水泥膠砂及混凝土耐磨性試驗機校準及其結果分析與研究

郭貴勇　馬興

【摘 要】介紹了水泥膠砂及混凝土耐磨性試驗機的工作原理和用途，建立了水泥膠砂及混凝土耐磨性試驗機校準結果的測量模型，分析了各不確定度分量主要來源，結合測量實例具體數據，對其合成不確定度進行分析評定，對各不確定度分量進行計算并得出合成不確定度和擴展不確定度，最終可得出該項目的校準測量能力，為交通部門提供的技術支撐。

【關鍵詞】水泥膠砂及混凝土耐磨性試驗機;校準方法;測量;性能影響;不確定度評定

中圖分類號： TH871 文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）36-0129-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.36.058

The Calibration Method Of Rubber Cement Sand Abrasion Testing And Its Results Analysis and Research

GUO Gui-yong1，2 MA Xing1，2

（1.Fujian Metrology Institute，Fuzhou Fujian 350003，China;

2.Fujian Provincial Key Laboratory of Force Measurement， Fuzhou Fujian 350003，China）

【Abstract】This paper introduces the working principle and application of rubber cement sand abrasion testing machine，establishes the measurement model of the calibration results of rubber cement sand abrasion testing machine， analyzes the main sources of each uncertainty component，analyzes and evaluates the synthetic uncertainty combined with the concrete data of the measurement example，calculates each uncertainty component，obtains the synthetic uncertainty and extended uncertainty.Finally，the calibration and measurement ability of the project can be obtained.Overall，this paper can provide strong technical support for transport department.

【Key words】Rubber cement sand abrasion testing machine;Calibration method;Measurement;Performance impact; Evaluation of uncertainty

0 引言

水泥膠砂及混凝土耐磨性試驗機是主要用于水泥膠砂耐磨性試驗，也可用于混凝土、石料等建材的耐磨性試驗。可預置試驗轉數自動控制數字顯示。變換負荷方便，裝有吸塵機構和自動停車報警裝置。是檢測道路水泥耐磨性質量指標的必要儀器。

1 水泥膠砂及混凝土耐磨性試驗機的校準

水泥膠砂及混凝土耐磨性試驗機的校準是將標準負荷測量儀放在水平轉盤上，裝上磨頭，然后分別通過主軸將200N、300N、400N的負荷加載在標準負荷測量儀上，分別測量三次，取其平均值作為三個檔位負荷的校準值; 將反光紙分別貼在水平轉盤和主軸的轉動構件上，啟動試驗機，利用高精度標準智能測速頻率儀分別測量出水平轉盤轉速、主軸轉速以及水平轉盤轉數，重復測量三次，取各自平均值作為測量結果。

2 水泥膠砂及混凝土耐磨性試驗機（以下簡稱試驗機）上各檔負荷的測量結果的不確定度評定

2.1 測量模型：F=■

式中：F——試驗機上各檔負荷力值

■——試驗機上各檔負荷力值三次測量值的平均值

2.2 標準不確定度分量的評定

2.2.1 輸入量■的標準不確定度u（■）的評定：其不確定度來源主要是測量重復性引入的不確定度u1（■），可以A類方法評定u1（■）;標準負荷測量儀準確度引入的不確定度u2（■），可以B類方法評定u2（■）。

1）選取試驗機上200N負荷檔位，用標準負荷測量儀連續測量三次，得到的測量值如表1所示。

表1 測量列一覽表

其所求的平均值：■=■■F■=200.40（N）

單次實驗標準偏差：極差法計算（系數C=1.69）：s=0.2/1.69=0.12（N）實際測量中是在重復性條件下測量3次，取其算術平均值為測量結果。

則u■（■）=■0.07（N）即u■=（■）=0.07/200×100%=0.04%

2）標準測力儀為0.2等級，估計為均勻分布，取三次測量的平均值為標準值，其引入的標準不確定度為：

■，即u■（■）=0.23/200×100%=0.12%

3）把ur1（■）與ur2（■）兩項合成，則ucr（■）=■=0.13%

2.3 合成標準不確定度的評定

2.3.1 靈敏系數：由F=■得

■

2.3.2 標準不確定度匯總表，見表2

表2 標準不確定度分量一覽表

2.3.3 合成標準不確定度的計算：

ucr（F）=ucr（■）=0.13%

2.4 擴展不確定度的評定：取包含因子k=2，則U=k·ucr=0.3%

2.5 擴展不確定度的報告與表示

試驗機上200N負荷檔位測量結果相對擴展不確定度為U=0.3%，它是由相對合成標準不確定度ucr=0.13%和包含因子k=2之乘積得到。

3 試驗機的轉速測量結果的不確定度評定

3.1 測量模型：n=■

式中：n——試驗機轉速

■——試驗機轉速三次測量值的平均值。

3.2 標準不確定度分量的評定

3.2.1 輸入量■的標準不確定度u（■）的評定：其不確定度來源主要是測量重復性引入的不確定度

u1（■），可以A類方法評定u1（■）;高精度標準智能測速頻率儀準確度引入的不確定度u2（■），可以B類方法評定u2（■）;

1）選取一試驗機，用高精度標準智能測速頻率儀對其水平轉盤的轉速進行三次測量，得到測量值如表3所示。

表3 測量列一覽表

其所求的平均值：■=■■n■=17.3（r/min）

單次實驗標準偏差：極差法計算（系數C=1.69）：s=0.1/1.69=0.06（r/min）

實際測量中是在重復性條件下測量3次，取其值為測量結果。

則u■（■）=■=■0.035（r/min）

2）高精度標準智能測速頻率轉速部分準確度等級為0.01級，估計為均勻分布，取三次測量的平均值為標準值，其引入的標準不確定度為：

u■（■）=■=■=0.003（r/min）

3）把u■（■）與u■（■）兩項合成，則u（■）=■=0.04（r/min）

3.3 合成標準不確定度的評定

3.3.1 靈敏系數：由：n=■得

■

3.3.2 標準不確定度匯總表，見表4

表4 標準不確定度分量一覽表

3.3.3 合成標準不確定度的計算

uc（n）=uc（■）=0.04（r/min）

3.4 擴展不確定度的評定：取包含因子k=2，則U=k·uc=0.1（r/min）

3.5 擴展不確定度的報告與表示

試驗機的水平轉盤轉速測量結果擴展不確定度為U=0.1r/min，它是由合成標準不確定度uc=0.04r/min和包含因子k=2之乘積得到。

4 結語

保證試驗機的準確性，通過校準等方法實現量值的溯源性，在交通部門的質量控制中起到重要作用;本文介紹我院對試驗機進行校準方法和不確定度評定方法。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國交通運輸部.JJG（交通）097-2009，《水泥膠砂及混凝土耐磨性試驗機》[S].北京：人民交通出版社，2009.

[2]傅智，劉清泉，牛開民，喻波，梁軍林，徐加絳，楊澤濤.《公路水泥混凝土路面施工技術規范》（JTG F30-2003）編制介紹[J].公路，2003（07）.

[3]牛開民.論我國水泥混凝土路面發展方向[J].公路交通科技，1994（01）.