壓力試驗(yàn)機(jī)測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

陳海濱 曾素娣 吳郅俊

【摘 要】壓力試驗(yàn)機(jī)是力值傳遞的最基本的計(jì)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(wàn)能試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程》， 對(duì)一臺(tái)量程為（0～300）kN，精度等級(jí)為1.0級(jí)的試驗(yàn)機(jī)的50kN點(diǎn)和300kN點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定壓力試驗(yàn)機(jī)是工程建設(shè)試驗(yàn)室中最為常見(jiàn)的力學(xué)計(jì)量器具，其測(cè)量結(jié)果直接影響到工程建設(shè)質(zhì)量。本文以一臺(tái)300kN壓力試驗(yàn)機(jī)為例，對(duì)壓力試驗(yàn)機(jī)測(cè)量結(jié)果誤差進(jìn)行分析，并評(píng)定測(cè)量結(jié)果的不確定度。

【關(guān)鍵詞】壓力試驗(yàn)機(jī) 不確定度評(píng)定 誤差分析

1 概述

在溫度：23.0℃，相對(duì)濕度：69%的實(shí)際測(cè)量的環(huán)境下，采用百分表式0.3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀，預(yù)壓壓力試驗(yàn)機(jī)三次至額定負(fù)荷后，開(kāi)始檢定。驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀施加負(fù)荷至測(cè)量點(diǎn)，以標(biāo)準(zhǔn)測(cè)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(duì)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(cè)量結(jié)果，以計(jì)算出被測(cè)試驗(yàn)機(jī)示值相對(duì)誤差及重復(fù)性。

2 數(shù)學(xué)模型

式中：——試驗(yàn)機(jī)示值相對(duì)誤差；

——標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀示值對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)力；

——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(píng)定

3.1 測(cè)量不確定度的來(lái)源

（1）由測(cè)量過(guò)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；

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

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

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

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

3.2 測(cè)量結(jié)果不確定度的評(píng)定

3.2.1 根據(jù)檢定試驗(yàn)機(jī)時(shí)的3次實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算出被檢試驗(yàn)機(jī)示值重復(fù)性相對(duì)誤差，計(jì)算由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量，采用A類(lèi)評(píng)定

50kN時(shí)：

試驗(yàn)機(jī)檢定進(jìn)程示值Fi（kN）

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

本次測(cè)量采用0.3級(jí)的百分表式標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀，根據(jù)國(guó)家力值檢定系統(tǒng)表中得知，該標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀的擴(kuò)展不確定度=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(guò)程中由于溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

根據(jù)材料試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程，在檢定過(guò)程中溫度變化不超過(guò)2℃，因百分表式測(cè)力儀有彈性體由合金含量不超過(guò)7%的鋼材制造時(shí)，其溫度系數(shù)K=0.00027/℃，故由此引起的最大誤差，取其半寬，估計(jì)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(cè)量過(guò)程中人員讀數(shù)誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

在材料試驗(yàn)機(jī)的檢定過(guò)程中，百分表式標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀由于人員讀數(shù)可能產(chǎn)生0.001mm誤差，對(duì)于每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)可產(chǎn)生的示值誤差為，（為每個(gè)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

被檢試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)力指示裝置的分辨力r=0.01kN，估計(jì)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

6 結(jié)語(yǔ)

本次壓力試驗(yàn)機(jī)檢定示值相對(duì)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

參考文獻(xiàn)：

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

[2] JJF1059-1999.測(cè)量不確定度評(píng)定與表示.1999.

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