液壓千斤頂測量不確定度的評定方法

黃瑩

【摘 要】液壓千斤頂主要由油泵、油室、儲油腔、搖把、活塞、油閥等部分組成，是一種構造簡單、便于攜帶、重量輕、移動方便的小型起重設備，主要用以起升重物，得到廣泛的應用。另外，在大量的實踐操作中證明，液壓千斤頂還具有工作平穩、結構緊湊、自鎖作用等優勢，這也是被廣泛應用的主要原因。當然，液壓千斤頂在使用過程中具有起升速度慢、起重高度受限等缺點，在應用過程中需要結合實際的情況盡量規避其缺點。

【關鍵詞】液壓千斤頂 不確定度 評定方法

液壓千斤頂在工作的過程中，需要注意的是承載的負荷不能超出其負載能力，避免對液壓千斤頂造成損壞或是影響測量的準確性。在近些年來，作者通過對液壓千斤頂大量工作情況的分析中發現，液壓千斤頂經常會出現測量不確定度的現象，而引起不確定度的因素有很多，其主要來源于標準器、溫度變化、檢定重復性等，為了提高液壓千斤頂測量質量，必須對不確定度分量進行評定，對此，本文主要對壓千斤頂測量不確定度的評定方法進行分析。

1 液壓千斤頂測量不確定度的主要來源

液壓千斤頂是一種簡單的起重設備，并有著測量的功能[1]。但是，就當今液壓千斤頂的使用情況來看，存在測量不確定度的現象，如，測量過程中的系統效應、隨機效應測量產生的不確定度，另外，在對數據進行處理的過程中，也可能因為修約的原因而導致測量出現不確定度的現象，嚴重影響到液壓千斤頂的使用效率。

在對液壓千斤頂分析檢定的過程中，發現引起液壓千斤頂測量不確定度的來源主要有以下幾方面：①一般情況下，液壓千斤頂的工作環境需要在規定條件下運行，而且還要確保工作位置在標準的狀態下，在對液壓千斤頂進行檢定的過程中發現，即使工作環境以及工作狀態都滿足規定要求，但卻存在重復性引入標準的現象，從而引起不確定度分量的出現。②在對液壓千斤頂示值進行估算的過程中，如果估算不準確的話，將會引起液壓千斤頂測量出現不確定度分量。③在工作環境以及工作位置狀態都滿足規定標準的情況下，如果應變式標準測力儀出現問題的話，也會引起液壓千斤頂測量不確定度分量的發生。④液壓千斤頂工作環境出現變化，如，溫度的變化等，會造成液壓千斤頂測量出現不確定度的情況。

通過以上的分析了解到，液壓千斤頂在使用的過程中，可能受到多方面因素的影響而出現不確定度分量，再加上引起不確定度分量來源發生的模糊性、隨機性的原因，使得，液壓千斤頂測量時無法確定有哪些原因而導致液壓千斤頂不確定度的發展，同時也不能正確評定不確定度的來源，從而對液壓千斤頂的使用效率造成直接的影響[2]。

2 液壓千斤頂測量不確定度的評定方法

2.1 標準器引入的不確定度分量

液壓千斤頂在使用的過程中，經常會因為標準器而引入不確定度分量，針對標準器引入不確定度分量的評定方法需要結合標準器的實際工作狀態進行研究分析[3]。如果按照依據規程的話，標準設備應采用0.3級或0.3級以上的應變式標準測力儀，同時，要保證液壓千斤頂測量需要在標準工作位置狀態下以及規定的工作環境條件下運行，在對應變式標準測力儀引入不確定度分量的調查來分析，在U=0.3%且k=2.58的話，分布服從正態分布，經查JJF1059-1999中的表2，再結合活塞面積0.1m2，以及C1=10、指示器指示值為10MPa的情況下，液壓千斤頂標準不確定度分量U-1如下：

U-1=C1 =0.029MPa

2.2 環境溫度變化引入不確定度分量的評定方法

通過以上對液壓千斤頂測量不確定度的主要來源分析得知，在環境溫度發生變化時，對液壓千斤頂測量也會帶來不確定度分量，環境溫度的變化主要包括油溫的變化、室溫的變化，對環境溫度變化引入不確定度分量的評定方法主要從這兩方面進行[4]。作者在對本次的評定過程中，由于室內溫度的變化極小，而受到室內溫度所引起的液壓千斤頂測量不確定度分量幾乎可以忽略不計，因此，本次對溫度變化引入不確定度分量的評定主要針對油溫變化進行評定。

一般情況下，液壓千斤頂在正常使用的過程中，油溫必須按照規定要求控制在一定溫度范圍內，大多都是將油溫控制在20℃至30℃之間，為了有效的對油溫變化引入不確定度分量進行評定，在這里主要取油溫的上限溫度30℃進行計算。根據以上提到的相關信息，油溫變化下引入的不確定度分量評定標U-2準如下：

U-2= MPa=0.053MPa

2.3 檢定重復性引入不確定度分量的評價方法

檢定重復性是引入液壓千斤頂測量不確定度分量的重要來源之一，而且，檢定重復性的多發性也比較高，因此，在低液壓千斤頂測量不確定度分量評定的過程中，必須將檢定重復性因素的評定重視起來[5]。一般情況下，液壓千斤頂在規定工作環境以及標準的工作位置狀態下運行的過程中，如果在對液壓千斤頂檢查的過程中發現存在檢定重復性引入標準不確定度分量的話，可以從檢定重復性測量的數據中進行分析和評定，主要采用統計分析的方式來對其進行評定，并設檢定重復性引入的不確定度分量為U-3。

例如，在對一臺液壓千斤頂進行重復檢定時，在100KN處得出以下一組數據：

9.8（MPa） 9.8（MPa） 9.7（MPa）

=9.8

那么，在采用極差計算法來進行標準差試驗的公式如下：

k=R/C=（9.8-9.7）/1.64=0.061

U-3=k/ =0.028MPa

通過以上對三種引入液壓千斤頂測量不確定度分量的評價方法中分析了解到，雖然液壓千斤頂在測量過程中極易出現測量不確定度的現象，但通過以上對測量不確定度分量的評價指標來看，可以有效的分析出不確定度分量標準，并將多種標準合計來計算機整體的不確定度，從而保證液壓千斤頂使用的有效性。標準不確定度分量評定表如下（如表1所示）

表1 標準不確定度分量評定表

符號 測量結果的分布 不確定度來源 標準不確定度分量

U-1 正態 標準器 0.029

U-2 均勻 溫度變化 0.053

U-3 均勻 檢定重復性 0.028

通過表1的分析中可以計算合成標準不確定度如下：

U-C= =0.067MPa

那么，相對應的標準不確定度為：

U-crel=0.067/9.8=0.68%

通過以上對液壓千斤頂測量不確定度的評價分析結果來看，液壓千斤頂測量整體不確定度標準滿足測量要求[6]。

3 結語

綜上所述，隨著液壓千斤頂應用越來越廣泛，對液壓千斤頂測量結果的質量要求也越來越高，如果測量結果出現誤差的話，將會對整個測量質量造成影響。就當今液壓千斤頂測量情況來看，由于受到多種不確定度因素的影響，使得液壓千斤頂的測量準確率以及質量一直不高。通過本文對液壓千斤頂測量不確定度評定方法的分析，作者結合自身多年工作經驗，以及自身對液壓千斤頂測量的了解，主要對現階段液壓千斤頂測量不確定度的主要來源進行剖析，同時，也從標準器引入的不確定度分量、環境溫度變化引入不確定度分量的評定方法、檢定重復性引入不確定度分量的評價方法進行分析，并通過標準不確定度分量評定表來計算合成標準不確定度，以此來確定液壓千斤頂測量不確定度分量是否符合測量要求。希望通過本文的分析，對提升液壓千斤頂測量質量給予一定的幫助。

參考文獻：

[1]付昌林，唐勇.預應力張拉施工用液壓千斤頂裝置校準不確定度評估（一）[J].實用測試技術，2012（02）.

[2]王承忠.測量不確定度基本原理和評定方法及在材料檢測中的評定實例 第一講 測量不確定度的基本原理和定義[J].理化檢驗（物理分冊），2013（09）.

[3]李慎安.JJF 1059—1999《測量不確定度評定與表示》討論之十六 不確定度評定中重復性限與復現性限的應用[J].工業計量，2013（02）.

[4]倪育才.測量不確定度理解與應用（七） 關于測量不確定度的基本概念[J].中國計量，2014（01）.

[5]劉自雄，曹恩華，杜永深.穿心式帶載升降液壓千斤頂研制成功[J].建設機械技術與管理，2013（05）.

[6]陳翔.液壓千斤頂示值誤差測量結果的不確定度評定[J].科學咨詢（科技管理），2011（08）.