鋼砧的量值傳遞及影響量的分析與研究

郭貴勇　馬興

【摘 要】介紹了鋼砧的工作原理和用途，建立了鋼砧的測量模型，分析了各不確定度分量主要來源。結合測量實例具體數據，對其合成不確定度進行分析評定，對各不確定度分量進行計算并得出合成不確定度和擴展不確定度，最終可得出該項目的校準測量能力，為我國建筑和交通等行業提供的技術支撐。

【關鍵字】鋼砧;量傳傳遞;影響量;不確定度評定

中圖分類號： TH871 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）31-0087-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.31.040

The Analysis and Research on Performance Impact and Valve Transfer for Steel Anvil

GUO Gui-yong1，2 MA Xing1，2

（1.Fujian Metrology Institute， Fujian Fuzhou 350003， China;

2.Fujian Provincial Key Laboratory of Force Measurement， Fujian Fuzhou 350100， China）

【Abstract】This paper introduces the working principle and application of steel anvil， establishes the measurement model of the calibration results of steel anvil， analyzes the main sources of each uncertainty component， analyzes and evaluates the synthetic uncertainty combined with the concrete data of the measurement example， calculates each uncertainty component， obtains the synthetic uncertainty and extended uncertainty. Finally， the calibration and measurement ability of the project can be obtained. Overall， this paper can provide strong technical support for construction， transportation and other industries in our country.

【Key words】Steel Anvil; Valve Transfer; Performance Impact; Evaluation of Uncertainty

0 引言

鋼砧是對混凝土，砂漿，磚等回彈儀進行校驗的檢驗工具。鋼砧各部件由優質鋼及優質工具鋼制成。鋼砧作為檢驗工具，被彈擊試驗5000次-8000次后，可將砧芯連同砧體在平面磨平整再用。

1 鋼砧的校準

鋼砧測定將鋼砧放置于金屬表面洛氏硬度計檢定試臺上，其支承面應與硬度計試臺臺面研合，在鋼砧標準塊的工作面上測定4點，第1點不算，其余3點均勻分布，取其平均值即為鋼砧標準塊的示值;將鋼砧水平居中放置于電子臺秤上，重復測量三次，取其平均值即為鋼砧質量。使用電子數顯示卡尺，測量鋼砧直徑，測量三次取測量值的平均值。使用電子數顯示卡尺，測量砧芯直徑，測量三次取測量值的平均值。

2 鋼砧硬度標準塊的標準不確定度分量的評定

2.1 測量模型：h=h

式中：h——鋼砧硬度

h——鋼砧硬度三次測量值的平均值

2.2 標準不確定度分量的評定

1）輸入量h的標準不確定度u（h）的評定：其不確定度來源主要是測量重復性引入的不確定度ua（h），可以A類方法評定ua（h）;洛氏硬度計引入的不確定度ub（h），可以B類方法評定ub（h）。

（1）選取一鋼砧，用洛氏硬度計對其上連續進行3次測量，得到測量列為表1所示：

表1 測量列一覽表

其所求的平均值：h=■■h■=62.3HR

單次實驗標準偏差：極差法計算（系數C=1.69）：s=0.4/1.69=0.24HR實際測量中是在重復性條件下測量3次，取其算術平均值為測量結果。

則ua（m）=■=0.14HR

（2）根據標準洛氏硬度計的擴展不確定度不大于1.5HR，包含因子k=2，則可以用B類方法評定：

ub（h）=■=■=0.87HR

（3）把ua（h與ub（h）兩項合成，則u（h）=■=0.88HR

2.3 合成標準不確定度的評定

2.3.1 靈敏系數：由h=h得

c1=■=1

2.3.2 標準不確定度匯總表，見表2。

表2 標準不確定度分量一覽表

2.3.3 合成標準不確定度的計算：

uc（h）=uc（h）=1.8HR

2.4 擴展不確定度的評定：取包含因子k=2，則U=k·uc=1.8HR

2.5 擴展不確定度的報告與表示

鋼砧硬度測量結果擴展不確定度為U=0.4HR。它是由合成標準不確定度uc=0.88HR和包含因子k=2之乘積得到。

鋼砧硬度測量結果不確定度評估

鋼砧硬度測量范圍為（50～70）HRC，其測量不確定度如表3。

表3 標準不確定度匯總表

3 鋼砧質量的標準不確定度分量的評定

3.1 數學模型：m=m

式中：m——鋼砧質量

m——鋼砧質量三次測量值的平均值

3.2 標準不確定度分量的評定

3.2.1 輸入量m的標準不確定度u（m）的評定：其不確定度來源主要是測量重復性引入的不確定度

ua（m），可以A類方法評定;電子天平準確度引入的不確定度ub（m），可以B類方法評定。

ua（m），可以A類方法評定ua（m）;電子天平準確度引入的不確定度ub（m），可以B類方法評定ub（m）。

（1）選取一鋼砧，在電子臺秤上連續進行3次測量，得到測量列為表4所示。

表4 測量列一覽表

其所求的平均值：

m=■∑■■m■=45010g

單次實驗標準偏差：極差法計算（系數C=1.69）：s=0.0/1.69=0.00g，實際測量中是在重復性條件下測量3次，取其值為測量結果。

測量重復性引入的不確定度可忽略不計，則ua（m）=0.00g。

（2）電子臺秤的準確度應大于15.0g，則可以用B類方法評定：

ub（m）=■=■=4.4g

ub（m）=0.010%

（3）把ua（m）與ub（m）兩項合成，則

u（m）=■=0.010%

3.3 合成標準不確定度的評定

3.3.1 靈敏系數：由m=m得c1=■=1

3.3.2 標準不確定度匯總表，見表5。

表5 標準不確定度分量一覽表

3.3.3 合成相對標準不確定度的計算：

uc（m）=uc（m）=0.010%

3.4 相對擴展不確定度的評定：取包含因子k=2，則Urel=k·uc=0.02%

3.5 擴展不確定度的報告與表示

鋼砧質量測量結果相對擴展不確定度為Urel=0.02%。它是由合成相對標準不確定度uc=0.010%和包含因子k=2之乘積得到。

鋼砧質量測量結果不確定度評估

鋼砧質量質量測量范圍為（10～60）kg，其測量不確定度如表6。

表6 標準不確定度匯總表

4 鋼砧直徑測量結果的不確定度評定

4.1 測量模型：D=D

式中：D——鋼砧直徑

D——鋼砧直徑三次測量值的平均值

4.2 標準不確定度分量的評定

（1）輸入量D的標準不確定度u（D）的評定：其不確定度來源主要是測量重復性引入的不確定度，可以A類方法評定u（D）。

（2）選取一鋼砧，以電子數顯卡尺對鋼砧直徑連續進行3次測量，得到測量如表7所示。

表7 測量列一覽表

其所求的平均值：D=■■D■=145.2mm

單次實驗標準偏差：極差法計算（系數C=1.69）：s=0.1/1.69mm=0.06mm

實際測量中是在重復性條件下測量3次，取其值為測量結果。

則u1（D）=■=0.035mm

（3）電子數顯卡尺的最大允許誤差為±0.03mm，估計為均勻分布，其引入的標準不確定度為：

u2（D）=■=■=0.018mm

（4）把u1（D）與u2（D）兩項合成，則u（D）=■=0.04mm

4.3 合成標準不確定度的評定

4.3.1 靈敏系數：由L=L得

c1=■=1

4.3.2 標準不確定度匯總表，見表8。

表8 標準不確定度分量一覽表

4.3.3 合成標準不確定度的計算：

uc（D）=uc（D）=0.04mm

4.4 擴展不確定度的評定：取包含因子k=2，則U=k·uc=0.1mm

4.5 擴展不確定度的報告與表示

測量鋼砧直徑時，其標準值測量結果擴展不確定度為U=0.1mm。它是由合成標準不確定度uc=0.04mm和包含因子k=2之乘積得到。

5 砧芯直徑測量結果的不確定度評定

5.1 按照上述同樣方法對砧芯直徑進行測量，標準不確定度匯總表，見表9。

表9 標準不確定度分量一覽表

5.2 擴展不確定度的評定：取包含因子k=2，則U=k·uc=0.1mm

5.3 擴展不確定度的報告與表示

測量砧芯直徑時，其標準值測量結果擴展不確定度為U=0.1mm。它是由合成標準不確定度uc=0.04mm和包含因子k=2之乘積得到。

對鋼砧、砧芯直徑測量結果的測量不確定度評估：

鋼砧、砧芯直徑測量范圍為（25～200）mm，其測量不確定度如表10。

表10 標準不確定度匯總表

6 結語

保證鋼砧的準確性，通過校準等方法實現量值的溯源性，在建筑和交通等行業的質量控制中起到重要作用;本文介紹我院對鋼砧進行校準方法和不確定度評定方法。

【參考文獻】

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