壓力試驗機測量結果不確定度評定

陳海濱　曾素娣　吳郅俊

（云南省計量測試技術研究院，云南昆明　650028）

壓力試驗機測量結果不確定度評定

陳海濱曾素娣吳郅俊

（云南省計量測試技術研究院，云南昆明650028）

壓力試驗機是力值傳遞的最基本的計量器具之一，廣泛的應用于工程建設領域。依據JJG139-2014《拉力、壓力和萬能試驗機檢定規程》， 對一臺量程為（0～300）kN，精度等級為1.0級的試驗機的50kN點和300kN點進行測量結果不確定度評定壓力試驗機是工程建設試驗室中最為常見的力學計量器具，其測量結果直接影響到工程建設質量。本文以一臺300kN壓力試驗機為例，對壓力試驗機測量結果誤差進行分析，并評定測量結果的不確定度。

壓力試驗機不確定度評定誤差分析

1　概述

在溫度：23.0℃，相對濕度：69%的實際測量的環境下，采用百分表式0.3級標準測力儀，預壓壓力試驗機三次至額定負荷后，開始檢定。驅動試驗機對標準測力儀施加負荷至測量點，以標準測力儀標準力值為依據，在試驗機指示裝置上讀取與標準力值相對應的試驗機進程顯示值，以試驗機的3次進程示值的算術平均值作為測量結果，以計算出被測試驗機示值相對誤差及重復性。

2　數學模型

式中：q——試驗機示值相對誤差；

F——標準測力儀示值對應的試驗力；

F——試驗機試驗力示值算術平均值。

3　標準不確定度評定

3.1測量不確定度的來源

（1）由測量過程中被檢試驗機示值重復性引入的標準不確定度分量Au；

（2）由標準測力儀引入的標準不確定度分量B1u；

（3）由在測量過程中溫度變化引入的標準不確定度分量B2u；

（4）由測量人員讀數誤差引入的標準不確定度分量B3u；

（5）由被測試驗機指示裝置分辨力引入的不確定度分量B4u。

3.2測量結果不確定度的評定

3.2.1根據檢定試驗機時的3次實際測量數據，計算出被檢試驗機示值重復性相對誤差，計算由此引入的標準不確定度分量，采用A類評定

50kN時：

試驗機檢定進程示值Fi（kN）重復性相對誤差1 2 3b-F（max-Fmin）F / 50.08 50.02 50.05 0.12%

（注：根據本次比對細則JJF1059-2014，查得極差法3次測量時C=1.64）

300kN時：

試驗機檢定進程示值Fi（kN）重復性相對誤差1 2 3b-（Fmax-Fmin）/F 299.58 299.54 299.54 0.013%

3.2.2由所使用的標準測力儀引的標準不確定度B1u

本次測量采用0.3級的百分表式標準測力儀，根據國家力值檢定系統表中得知，該標準測力儀的擴展不確定度rU=0.3%，k=3；故由此引入的標準不確定度為：

3.2.3在檢定過程中由于溫度變化引入的標準不確定度B2u

根據材料試驗機檢定規程，在檢定過程中溫度變化不超過2℃，因百分表式測力儀有彈性體由合金含量不超過7%的鋼材制造時，其溫度系數K=0.00027/℃，故由此引起的最大誤差，Δ·-ΔtK -0.00027/°C×2°C-0.054%取其半寬，估計為均勻分布，由此引入的標準不確定度為：

3.2.4由在測量過程中人員讀數誤差引入的標準不確定度B3u

在材料試驗機的檢定過程中，百分表式標準測力儀由于人員讀數可能產生0.001mm誤差，對于每個負荷點可產生的示值誤差為，（iD為每個負荷點的示值）故由此引入的標準不確定度為

3.2.5被檢試驗機試驗力指示裝置的分辨力引的標準不確定度B4u

被檢試驗機試驗力指示裝置的分辨力r=0.01kN，估計為均勻分布，由此引入的不確定度為：

4　合成標準不確定度

因此，合成標準不確定度為：

5　擴展不確定度

根據JJF1059-1999測量不確定度評定與表示，取k=2；

6　結語

本次壓力試驗機檢定示值相對誤差結果如下：

q（50kN）=+0.10% ，Ur（50kN）=0.25% ，k=2

q（300kN）=-0.15% ，Ur（300kN）=0.20% ，k=2

［1］JJG139-2014《拉力、壓力和萬能試驗機檢定規程》［J］.北京：中國計量出版社，2014.

［2］JJF1059-1999.測量不確定度評定與表示.1999.

［3］洪寶林.力學計量：上冊［M］.北京：原子能出版社，2002.