扭矩扳子測量不確定度的分析評定

(東華計量測試研究院 江西 南昌 330029)

扭矩扳子測量不確定度的分析評定

宋愛萍

(東華計量測試研究院江西南昌330029)

本文主要介紹扭矩扳子在測量過程中引入不確定的評定，對各個分量進行定量分析，對一臺儀器不同量程的傳感器的上下限分別進行分析評定。

扭矩扳子；不確定度；測量方法；測量裝置

一、測量方法

扭矩扳子校準裝置由扭矩傳感器和相配的指示儀表組成，當扭矩傳感器受到施加的扭矩時，扭矩的大小由儀表進行指示。其中主要影響因素有：扭矩扳子分辨力引入不確定度，扭矩測量儀的示值誤差、回零誤差、示值分辨力、安裝方位和重復性。

主標準器由六個不同量程的扭矩傳感器和顯示器組成，精度等級都為0.3級，量程和分辨力為：10Nm/0.001Nm，50Nm/0.005Nm，100Nm/0.01Nm，300Nm/0.01Nm，1000Nm/0.1Nm，2000Nm/0.1Nm。

被測對象是扭矩扳子，精度等級為1級及以下等級，對于量程和分辨力常用有如下幾種：10Nm/0.005Nm，50Nm/0.01Nm，100Nm/0.05Nm，300Nm/0.2Nm,1000Nm/0.5Nm，2000Nm/1Nm。

二、測量標準不確定度各分量的評定

對本套標準的不確定度評定，由于量程和分辨力各不相同，分別對各個傳感器的上下限進行分析評定，現用10Nm/0.001Nm的傳感器做詳細的評定，其它傳感器的評定方法和引入分量是一樣的。評定的數據詳見后面的列表中。

(一)扭矩板子分辨力引入相對不確定度分量u1

扭矩扳子的分辨力對測量結果有影響，由于扭矩扳子的量程和分辨力各不相同，對現有常見的扭矩扳子10Nm/0.01Nm，50Nm/0.05Nm，100Nm/0.1Nm，300Nm/0.2Nm，1000Nm/1Nm，2000Nm/1Nm，分別進行分析評定，其中10Nm/0.005Nm的扭矩扳子，在最小量程2Nm和最大量程10Nm時，2Nm相對影響量較大作為不確定度的影響量，估計為均勻分布，則引入相對不確定度分量u1為：

(二)扭矩測量儀回零誤差引入的相對不確定度分量u2

(三)示值不準確引入的相對標準不確定度分量u3

(四)扭矩測量儀分辨力引入的相對標準不確定度分量u4

(五)安裝方位引入的相對標準不確定度分量u5

在檢定扭矩扳子時，扭矩扳子和扭矩測量儀連接時有多種安裝方位，由安裝方位的不同會引入不確定度，對各量程的傳感器用相應扭矩扳子，每個方位各做一次安裝方位測試，量程為10Nm/0.001Nm的傳感器，量程下限2Nm時引入的安裝方位誤差大些，測試數據依次為：(單位Nm)用A類評定方法評定。

1.998、2.003、1.997、2.003、2.002、1.998、2.002、1.997

根據以上數據有如下：

(六)重復性引入不確定度的影響量u6

對扭矩儀的傳感器做重復性測試，按規程測量三次，通過數據分析，在測量下限時，引入的不確定度更大些，三次重復性測試數據依次為：(單位Nm)用A類評定方法評定。

2.000、2.002、2.003

根據以上數據用極差法，n=3時查表得dn=1.69則：

三、相對合成標準不確定度uc

以上各述分量彼此獨立，互不相關，合成不確定度為：

四、相對擴展不確定度

取覆蓋因子k=2,則

U=2×uc=2×2.3×10-3=4.6×10-3

同理分析不同量程和分辨力的主標準器檢測對應該的不同量程和分辨力的扭矩扳子時引入的不確定度。

由于標準裝置所用的各個扭矩傳感器在量程的上限和下限分別進行分析評定，各量程范圍內準確度等級均為一個指標，同時根據各不確定度來源和對不同量程扭矩扳子分辨力、不同量程檢定儀分辨力以及重復性的具體計算結果來看，扭矩扳子校準結果的測量不確定度在2Nm～2000Nm范圍內均為Urel=4.6×10-3(k=2)

[1]測量不確定度評定與表示JJF 1059-2012，全國法制計量技術委員會

[2]扭矩扳子檢定規程JJG 707-2014，全國力值硬度計量技術委員會

[3]扭矩扳子檢定儀檢定規程JJG 797-2013，全國力值硬度計量技術委員會