析

3.1 根據電子式萬能試驗機示值，進行不確定度分量u1的估算

（1）不確定分量u1.1的估算。不確定度分量u1.1受到重復性的影響，采用上述試驗方法對該300kN電子式萬能試驗機的不確定度進行重復性計算，分別進行了10次測量，結果表示為：10次測量值分別表示為：第1次測量值：60.22；第2次測量值：60.17；第3次測量值：60.30；第4次測量值：60.23；第5次測量值：60.41；第6次測量值：60.45；第7測量值：60.15；第8次測量值：60.25；第9次測量值：60.28；第10次測量值：60.24；10次測量平均值為60.27。

3.2 不確定度分量u2，根據標準測力儀進行估算

不確定分量u2通常采用B類方法進行計算，測力儀估算不確定度為0.15%，選取20%量程為測量點，不確定度分量u2.1=0.05kN；u2.2=0.10kN；u2=0.11kN，通過估算得知自由度v2為50。

3.3 擴展不確定度

Veff為50，p（置信概率）為95%，通過查詢t分布得知kp=2.01，kp取2，擴展不確定度U95=0.24kN，相對擴展不確定度U95rel=0.4%。

4 控制電子式萬能試驗機力值示值誤差的有效措施

（1）定期的對電子式萬能試驗機的檢定環境進行檢查，如果環境條件相對交差，則不能開展電子式萬能試驗機進行檢定工作。

（2）需要定期的將電子式萬能試驗機送至省一級計量技術機構進行保養與維護，以此保證測力儀測定結果的準確性與有效性。對于檢定不合格的電子式萬能試驗機，禁止在以后的測量工作中使用。定期的對測力儀進行保養與維修，杜絕使用穩定性、重復性差以及老化的標準測力儀，以此保證測量值的準確性與真實性。

（3）檢定人員在測定電子式萬能試驗機力值示值誤差的不確定度之前，應該認真的學習計量的法規、法律以及相關標準，對檢定技術進行全面的了解，提高自身的數據分析能力和計量檢定技術水平，并且在實踐工作中總結經驗，對檢定過程中的疑難問題進行分析和討論，并找出導致計量誤差的原因，然后采取有效的措施進行處理，減少甚至是避免出現示值誤差。

5 結束語

總而言之，在采用電子式萬能試驗機進行材料的檢定時，因為不確定度的評定需要考慮眾多因素，并且計算以及分析過程非常復雜，這就要求檢定人員不斷的加強學習，并在實踐的過程中不斷積累經驗，以此提高自身的專業技能水平和素質水平。當然，文章對電子式萬能試驗機示值誤差不確定度的分析可能還存在不足，希望相關研究人員予以批評與指正。

參考文獻

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