力學計量中測量不確定度的應用分析

曾寶軍

郴州市計量測試檢定所 湖南郴州 423000

當前測量不確定度在多個領域廣泛應用，特別是建筑基礎工程中更是發揮重要作用。在力學測量中，先要創建數學模型，探究不確定度來源，將回彈儀、千斤頂等有機結合起來，對不確定度綜合分析，堅持理論實踐相結合原則，通過制定測量方案、創建測量模型等方式進行評定，使其與力學測量現實需求相適應。

1 測量不確定度的主要流程

第一步：創建模型。在模型創建期間，重點實施不確定度分析工作，與現實工作環境相結合，探究測量對象與關系量間的聯系，前者為Y，后者為Xi，按照Y＝f（X1，X2……XN）表示出來。在模型分析中應重視不確定度，并綜合考慮各項影響因素，使整體測量程序更加精準有效。對Xi與Y數值進行整合，依靠前者最理想值x1,x2,x3……xn對后者理想數據全面掌握，并對Xi不確定度問題進行分析。

第二步：判定不確定度來源。通過對不確定來源進行分析，與創建模型相結合，重點分析測量對象，再將產生的其他分量有機結合起來，使分量更加精準可靠。對于不確定度來源遺漏問題，如若未能及時處理，當Y不確定度出現缺陷時，與之匹配的不確定度也會出現異常，阻礙后續工作的持續開展。對此，在來源分析中應重視數據修正與合并，使不確定度來源更為完整，以免造成遺漏。同時，還應加強數據分析，剔除與標準不符的數據，使理想數據更加準確。

第三步：選擇評定方法。在A類評定方法方面，在評定中站在整體角度分析數據，將此時不確定度、標準差進行展示，前者以全部觀測值的方式形成后者。結合被測對象預估數值，對工作頻率與獲取數值進行計算，將平均數值設置為，再獲得測量后數值的不確定度。通過標準差計算的方式，以免影響最終結果準確性。在B類評定中可知信息來源多種多樣，除測量設備性能之外，還包括參數信息、確定值等等。在B類房車表述中可通過預測方差的方式實現，并總結具體程序，保障分析結果精準可靠[1]。

2 測量不確定度在力學計量中的應用

2.1 制定測量方案

選擇型號為YAW2000、精度為1級的微型試驗設備，遵循JJG139-2014標準進行參數設置，溫度在10-35℃之間，濕度控制在80%以內，溫差浮動在每小時2℃以內。在測量機制方面，將側力裝置擺放在試驗臺上，上下分別放置兩個承壓板，利用特定閥門變換活塞運行效率，使試驗設備為側力裝置提供外部驅動力，當該力達到測量位置后，讀取裝置上的數據，便是設備在此處產生的誤差。在測量程序方面，營造良好的試驗設備檢測環境，測定位置最少為5個，初始為對應量程20%不斷提升到極限試驗力，盡量做到均衡分布，一般與20%、40%、60%、80%相適配，在測定環節中應具備穩定的外部例，當加載到指定位置后逐漸加大力度，由此獲得更加精準的讀數。

2.2 創建測量模型

本試驗中不確定度來源于自相關的隨機與模糊性，前者原因是條件不充分，后者原因是事物自身定義不準確。測量不確定度產生大多因分量構成較多，一些分量能夠通過觀測值統計分析進行估算，還需要通過試驗標準偏差表征；相關分量可采用經驗參考、信息概率分布等方式估算，利用標準偏差表征。從整體來看，在本試驗中不確定度主要源于被測量定義方式不理想、取樣不具代表性、模擬儀器讀書不精準、測量方法存在假定性、測量儀器局限、設備誤差、數據計算常數引入不準確、測量程序受環境影響等等。本次試驗的數學模型創建如下：

2.3 不確定度評定

被測設備呈現的誤差不確定性主要與輸入因素、輸入量相關，可根據上述模型檢測設備誤差的不確定性，并針對不確定度進行評定，具體如下。

F的不確定度主要受試驗設備反復性影響，通過多次測定獲取相應測量數列，再利用A類評定方法進行分析。以2000kN設備來說，可選擇1000kN處作為測量位置，共計測定10次取平均值為1000.76kN，單次試驗標準差為0.29kN。根據當前測量情況，在多次測定狀態下反復保持3次，并對每次相應數據記錄下來，計算獲得平均數便是最終結果[2]。

2.3.2 F對應不確定度分析

該元素的不確定度主要受側力裝置不確定性影響，利用B類評定方式進行分析。因標準設備穩定度在多測測定下呈現較強分散性，與運算效率相結合，在該部分分析計算中剔除不確定問題，統一測量精度值為0.3級，在該范圍內認定滿足正態分布特點，相應因子設定為2.58。在1000kN位置計算的不確定度公式為：

u（F）=a/k×1000=1.16kN

2.3.3 t對應不確定度分析

該項因素的不確定度主要跟隨試驗室溫度變化而變，通常情況下試驗室溫度變化每小時小于2℃，可將a值取2，按照平衡狀態分布，k值取，由此形成的不確定計算公式為：

3 結語

綜上所述，當前力學測量在多個領域廣泛應用，在工程項目建設中評定檢測數據將對工程質量起到直接影響。為進一步規范力學計量相關數據，應對計量檢定方式、流程等進行嚴格規范，在測量不確定度時應堅持實事求是原則，制定科學完善的測量方案，創建數學模型，采取A類或者B類評定手段，使評定檢測數據更加精準可靠，提高工程質量與安全。