洛氏硬度計示值誤差測量不確定度的評定

摘要:“洛氏硬度計檢定裝置”該標準主要選用洛氏硬度塊作為標準器。該標準器采用儀器結構原理即是以頂角為120°的金剛石圓錐體或直徑為Φ1.588㎜的淬火鋼球作壓頭，以規定的試驗力使其壓入標準塊表面。試驗時，先加初試驗力，然后加主試驗力。壓入試樣表面之后卸除主試驗力，在保留初試驗力的情況下，根據標準塊表面壓痕深度，確定被測金屬材料的洛氏硬度值。

關鍵詞:洛氏硬度計誤差測量

中圖分類號:TH7文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2012)02(c)-0000-00

1 測量方法及數學模型

1.1 測量依據

依據JJG 112—2003《金屬洛氏硬度計檢定規程》

根據國家JJG 112—2003《金屬洛氏硬度計檢定規程》的規定，使用中的洛氏硬度計主要是進行示值誤差的檢定。所以，示值是硬度計檢定和使用的主要指標。洛氏硬度計示值誤差是用標準硬度塊進行本校準。

數學模型有：

確定被測量與輸入量。的函數關系

式中：——被檢洛氏硬度計的示值誤差，HR；

一—洛氏硬度計示值，HR；

一—標準洛氏硬度塊示值，HR.

1.2 方差及靈敏系數的確定

依據：

靈敏系數有：

則有：

2 計算分量標準不確定度

2.1 硬度計示值的標準不確定度分量

2.1.1 示值重復性影響的標準不確定度分量．

洛氏硬度計示值重復性來源于硬度計本身測量的重復性和硬度塊的均勻性。硬度塊的均勻性在硬度計示值重復性中起重要作用。為避免重復，將硬度計均勻性影響從中扣除，得到硬度計實際的示值重復性。按測量次數為5次計，采用極差法，估算出相應的試驗標準差，查表得c=2.33，故：

高硬度重復性為O.5 HR，中硬度重復性為0.6HR，實際為測量5次的平均值，則

同理得：

2.1.2 總試驗力保持時問引起的不確定度分量

總試驗力保持時間對低硬度的影響較為明顯，保持時間規定為10 s，實際能控制在1—2 s，對低、中、高硬度的示值影響分別在±0.2，0.1，0.05HRC，按三角形分布，則：

2.1.3 讀數時間引起的不確定分量

檢定時讀數時間的快慢影響硬度計機架變形及硬度塊彈性的恢復，使讀數值產生差異，一般控制在卸除主試驗力后2～3 s完成讀數。對硬度示值影響分別為低硬度±0.15RC，中硬度士0.10HRC，高硬度±O.05HRC，按三角形分布，則：

2.1.4 硬度示值讀數誤差引起的不確定度分量

無論是表頭式的還是光學投影的硬度計，檢定時對示值讀數都存在指示器讀數誤差，一般估讀能力控制在±0.10HRC，按三角形分布，則：

以上4項合成：

則低硬度HRC；中硬度HRC；高硬度HRC。

2.2 標準洛氏硬度塊的不確定度分量

2.2.1 標準洛氏硬度計引起的不確定度分量

根據國家對硬度量值傳遞系統的規定，檢定標準洛氏硬度塊的標準洛氏硬度計小確定度為

0.3HR。按均勻分布，則：

2.2.2 硬度塊均勻度引起的不確定度分量

國家檢定規程規定，標準洛氏硬度塊的均勻度(HRC)允許在0.8-1.2HRC范圍。按最大值取1．2 HRC。采用極差法估算其標準偏差。實際測量次數n=5。查表得c=2.33。

2.2.3 硬度塊穩定性引起的不確定度分量

標準洛氏硬度塊的穩定性為首次檢定的硬度值與前后二次檢定值提差值，前述檢定規程規定：HRC高、中、低值為0.6～0.4HRc。取最大值為0.6HRc，按極限計算，則：

以上三項合成得：

3 合成標準不確定度

由

得出：

4 擴展不確定度U

服從正態分布，

則有擴展不確定度：