1级材料试验机示值误差的测量结果不确定度

　　1　测量方法

　　根据JJG139—1999《拉力、压力和万能材料试验机检定规程》或JJG157—1995《非金属拉力、压力和万能试验机检定规程》,对于拉力、压力和万能材料试验机(以下简称为试验机),应用0.3级或以上级别的标准测力仪(以下简称为测力仪)进行示值误差的检定,而测力仪应符合JJG144—1992《标准测力仪检定规程》的要求。下面分析用0.3级标准测力仪检定1级试验机的示值误差的测量结果不确定度。1级试验机各度盘一般为500个分度,取满量程的20%(即:100个分度)为例进行计算。

　　2　数学模型

　　根据JJG139—1999或JJG157—1995,用测力仪检定试验机示值误差时,当以试验机度盘刻度为准,在测力仪上读数时,其示值误差计算公式为:δ=F1(1+kΔt1)-F2(1+kΔt2),由温度计及测力仪温度修正系数引入的不确定度很小,忽略不计。

　　设F为测力仪温修后示值,则可简化为:

　　式中:δ为试验机的示值误差;F1为测力仪定度时的示值;F2为以试验机度盘刻度为准,测力仪的读数;k为测力仪的温度修正系数;Δt1为测力仪定度时的温度与检定试验机时的温度之差;Δt2为检定试验机时的温度波动。

　　3　方差与灵敏系数

　　由式(1)可得:

　　式中:u1、u2、u3分别为:F、F2、Δt2的不确定度。

　　根据JJG139—1999或JJG157—1995,检定过程温度变化应不大于2℃,取极限值:Δt2=2℃,F2取测力仪的测量下限:F2=0.700mm,取测力仪温度修正系数:k=0.00027/℃,得:

　　4　计算分量标准不确定度

　　4.1　由测力仪估算的不确定度分量u1=u(F)

　　检定证书给出测力仪的允许误差为:0.30%,k=3,所以:

　　u1=u(F)=0.30%/3=0.10%

　　因为u1很可靠,所以自由度为:ν1→∞

　　4.2　由试验机示值估算的不确定度分量u2=u(F2)

　　1)重复试验10次,数据如下(d为分度值):

　　100.2d,100.0d,99.8d,100.0d,99.8d,100.0d,99.8d,100.2d,99.8d,100.2d,得单次测量结果的实验标准差为:s=0.18d,而实际测量结果为3次的平均值,所以:

　　自由度为:ν21=9

　　2)由试验机读数误差估算的不确定度分量估读到0.2个分度,按均匀分布计算,得:

　　其可靠性约为25%,所以自由度为:

　　3)试验机示值估算的不确定度分量u2由u21及u22构成,所以:

　　自由度为:

　　4.3　由检定过程温度波动估算的不确定度分量u3

　　检定过程温度变化不大于2℃,均匀分布,得:

　　因Δt2的测量误差对试验机检定结果的影响相对于Δt2本身可忽略不计,因此可认为Δt2很可靠,所以u3亦很可靠,自由度为:ν3→∞