測量審核中扭矩扳子測量結果的不確定度評定與分析

【摘要】本文首先闡述了測量審核作為能力驗證的一種方式具有重要的意義，其次介紹了測量審核的申請流程，最后對扭矩扳子測量審核的過程進行了詳細的介紹，考慮了在扭矩扳子測量過程中可能引入的不確定度分量，并對測量結果的不確定度進行了分析評定。

【關鍵詞】測量審核；扭矩扳子；不確定度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.06.081

Evaluation and Analysis of Uncertainty in Torque Wrench Measurement Results During Measurement Audit

WU Jing， JIANG Tianqi

（Liaoning Institute of Metrology， Shenyang 110004， China）

Abstract： This article first expounds on the significant importance of measurement audit as a form of proficiency testing. Then， it introduces the application process for measurement audits. Finally， it provides a detailed introduction to the process of torque wrench measurement audit， considering the potential uncertainty components that may be introduced during the torque wrench measurement process， and conducts an analysis and evaluation of the uncertainty of the measurement results.

Keywords： measurement audit； torque wrench； uncertainty

0引言

測量審核是一種特殊的能力驗證計劃。在無適當、適時的常規能力驗證計劃時，合格評定機構可依據申請項目與范圍參加適當的測量審核。CNAS-AL07《CNAS能力驗證領域和頻次表》規定了不同能力驗證領域的頻次，其中扭矩參數的測量審核頻次為每三年一次。

測量審核作為一種質量控制的手段，可有效確保測量設備的準確可靠。測量審核結果也是CNAS判定實驗室能力的重要依據，可作為能力驗證的一個補充。申請測量審核時，實驗室首先需要向有資質的測量審核提供者提交測量審核申請，待其受理申請后，測量審核提供者會安排郵寄測量審核樣品。申請測量審核的實驗室需要在規定期限內完成測量審核工作，并提交相關材料，如原始記錄、證書、測量結果不確定度評定報告、標準器溯源證書等。其中，測量審核提供者需要具備相應的資質和背景知識，特別是在需要對復雜或敏感的數據進行審核時，對測量數據的收集、分析和解釋應具有權威性，以確保數據的準確可靠。測量審核提供者需要定期經過CNAS評審，以持續保持其能力與資質。

本文用來做測量審核的樣品為100 N·m數顯扭矩扳手。由于數顯扭矩扳子通常具備高精度的扭矩測量能力，其讀值誤差一般在±1.0%～±3.0%，甚至部分高精度產品的準確度可達到0.5%。這種高精度能夠滿足對扭矩精確控制的需求，在各類工業應用中提供可靠的測量數據。數顯扭矩扳子通常支持多種工作模式，如峰值模式、跟蹤模式等，這些模式使得扳手能夠適應不同的工作需求，實現更靈活的扭矩控制。因此，扭矩扳子的測量審核通常選用高精度數顯扭矩扳子作為樣品。按照測量審核提供者提供的作業指導書要求，選取滿量程的20%、60%、100%三點進行測試。通常來說，作為測量審核的樣品，其應納入CNAS測量審核樣品庫中，并且由能力驗證相關部門對樣品進行定期的管理與維護，使其保持有效性及穩定性。而在特殊情況下，若樣品清單庫中的樣品無法滿足某次測量審核的要求時，也可通過其他途徑獲得樣品，但必須保證其經過相關計量部門校準，證明其數值的穩定可靠。當測量審核結束后，測量審核實驗室應選擇合適的方式對樣品進行運輸，確保在途中不改變樣品特性，而參考實驗室在接收到樣品后也將及時對樣品的性能進行確認以保證其作為樣品的有效性。

1測量過程

本次測量審核依據JJG 707—2014《扭矩扳子》檢定規程中的方法進行操作。本次測量審核的樣品為100 N·m的標準數顯扭矩扳子，根據規程對檢定點的要求，選擇校準點20 N·m、60 N·m及100 N·m進行測量。按照測量審核作業指導書的說明，僅選擇順時針方向進行校準。測量審核采用的標準器為0.3級的扭矩扳子檢定儀。扭矩扳子各校準點標稱扭矩值及校準結果均以N·m為單位。校準過程中，根據標準裝置的實際情況，保留合適的有效位數。另外，實驗室環境應滿足JJG 707—2014《扭矩扳子》檢定規程的要求，溫度為（23±5）℃，濕度一般不大于90%RH，且盡量遠離振動源，以減小環境條件對校準結果造成的影響。

2測量結果不確定度評定分析

扭矩扳子實測值為直接讀取標準器上的數值，因而本次校準不需要建立扭矩扳子測量模型。對于測量審核樣品，考慮以下因素作為引入其不確定度評定的關鍵因素：

1）扭矩測量結果的重復性引入的不確定度；

2）標準器引入的不確定度；

3）讀數示值分辨力引入的不確定度；

4）測量樣品回零誤差引入的不確定度；

5）安裝位置與受力狀態引入的不確定度。

由于其他因素引入的不確定度影響因素較小，筆者忽略了它們對測量結果的影響。筆者以20 N·m一點為例，對測量結果進行不確定度分析與評定。

2.1扭矩測量結果的重復性引入的標準不確定度

對被測扭矩扳子的20 N·m測量點，按照作業指導書上的要求，需要在相關的條件下做6次重復測量實驗。由于n=6，筆者用貝塞爾公式進行不確定度評定。按A類方法進行不確定度評定，依據公式（1）計算此分量引入的標準不確定度。

3結束語

本文首先介紹了測量審核在實驗室認可中的重要作用，在其他方式的能力驗證不容易獲得時，測量審核是一種高效的能力驗證方式。其次簡述了扭矩扳子測量審核的頻次及申請流程。最后，依據JJG 707—2014《扭矩扳子》及測量審核作業指導書對測量結果不確定度進行了評定。本文為同行開展扭矩扳子測量審核工作提供了參考與借鑒。同時，需要特別注意的是，當合格認可實驗室的地址發生變更后，即使該項目的CNAS測量審核頻次尚未到期，仍需及時在新地點申請測量審核實驗，從而驗證新場所的環境及設備設施等條件是否滿足開展校準工作的要求。根據CNAS的相關規定，實驗室在發生重大變更（如地址變更）后，需要向CNAS報告并接受現場評審或采取其他措施以證明其檢測能力未受影響。測量審核是其中的一種有效方式，可以直觀地展示實驗室在新環境下的校準能力。

【參考文獻】

[1]扭矩扳子：JJG 707—2014[S].

[2]測量審核實施指南：CNAS-GL02[S].

[3]測量審核實施指南：JJF 1059.1—2012[S].

[4]秦海峰，劉永錄，王磊.扭矩扳子校準結果的不確定度評定方法[J].船舶工程，2012，34（增刊1）：31-33.

【作者簡介】

吳晶，女，1988年出生，工程師，碩士，研究方向為扭矩、轉速、測速和檢車線檢測。

（編輯：李加鵬）