拉力、压力和万能试验机测量结果不确定度的评定

　　一、测量方法及测量依据

　　1.测量方法

　　在规定的环境条件下, 通过试验机施加负荷使标准测力仪产生弹性体变形, 应变式标准测力仪把力的信号转换为电信号, 由指示器读取。试验机示值的算术平均值与标准测力仪上的标准力值之差即为试验机的示值误差。本文以液压摆锤式压力试验机2000kN量程20%测量点为例对其测量不确定度进行评定。

　　2.测量依据

　　JJG139- 1999《拉力、压力和万能试验机》检定规程。

　　二、测量结果不确定度的主要来源及数学模型

　　1.测量结果不确定度的主要来源

　　(1)测量重复性。

　　(2)测试人员的读数误差。

　　(3)标准测力仪校准/检定时的测量不确定度。

　　(4)标准测力仪的长期稳定度带来的影响。

　　(5)标准测力仪的数字示值分辨力引进的误差。

　　2.数学模型

　　考虑到影响测量不确定度的因素后, 其数学模型为

　　ΔF=F- F

　　式中: ΔF———试验机的示值误差; F———试验机示值的算术平均值; F———标准测力仪上的标准力值。测量不确定度模型为:

　　测量不确定度模型为:

　　u2(ΔF)=u2(F)+u2(F)

　　三、各输入量标准不确定度的评定

　　1.输入量F的标准不确定度u(F)的评定

　　(1)试验机重复性标准不确定度u(F1)的评定

　　对 一 台 最 大 试 验 力 为2000kN的 试 验 机 , 选 择2000kN量程的20%作为测量点, 连续测量10次, 得到测量列如表1所示。

　　另外, 选择两台同类型试验机, 在重复性条件下, 用同样测量方法, 共得到 3 组测量列, 汇总见表 2。

　　实际测量中, 在重复性条件下连续测量3次, 以3次测量值的算术平均值作为测量结果, 可得到:

　　(2) 测试人员的读数误差标准不确定度u(F2) 的评定

　　由于测试人员对试验机度盘读数时可估读到0.1个分度值, 由此可估算人员读数最大误差应为0.05个分度值, 按均匀分布计算, 取

　　输入量F的标准不确定度分量彼此之间相互独立不相关, 可得出输入量F的标准不确定度u(F):

　　2.输入量F的标准不确定度u(F)的评定

　　(1)标准测力仪检定时的测量标准不确定度u(F1)标准测力仪检定证书给出的相对扩展不确定度为0.1%, 包含因子k=2。在测量点400kN处, 标准不确定度为:

　　u(F1)=0.1%2(2000kN×20%)=0.20kN

　　估计σ〔u(F1)〕u(F1)约为0.10, 则自由度:νF1=50