臥式紙張抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)校準(zhǔn)方法和影響分析

馬 興

（1.福建省計(jì)量科學(xué)研究院，福建 福州 350003；2.國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管總局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（力值計(jì)量測(cè)試），福建 福州 350003；3.福建省力值計(jì)量測(cè)試重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350003）

引言

臥式抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)是紙與紙板抗張?jiān)囼?yàn)的專用儀器。用于檢測(cè)紙與紙板抗張力、抗張強(qiáng)度、能量吸收、伸長(zhǎng)率等物理指標(biāo)。各包裝行業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)、國(guó)家檢測(cè)中心和大部分包裝類實(shí)驗(yàn)室均配備有該試驗(yàn)儀，企業(yè)產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)和國(guó)家技術(shù)機(jī)構(gòu)監(jiān)督檢查均要使用該儀器的測(cè)量數(shù)據(jù)。

1 臥式抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)試驗(yàn)速度的校準(zhǔn)方法

在規(guī)定條件下，用電子數(shù)顯卡尺（鋼卷尺）和電子秒表測(cè)量臥式紙張抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)的試驗(yàn)速度，根據(jù)選定的檢測(cè)點(diǎn)開機(jī)使夾頭移動(dòng)，用電子秒表測(cè)量移動(dòng)時(shí)間，用電子數(shù)顯卡尺（鋼卷尺）測(cè)量移動(dòng)距離，通過計(jì)算得到實(shí)測(cè)速度值，重復(fù)測(cè)量三次，取平均值作為相應(yīng)的測(cè)量結(jié)果[1-2]。

2 臥式抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)試驗(yàn)速度測(cè)量結(jié)果不確定評(píng)定

2.1 測(cè)量模型

式中：v為臥式紙張抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)試驗(yàn)速度，mm/min；Lˉ為臥式紙張抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)夾頭移動(dòng)的距離測(cè)量三次測(cè)量值的平均值，mm；tˉ為臥式紙張抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)夾頭移動(dòng)的行程時(shí)間測(cè)量三次測(cè)量值的平均值，min。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

其不確定度來源主要是測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度。u1（），可以A類方法評(píng)定u1（）；電子數(shù)顯卡尺準(zhǔn)確度引入的不確定度u2（），可以B類方法評(píng)定u2（）。

1）選取一臺(tái)臥式紙張抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)，用電子數(shù)顯卡尺對(duì)夾頭移動(dòng)速度為20 mm/min在5 min內(nèi)的移動(dòng)距離進(jìn)行10次測(cè)量，得到測(cè)量列表見表1。

表1 移動(dòng)距離測(cè)量一覽表

實(shí)際測(cè)量中是在重復(fù)性條件下測(cè)量3次，取其算術(shù)平均值為測(cè)量結(jié)果。

2）電子數(shù)顯卡尺最大允許誤差為±0.03 mm，估計(jì)為均勻分布，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3）合成u1（）與u2（）兩項(xiàng)0.123 mm。

2.2.2 輸入量tˉ的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（）的評(píng)定

其不確定度來源主要是測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度。u1（），可以A類方法評(píng)定u1（）；電子秒表準(zhǔn)確度引入的不確定度u2（），可以B類方法評(píng)定u2（）。

1）用電子秒表對(duì)其夾頭的行程時(shí)間進(jìn)行10次測(cè)量，得到測(cè)量列表如表2所示。

表2 行程時(shí)間測(cè)量一覽表

實(shí)際測(cè)量中是在重復(fù)性條件下測(cè)量3次，取其算術(shù)平均值為測(cè)量結(jié)果。

2）電子秒表最大允許誤差為±0.1 s，估計(jì)為均勻分布，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3）合成u1（）與u2（）兩項(xiàng)0.001 min。

2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

2）標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表，見表3。

表3 速度測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表

2.4 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

取包含因子k=2，則U=k·uc=0.02 mm/min

3 臥式抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)試驗(yàn)力值的校準(zhǔn)方法

用標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測(cè)量?jī)x測(cè)量臥式紙張抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)的力值示值誤差，按照檢定規(guī)程選取好不少于5個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，校準(zhǔn)前將力值清零開始試驗(yàn)，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測(cè)量?jī)x力值達(dá)到規(guī)定要求時(shí)讀取試驗(yàn)機(jī)讀數(shù)，將試驗(yàn)機(jī)讀數(shù)減去標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測(cè)量?jī)x的讀數(shù)的差除以標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測(cè)量?jī)x的讀數(shù)即為試驗(yàn)機(jī)力值示值誤差，重復(fù)測(cè)量三次，取平均值作為相應(yīng)的測(cè)量結(jié)果。

4 臥式抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)試驗(yàn)力值測(cè)量結(jié)果不確定評(píng)定

4.1 測(cè)量模型

4.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

其不確定度來源主要是測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度u1（），可以A類方法評(píng)定u1（）；還來源于指示儀器分辨力，它估計(jì)為均勻分布，可以用B類方法評(píng)定u2（），為避免重復(fù)計(jì)算，在計(jì)算u（）只需取u1（）和u2（）的大者即可。

1）選取一臺(tái)臥式紙張抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)，在標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測(cè)量?jī)x顯示值為100 N記錄試驗(yàn)機(jī)對(duì)應(yīng)的讀數(shù)，進(jìn)行10次測(cè)量，得到測(cè)量列表如表4所示。

實(shí)際測(cè)量中是在重復(fù)性條件下測(cè)量3次，取其算術(shù)平均值為測(cè)量結(jié)果。則

2）臥式紙張抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)顯示分辨率為0.01 N，所引入的不確定為

4.2.2 輸入量F0的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（F0）的評(píng)定

其不確定度來源主要由標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測(cè)量?jī)x準(zhǔn)確度引入的不確定度u（F0），可以B類方法評(píng)定u（F0）。

標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測(cè)量?jī)x的等級(jí)為0.1級(jí)，估計(jì)為均勻分布，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

2）標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表見下頁表5。

表5 力值示值誤差標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表

4.4 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

取包含因子k=2，則Urel=k·ucr=0.4%。

5 結(jié)語

保證臥式抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)試驗(yàn)速度和力值的準(zhǔn)確性，通過校準(zhǔn)等方法實(shí)現(xiàn)量值的溯源性，在包裝行業(yè)的質(zhì)量控制中起到重要作用；本文介紹我院對(duì)臥式抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)試驗(yàn)速度和力值進(jìn)行校準(zhǔn)方法和不確定度評(píng)定方法。