石油臘針入度標準針圓錐小端直徑測量結果的不確定度評定

【摘 要】 石油蠟針入度標準針為工業計量器具，為石蠟針入度測定法的主要組成部分。其圓錐小端直徑作為石油臘針入度標準針的一個主要參數，直接影響著石蠟針入度測定法的測量結果。本文依據GB/T 4985-2010《石蠟針入度測定法》國家標準中圓錐小端直徑的技術要求，以在萬能工具顯微鏡上測量石油臘針入度標準針圓錐小端直徑為例，對石油臘針入度標準針圓錐小端直徑測量方法和測量結果進行了驗證和不確定度評定。

【關鍵詞】 計量學 不確定度 石油蠟針入度標準針 圓錐小端直徑

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.11.012

石油蠟針入度標準針在石油化工行業中有著廣泛的應用，在石蠟針入度測定法的測量過程中，標準針的作用為接觸石油蠟試樣表面并且在試驗完結時通過石油蠟針入度計測量刺入深度，以此針入度值來評價石油蠟的硬度【1】。石油臘針入度標準針圓錐小端直徑作為影響刺入深度的一個重要參數，其測量結果的準確程度直接影響到石蠟針入度測定法的測量結果。基于此點，本文對石油臘針入度標準針圓錐小端直徑測量結果進行了不確定度評定。

1 概述

以在萬能工具顯微鏡上測量石油臘針入度標準針圓錐小端直徑為例，進行石油臘針入度標準針圓錐小端直徑測量結果不確定度評定和對給定的測量任務判斷測量程序和測量條件的合格性。

2 任務和目標不確定度

測量任務【2】是對石油臘針入度標準針圓錐小端直徑進行測量。目標不確定度為：滿足[U1mm≤]0.010mm的三分之一。

3 原理、方法和條件

3.1 測量原理和方法

直接測量。在萬能工具顯微鏡上用米字交點分別瞄準石油臘針入度標準針圓錐小端直徑兩端位置，儀器兩次示值之差（取絕對值）即為圓錐小端實測直徑。用萬能工具顯微鏡測量石油臘針入度標準針圓錐小端直徑。

3.2 初始測量條件

（1）萬能工具顯微鏡符合規程要求的技術指標；

（2）讀數顯示分辨力1[μ]m；

（3）實驗室溫度20℃±4℃；

（4）被測標準針和萬能工具顯微鏡之間的溫度差小于1℃；

（5）操作人員是經過培訓的，并且十分熟悉萬能工具顯微鏡的使用。

4 不確定度來源和列表討論（見表1）

表1 石油臘針入度標準針圓錐小端直徑的不確定度分量概述和評注

5 首次評估

5.1 首次評估——不確定度分量的說明及計算

（1）[uEC]——萬能工具顯微鏡的示值誤差B類評定

萬能工具顯微鏡的示值誤差：（1+L/100）[μm]，按L=0.14mm計算，則：

[aEC]=1.0[μm]

為矩形分布（b=0.6），于是不確定度分量為：

[uEC]=1.0[μm]×0.6=0.6[μm]

（2）[uRR]——重復性/分辨力A類評定

對石油臘針入度標準針圓錐小端直徑進行了10次重復性測量，得到標準偏差為1.0[μm]。取安全因子h=1，于是不確定度分量為：

[uRR]=1.0[μm]×1=1.0[μm]

（3）[uTD]——萬能工具顯微鏡和標準針的溫度差B類評定

萬能工具顯微鏡和標準針的溫度差小于1℃。線膨脹系數假定為α=11.5×10-6℃-1，于是：

[aTD]=11.5×10-6℃-1×1mm×1℃=0.01[μm]

假定服從U形分布（b=0.7），則：

[uTD]=0.01[μm]×0.7=0.007[μm]

（4）[uTA]——線膨脹系數差B類評定

對20℃的最大偏差為4℃。線膨脹系數之差假定小于15%，則：

[uTA]=11.5×10-6℃-1×1mm×4℃×15%=0.008[μm]

假定服從U形分布（b=0.7），則：

[uTA]=0.008[μm]×0.7=0.006[μm]

5.2 首次評估——不確定度分量之間的相關性

估計各不確定度分量之間無相關性。

5.3 首次評估——合成標準不確定度和擴展不確定度

[uc][=u2EC+u2RR+u2TD+u2TA]

代入5.1中的數值后，可得：

[uc][=0.62+1.02+0.0072+0.0062][μm]=1.17[μm]

取k=2，則擴展不確定度：

[U][=uc×k=1.17μm×2=2.4μm]

5.4 首次評估的不確定度概算匯總（見表2）

6 首次評估結論

在首次評估中，表2給出的數據表明不確定度已得到滿足：[U1mm]=2.4[μm]，小于0.010mm的三分之一。

首次評估表明測量條件是合格的。

石油臘針入度標準針圓錐小端直徑公差為±0.010mm，滿足[U1mm]≤0.010mm/3，故測量方法可行。

參考文獻

[1]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB/T 4985-2010，石蠟針入度測定法[S].2010.

[2]國家質量監督檢驗檢疫總局.JJF1130-2005，幾何量測量設備校準中的不確定度評定指南[S].2005.

作者簡介

張瑜，高級工程師，工學學士，目前于遼寧省計量科學研究院從事長度精密測量工作。

（責任編輯：張曉明）