測力計(jì)量檢測技術(shù)的新發(fā)展

陳壽亮

廣東省梅州市豐順縣質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測所 廣東梅州 514000

測量不確定度與測量結(jié)果有直接的關(guān)系。測量不確定度作為測量參數(shù)存在明顯的分散性，但可以集中在測量的定量結(jié)果上。不確定性有多種形式，標(biāo)準(zhǔn)差是測量值的常用指標(biāo)，允許操作者計(jì)算置信水平的區(qū)間寬度。由于影響測量不確定度的因素很多，因此確定不確定度的方法也很多。因此，當(dāng)測量一個(gè)指標(biāo)時(shí)，計(jì)量學(xué)家必須使用貝塞爾公式對其進(jìn)行多次測量，不是作為一個(gè)整體指標(biāo)，而是作為幾個(gè)分散的指標(biāo)。總之，測量不確定度是提供測量的完整表示[1]。

1 異常數(shù)據(jù)剔除對計(jì)量檢測的重要性

開展計(jì)量檢測工作往往是為了給相關(guān)活動(dòng)的開展提供科學(xué)參考，若計(jì)量檢測工作開展過程中存在異常數(shù)據(jù)且未有效剔除異常數(shù)據(jù)，很可能會(huì)導(dǎo)致計(jì)量檢測工作為相關(guān)活動(dòng)提供的參考失去科學(xué)性，從而給相關(guān)活動(dòng)的開展帶來阻礙，嚴(yán)重時(shí)造成生命及財(cái)產(chǎn)損失，威脅我國社會(huì)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展。比如，在某航天企業(yè)生產(chǎn)工作中，需對企業(yè)生產(chǎn)的電子元器件進(jìn)行計(jì)量檢測，在某種因素影響下，計(jì)量檢測中出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)且未有效剔除異常數(shù)據(jù)影響導(dǎo)致電子元器件質(zhì)量不過關(guān)，若在電子元器件裝配使用時(shí)出現(xiàn)問題，那么企業(yè)不得不重新生產(chǎn)一批質(zhì)量過關(guān)的電子元器件，此時(shí)，該企業(yè)生產(chǎn)成本增加，對應(yīng)的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益就有所降低，或者企業(yè)未發(fā)現(xiàn)電子元器件存在問題直接將其裝配與某設(shè)備上，導(dǎo)致設(shè)備使用過程中存在安全隱患，使得操作人員在使用設(shè)備時(shí)受傷。從上述例子可以看出，在企業(yè)生產(chǎn)過程中能否有效剔除異常數(shù)據(jù)保證計(jì)量檢測工作質(zhì)量，關(guān)系著生產(chǎn)安全與經(jīng)濟(jì)效益。

2 測力計(jì)量技術(shù)的應(yīng)用

2.1 測力計(jì)量的廣泛應(yīng)用

目前，我國已經(jīng)廣泛應(yīng)用了測功器的數(shù)量，當(dāng)價(jià)值在我國鋼鐵軋制力測力計(jì)的測量機(jī)制可以達(dá)到60mn，材料性能測量實(shí)驗(yàn)可以達(dá)到100mn，小力值在生物力學(xué)動(dòng)物肌肉纖維張力測量，使用測量儀器張力測量固定在10nn，隨著科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，測功機(jī)技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越大，現(xiàn)階段發(fā)展的主要是應(yīng)用于軋鋼工業(yè)、建筑工業(yè)和地質(zhì)可比試驗(yàn)，以提高我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。

2.2 測力計(jì)量中傳感器應(yīng)用

目前，我國測功機(jī)技術(shù)的發(fā)展主要是基于力傳感器的發(fā)展。傳感器轉(zhuǎn)換器，主要是某些物理量到另一個(gè)物理量，如機(jī)械數(shù)量成電子信號(hào)，常用于負(fù)載電阻應(yīng)變傳感器，當(dāng)收到外力主要使用鋼絲形變電阻應(yīng)變效應(yīng)，為了測量的力值，在傳感器的應(yīng)用，除了電阻應(yīng)變傳感器通常是使用壓阻傳感器和它的工作原理是利用半導(dǎo)體收到壓力，根據(jù)測量的電阻率變化力變換，這樣他們就可以到相應(yīng)的值，為了促進(jìn)發(fā)展測量技術(shù)[2]。

2.3 高精度數(shù)字二次儀表應(yīng)用

測力傳感器的發(fā)展主要基于高精度數(shù)字二次儀表的發(fā)展，只有將是解決數(shù)字二次儀表精度高，能有效地提高檢測技術(shù)，使負(fù)載技術(shù)可以更精確的測量的力量，同時(shí)，也可以使用更精確的檢測手段進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提高傳感器的性能，通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制和檢測、測功器為了順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，為相關(guān)企業(yè)的發(fā)展提供更專業(yè)的數(shù)據(jù)檢測，滿足我國相關(guān)企業(yè)發(fā)展的需求價(jià)值。

3 不確定度的計(jì)量檢測分析

3.1 建立被計(jì)量與影響量間的數(shù)學(xué)模型

如果用y 表示測量不確定度的物理量，用X 表示測量不確定度的影響因素，可以得出x 和y 之間的函數(shù)關(guān)系，便是數(shù)學(xué)模型。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

從數(shù)學(xué)模型可以看出，x 是直接測量的物理量；f 是函數(shù)關(guān)系。（1）公式中沒有符號(hào)元素。例如，yx1x2是通過實(shí)驗(yàn)測量獲得的輸入x。u（x）的量可以根據(jù)A 類標(biāo)準(zhǔn)的不確定性來確定。如果基于其他相關(guān)數(shù)據(jù)輸入確定測量值x，則可以基于B 型標(biāo)準(zhǔn)品的不確定度確定u（x）。這兩類規(guī)則之間的區(qū)別在于它們的評(píng)估方法，包括類別不確定性。基于統(tǒng)計(jì)方法的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，以及基于非統(tǒng)計(jì)方法的B 型不確定性。兩種標(biāo)準(zhǔn)之間的區(qū)別在于，標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)估B 無法在相同條件下進(jìn)行測量，而標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)估B 需要采用統(tǒng)計(jì)方法。B 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)估應(yīng)基于標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)估，并應(yīng)計(jì)算平方差。B 標(biāo)準(zhǔn)不確定度必須首先使用方差，因此開放部分必須基于并滿足標(biāo)準(zhǔn)不確定度。B 類評(píng)估所需的標(biāo)準(zhǔn)不確定性可以通過檢查相關(guān)信息并考慮低可靠性來實(shí)現(xiàn)。通過減少與限制對數(shù)有關(guān)的元素?cái)?shù)量，可以實(shí)現(xiàn)類別自由的標(biāo)準(zhǔn)不確定性級(jí)別[3]。

3.2 計(jì)算復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)的不確定度

Xi 的不確定性取決于輸入標(biāo)準(zhǔn)不確定性和數(shù)學(xué)模型的靈敏度系數(shù)。在計(jì)算組成標(biāo)準(zhǔn)的不確定性時(shí)，應(yīng)考慮不同輸入量之間的相關(guān)性。可根據(jù)測量不確定度評(píng)估和表達(dá)的具體要求建立數(shù)學(xué)模型。擴(kuò)展不確定度是通過將合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度乘以K 因子來計(jì)算的。各種測量儀器的校準(zhǔn)規(guī)格也會(huì)隨著k 值的變化而變化。一旦計(jì)算出上述計(jì)算的擴(kuò)展不確定度，就必須指定如何測量不確定度。基于此信息，可以得出擴(kuò)展的不確定性。

4 結(jié)語

在這個(gè)階段，科學(xué)技術(shù)日新月異，但是中國仍然落后，很難將最新的技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用到測力技術(shù)中，也很難為相關(guān)企業(yè)的發(fā)展做出真正的貢獻(xiàn)。同時(shí)，由于缺乏相關(guān)的專業(yè)人才，相關(guān)企業(yè)應(yīng)對現(xiàn)有的測量技術(shù)進(jìn)行改革，應(yīng)提高企業(yè)的核心競爭力，形成和培養(yǎng)專業(yè)的測量人才，應(yīng)提高測量與測試技術(shù)水平完善相關(guān)行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，滿足我國測量技術(shù)的要求。