電子式萬能試驗機力值示值誤差 測量結果的不確定度評定

【摘 要】 本文介紹了電子式萬能試驗機力值示值誤差的不確定度分析，可對實際檢定或校準工作提供一定的幫助。

【關鍵詞】 電子式萬能試驗機 示值誤差 不確定度評定

電子式萬能試驗機用于各種金屬材料及非金屬材料的各項力學性能測試試驗，具有強大的數據分析和處理功能，為確保數據準確，必須定期對其進行測量，測量依據JJG 475-2008《電子式萬能試驗機》來完成。本文主要就被檢電子式萬能試驗機的力值示值誤差進行不確定度評定。

1 概述

（1）測量依據：JJG 475-2008《電子式萬能試驗機》

（2）環境條件：溫度（10~35）℃，相對濕度≤80%。

（3）測量標準：標準測力儀。

（4）被測對象：電子式萬能試驗機。

（5）測量過程：將標準測力儀在試驗機上放置足夠的時間使其達到穩定的溫度。同時，應保證在試驗機和標準測力儀之間只有一個球座。對試驗機施加由測力儀指示的真實力F，記錄被檢試驗機力指示裝置指示的力Fi。將試驗機力指示裝置指示的力值與測力儀指示的真實力值相減，其差值即為試驗機的示值誤差。

（6）評定結果的使用：符合上述條件的測量結果，一般可直接使用本不確定度的評定方法。

2 數學模型

測量環境溫度為（10~35）℃，由于本次測量所用的標準測力儀為應變式標準測力儀，應變式傳感器內已進行了溫度補償，溫度的變化對傳感器的輸出無顯著影響。故可忽略溫度影響，則數學模型可為：

△=Fi-F

式中：△——試驗機的示值誤差；

Fi——試驗機力指示裝置指示的力值；

F——測力儀指示的真實力值。

3 A類不確定度評定

由測量的重復性引入的標準不確定度u1的評定。

在相同條件下，對量程為300kN的壓力試驗機的120kN測量點連續測量10次，得到一組數據（單位：kN）分別為：120.23、120.45、120.34、120.51、120.34、120.52、120.41、120.45、120.44、120.47。

測量結果的算術平均值：[x]=120.42kN

實驗標準偏差：[s(x)=i=1n(Xi-x)2n-1]=0.089kN

標準不確定度分量：[ua1=u(x)=s(x)/n]=0.028kN

4 B類不確定度評定

（1）由標準測力儀最大允許誤差引入的不確定度，從標準測力儀的檢定證書可知，最大允許誤差為0.3%，該誤差為正態分布，取k=1.96，則在120kN測量點處，該項不確定度分量為：

[ub1=120×0.3%/1.96]=0.184kN

（2）由標準測力儀長期穩定度引入的不確定度。長期穩定度是指在負荷作用下，上次檢定與本次檢定的進程示值平均值與本次檢定進程示值的百分比。根據實際使用的標準測力儀近兩年證書數值，參考JJG144-2007《標準測力儀檢定規程》中長期穩定度Sb計算公式：

[Sb=X1-X2X2]×100%

式中：[X1]，[X2]——分別為測力儀上次檢定的進程示值平均值和本次檢定的進程示值平均值。

可計算出本標準測力儀長期穩定度為0.10%，估計為均勻分布，取k=[3]。在120kN測量點處，該項不確定度分量為：

[ub2=Sb×120/3]=0.069kN

5 標準不確定度一覽表

6 合成標準不確定度的計算

[uc=ua12+ub12+ub22=0.0892+0.1842+0.0692]=0.22kN

7 擴展不確定度的評定

取包含因子[k=2]，[U=k×uc=2×0.22]=0.44kN。

參考文獻：

[1]譚斌.材料試驗機使用與維修技術問答.北京：中國計量出版社，2005.8

[2]李福安.材料試驗機實用技術.北京：冶金工業出版社，1994.10