管形測力計負荷示值誤差測量結果的不確定度評定

蔡開城

【摘 要】管形測力計是一種基于胡克定律實現測力功能的計量器具[1-2]，其準確度關系到工業產品質量，關系到經濟貿易活動的正常有序的進行，為了保證管形測力計的準確溯源，需要對其進行檢定。本文介紹一種管形測力計負荷示值的測量方法并分析其質量示值不確定度分量主要來源，同時對各不確定度分量、合成不確定度、擴展不確定度進行評定。

【關鍵詞】檢定；管形測力計；不確定度評定；計量器具

中圖分類號： F203 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）08-0158-001

Tube Dynamometer Load Indication Error Measurement Results Uncertainty Assessment

CAI Kai-cheng

（Fujian Institute of Metrology，Fuzhou Fujian 350003，China）

【Abstract】The tube dynamometer is a measuring instrument based on Hooke's law to achieve the force measurement function[1-2].Its accuracy is related to the quality of industrial products and relates to the normal and orderly conduct of economic and trade activities. To ensure the accurate traceability of the tube dynamometer， it needs to be verified. This paper introduces a measurement method for the load indication of tubular dynamometers and analyzes the major sources of quality indication uncertainty components. At the same time， it evaluates the uncertainty components， the combined uncertainty， and the extended uncertainty.

【Key words】Verification；Tubular dynamometer；Evaluation of uncertainty；Measuring instruments

0 概述

管形測力計是一種基于胡克定律實現測力功能的計量器具，其通過彈簧的伸長量與力的大小成正比的線性關系并由彈簧長度變化量表征力值大小[1-2]，其具有結構簡單，體積小巧，攜帶方便，價格便宜等優點，廣泛應用于工業生產、快遞物流及交通運輸等行業中。管形測力計負荷示值的準確度關系到工業產品質量，關系到經濟貿易活動的正常有序的進行，為了保證管形測力計的準確溯源，需要對其進行檢定。

1 測量依據、條件及方法

1）測量依據：JJG455-2000《工作測力儀檢定規程》。

2）測量條件：（1）環境條件：測量應在+10℃至+30℃的溫度范圍內的條件下進行；（2）測量標準：標準力值砝碼，相對最大允許誤差為±0.01%；（3）被測對象：管形測力計，最大標稱負荷不大于500N，相對最大允許誤差為±2.0%FS。

3）測量方法：在規定環境條件下，將管形測力計安裝成工作狀態，使其受力軸線與重力軸線相重合且顯示零點，示值指示裝置調至零點，沿受力方向使用標準力值砝碼對管形測力計施加負荷至測量點，可得到與標準力值相對應的管形測力計負荷示值[3]。該過程連續進行3次，以3次示值的算術平均值減去標準力值，即得該測量點管形測力計測力計的示值誤差。。

2 管形測力計負荷示值誤差測量結果的不確定度評定

2.1 數學模型

2.2 標準不確定度分量的評定

2.2.1 輸入量F的標準不確定度u（F）的評定；其不確定度主要來源是測力計的重復性，可以通過連續測量得到測量列，采用A類評定方法進行評定。

對一臺最大標稱負荷為100N的管形測力計，選擇其100%點，即100N作為測量點， 測量10次，可得到測量列見下表

在實際測量中，在重復性條件下測量3次，以該3次測量值的算術平均值作為測量結果，可得到：

2.2.2 輸入量F的標準不確定度u（F）的評定，其不確定度主要來源于標準力值砝碼，可根據證書，以B類方法進行評定。標準力值砝碼相對最大允許誤差為±0.01%，估計為均勻分布，取包含因子，在測量100N處，其引入的標準不確定度為：

2.3 合成標準不確定度的評定

2.3.1 靈敏系數

2.3.2 標準不確定度匯總表，見下表

2.3.3 合成標準不確定度的計算

輸入量F與F彼此獨立，不相關，所以

2.4 擴展不確定度的評定：

取包含因子k=2，則擴展不確定度U=kUC（△F）=2×0.09N=0.2N

2.5 擴展不確定度的報告與表示

當測力計在100N測量點時，其擴展不確定度為U=0.2N，它是由合成標準不確定度uc=0.09N和包含因子k=2之乘積得到。

3 小結

本文介紹一種管形測力計負荷示值的測量方法及不確定度評定方法。通過對管形測力計進行檢定實現量值溯源，保證了管形測力計負荷示值的準確可靠，為管形測力計應用于工業生產和經濟貿易活動領域提供技術保障和數據支撐。

【參考文獻】

[1]楊小敏，李俊.利用電子萬能試驗機控制程序檢定/校準管形測力計[J].廣船科技，2015，（06）：33-35.

[2]鄧劍平.對管形測力計的改進測試：用指示燈及訊響器來顯示測力計示值[J].上海計量測試，1996.（05）：22-27.

[3]國家質量監督檢驗檢疫總局.JJG455-2000工作測力儀檢定規程[S].北京：中國計量出版社，2000.