力學(xué)計量中測量不確定度的應(yīng)用與研究

胡凱 王海洋

中檢（河南）計量檢測有限公司 河南鄭州 450000

1 測量不確定度的簡述

此測定過程是對已經(jīng)給出的結(jié)果的二次分析，首先要在已經(jīng)確定好對象數(shù)值后測定其可信狀態(tài)，說明結(jié)果的質(zhì)量，并利用相應(yīng)的描述方式予以說明。此過程中的重要步驟是精準(zhǔn)定位對象數(shù)值，其要滿足被測量的需要，在全面性和精準(zhǔn)性的要求下落實結(jié)果描述，深度考量不確定度，并將合成標(biāo)準(zhǔn)、相對標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)不確定度予以整合，進(jìn)而滿足測量結(jié)果描述的要求。整合過程中要將每種不確定度的涵義和作用解析清楚，例如：合成不確定度說明了實際測量與預(yù)測結(jié)果間的差異，其使用UC符號描述此種差異。為保證不確定度的差異程度被描述十分完全和精準(zhǔn)，通常要將方差的概念融入，才能展示出結(jié)果參數(shù)的分散性特征，利用合成的辦法確定出最終得以使用的系數(shù)，并用CI符號予以表征[1]。

2 力學(xué)測量中測量不確定度的應(yīng)用

2.1 基本流程

2.1.1 構(gòu)建模型

模型構(gòu)建過程是測量不確定度的初始階段，其為后續(xù)的分析和設(shè)計評定方法奠定基礎(chǔ)，在此過程中要基于工作環(huán)境的真實狀況，充分反映出測定環(huán)境的特點，進(jìn)而表示出關(guān)系量在測定對象上的展現(xiàn)。構(gòu)建模型一般將測定對象設(shè)置為Y，關(guān)系量設(shè)定為Xi，建立了函數(shù)關(guān)系式：Y=f(X1、X2、X3...XN)用以描述二者間的必然聯(lián)系。分析此數(shù)學(xué)模型的過程中要將不確定度置于首要位置，考量其影響因素和作用因素，從而提升測量整體流程的精確程度，實現(xiàn)精準(zhǔn)測定。在收集整合完相應(yīng)的數(shù)值后，說明測定對象的相對理想數(shù)值，以此實現(xiàn)對關(guān)系量的把控，全方位反映出不確定度，但在實際建模中要深入研究對iX的不確定度問題[2]。

2.1.2 分析來源

實際分析過程要緊密聯(lián)系不確定度來源，根據(jù)所構(gòu)建的模型情況，分析測量對象，使得得出的多個分量能夠達(dá)到整合的要求，以此提升分量的精準(zhǔn)程度。實際分析中可能會存在著來源遺漏的情況，此種情況下要求及時處理，并查看Y的不確定度是否充分，若不足要對原有的數(shù)據(jù)加以修正，以此規(guī)避在分析不確定度來源中所產(chǎn)生的問題，進(jìn)而實現(xiàn)整合分析，保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

2.1.3 設(shè)計評定方法

一般要分A、B兩類進(jìn)行討論：首先就A類評定方法來講，其具備整體性的特點，換言之此種評定方法所體現(xiàn)的是整體的觀察分析結(jié)果，由此說明不確定度。主要流程是：用μ、σ表示標(biāo)準(zhǔn)差和不確定度，二者之間的關(guān)系是以不確定度的數(shù)值來保證標(biāo)準(zhǔn)差的形成科學(xué)化水平，為達(dá)到相應(yīng)的精度需求，要準(zhǔn)確測定出對象的預(yù)估數(shù)據(jù)信息，將測定的次數(shù)和每次得到的數(shù)值都詳細(xì)記錄，并用表示，其中x?為平均數(shù)值，借助公式完成計算測定數(shù)值的作業(yè)任務(wù)。按照以上的操作形式，將會初步得出不確定度，用表示，并借助公式實現(xiàn)精確計算。因?qū)嶋H情況間存在著一定的差異，要根據(jù)實際狀況選定標(biāo)準(zhǔn)差運算分析的辦法，從而降低誤差；其次，B類評定方式主要應(yīng)用非統(tǒng)計運算的辦法，利用經(jīng)驗實現(xiàn)，設(shè)測定對象為X，精準(zhǔn)預(yù)測其數(shù)值，設(shè)置為x。結(jié)合信息源頭層面的評定方式而言，其具備著多樣化的特征，包含生產(chǎn)單位指南、設(shè)備性能和確定度數(shù)據(jù)等，同樣要引入方差，用u=(xi)表示預(yù)測方差。

2.2 應(yīng)用實際案例

2.2.1 材料試驗機示值誤差測量

首先，應(yīng)當(dāng)對測定的計劃加以研究，說明其所包含的程序，一般為測量準(zhǔn)備工作、運行辦法和應(yīng)用模式。就準(zhǔn)備工作而言，要將專業(yè)試驗機設(shè)備準(zhǔn)備完全，確定實驗?zāi)繕?biāo)，考量外部環(huán)境參數(shù)值，并將外界環(huán)境的溫差、實時溫度和濕度指標(biāo)考慮在內(nèi)，一般設(shè)定為濕度、溫度、溫差分別是80%、（10°-35°）、2°C /h 。就運行模式而言，要事先將將測力裝置準(zhǔn)備好，運用調(diào)整活塞閥門的方式，使其能夠發(fā)揮出高效的運行優(yōu)勢，以此對測力裝置和實驗裝置的工作情況予以觀察。一般來講，測力裝置的外部加載力來源是實驗設(shè)備。就應(yīng)用模式而言，其直接反映出在應(yīng)用不確定度測量中具體程序和手段，本著均勻布設(shè)測定位置的原則，外力要與檢測位置相統(tǒng)一，進(jìn)而保障精準(zhǔn)性數(shù)據(jù)和結(jié)果的產(chǎn)出。分別計算出多次示值的算數(shù)平均數(shù)?F以及環(huán)境溫度t、定度溫度0t、溫度修正系數(shù)K、標(biāo)準(zhǔn)力值F，從而運用公式說明試驗機的示值誤差。再分別求出所對應(yīng)的不確定度，其中算數(shù)平均數(shù)的不確定度評定方法為A類，其余為B類。

2.2.2 混凝土回彈儀率定值測量

混凝土回彈儀率定值測量結(jié)果的不確定度分析要按照基本流程開展，其要使用專業(yè)回彈儀，試驗出相應(yīng)回彈儀率數(shù)值，并從多個角度完成對實際操作的要求，一般為四個方向，旋轉(zhuǎn)桿裝置，一般為直角關(guān)系，在確認(rèn)后選定好相應(yīng)的數(shù)值，準(zhǔn)確記錄完全后，整合率定值、測量示值。其中率定值包括數(shù)字回彈儀iL和標(biāo)準(zhǔn)鋼鉆L，借助公式0LLLi?=? 求出系統(tǒng)的靈敏程度，進(jìn)而得到彈擊錘彈回的程度。對于回彈儀率的研究要分析運算出不確定度，以此說明分析運算的結(jié)果。

2.2.3 千斤頂不確定度評定

在對千斤頂加以評定的環(huán)節(jié)中，同樣要立足于測定方案選取、數(shù)學(xué)模型架設(shè)和評定不確定度，從全局觀考量所給出的方案的精準(zhǔn)性，切實保證各項工作開展的深度和效果。選取科學(xué)方案的階段，要從測量手段、實驗展開機理和準(zhǔn)備活動三個方面予以深入，從而制定出具體的程序。要事先準(zhǔn)備好液壓裝置，細(xì)化各類誤差，一般包括結(jié)構(gòu)項目和樁基項目兩大類，將誤差分別管控在，并控制外部環(huán)境的運行溫度。依據(jù)壓力表與千斤頂油管之間的連接和作用方式來實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)器間的連接作業(yè)。而過程中要時刻關(guān)注連接所產(chǎn)生的外部荷載，將油泵啟動，查看參數(shù)信息，就所顯示的信息數(shù)據(jù)予以校準(zhǔn)，提升精準(zhǔn)性。給出模型內(nèi)所包含的壓力修正值a、標(biāo)準(zhǔn)方程斜率b、標(biāo)準(zhǔn)力值F，利用公式計算出千斤頂?shù)牟淮_定度。

3 結(jié)語

綜上所述，上文介紹了千斤頂、混凝土回彈儀率、材料試驗機示值誤差的測定中如何利用不確定度來完成，說明此種測量不確定度在力學(xué)測量中的運用范圍較廣，相關(guān)人員在對其他應(yīng)用情況分析時，要從模型建構(gòu)、來源分析和評定方法選擇的流程出發(fā)，以此確保所評定的不確定度具備精準(zhǔn)特點。