材料試驗機負荷示值誤差不確定度評定

姜潤洲

（濮陽市質量技術監督檢驗測試中心 河南濮陽）

一、概述

（1）測量依據JJG 139-2014《拉力、壓力和萬能試驗機檢定規程》。被測對象，拉力、壓力和萬能材料試驗機（以下簡稱試驗機），測量范圍2.5 kN～1 MN，相對最大允許誤差為±1.0%。測量標準，0.3級標準測力儀。環境條件，溫度（20～35）℃，溫度波動≤2℃/h，相對濕度≤80%。

（2）測量過程。試驗機在標準測力儀施測量點加負荷，可得到相對應的試驗機負荷示值，以連續進行3次的算術平均值減去力值，即得該測量點的示值誤差。

（3）評定結果的使用。試驗機符合上述條件且在500 kN以下測量范圍，一般可直接使用本不確定度的評定結果，其他可使用本不確定度的評定法。

二、數學模型

ΔF=-F[1+K（t-t0）]

式中 ΔF——試驗機的負荷示值誤差

F——標準測力儀上的標準力值

——試驗機3次示值的算術平均值

K——標準測力儀的溫度修正系數

t——使用溫度

t0——標準測力儀定度溫度

三、輸入量的標準不確定度評定

1.輸入量F的標準不確定度u（F）的評定

2.輸入量的標準不確定度u（）的評定

影響輸入量的標準不確定度因素主要是試驗機的重復性，可采用A類方法評定，進行連續測量得到測量列。對一臺500 kN的試驗機，連續測量10次，測量點為20%滿量程，單次測量值如表1所示。

表1 單次測量值

任意選擇同類型試驗機3臺，每臺分別在20%、50%、80%滿量程的負荷點測試。每個測試點連續在重復性條件下測量10次，共得到9組測量列，則每組測量列按上述方法得到單次實驗標準差，如表2所示。

以該3次連續重復條件下測量值的算術平均值作為測量結果，標準不確定度u（）計算為：

3.輸入量t的標準不確定度u（t）的評定

4.合成標準不確定度的評定

1.靈敏系數

根據JJG 139-2014《拉力、壓力、和萬能試驗機檢定規程》和JJG 144-2007《標準測力儀檢定規程》，測力儀使用溫度為10～35℃，檢定溫度為15～25 ℃，取t0=15℃，t=35 ℃，溫度修正系數K=0.00027/℃，F=100 kN，則c1=1，c2=-1.0054，c3=0.027 kN/℃ ，c4=-20000 kN/℃。

表2 m組實驗標準差計算結果

表3 標準不確定度匯總表

2.標準不確定度匯總（表3）

3.合成標準不確定度uc（ΔF）的計算

4.有效自由度計算

5.擴展不確定度的評定

按有效自由度veff=50，置信概率P=95%，查t分布表得到t95（50）=2.01，擴展不確定度U95為U95=t95（50）×uc（ΔF）=2.01×0.28=0.56 kN。在20%量程處，相對擴展不確定U95rel=0.56/（500×20%）=0.56%。

6.擴展不確定度的報告與表示

試驗機各測量點測量結果的相對擴展不確定度分別為20%處U95rel=0.56%，veff=88≈55同理可計算出50%處U95rel=0.52%，veff=50，80%處U95rel=0.50%，veff=50。