离心机恒加速度试验不确定度分析

　　利用离心机进行恒加速度试验,广泛用于产品(或零部件)的机械环境试验中。离心机产生加速度的不确定度直接导致产品(或零部件)的“过试验”或 “欠试验”,影响较客观的反映产品(或零部件)的适应机械环境特性的评价。本文结合“离心式恒加速度试验机”检定规程的制定,介绍和讨论用离心机进行恒加 速度试验时对加速度不确定度的分析、评定。

　　一、数学模型

　　用于环境试验的离心机,按台体结构可分为转盘式、转臂式两种类型。它通常由台体、控制系统和试验参数测量系统组成。

　　离心机工作时试件承受的恒加速度,可用以下公式表示:

　　式中:a为离心机工作时试件承受的加速度,m/s2;a1为离心机转动时产生的加速度,m/s2;ag为试件承受重力加速度引起的分量,m /s2;δa为离心机转动时多次测量加速度示值误差,m/s2;w为离心机回转速度(转速),s-1;R为离心机台面(或转臂)试件安装计算半径,m;θ 为离心机旋转轴偏离垂直轴夹角。

　　二、测量不确定度分析

　　对式(1)求全微分

　　由式(2)可知,离心机施于试件加速度相对误差,由离心机转动角速度相对误差,转盘(或转臂)半径相对误差,离心机主轴安装不垂直引起的相对误差,多次测量离心机加速度示值误差等组成。按这些分量相互独立考虑,其恒加速度合成不确定度uc(a)可由下式表示:

　　式中:uc(a)为离心机加速度合成标准不确定度;u(a_w)为离心机加速度由转速w产生的不确定度分量;u(a_R)为离心机加速度由半径R产生的不确定度分量;u(a_θ)为离心机加速度由重力加速度引起的不确定度分量;u(δa)为离心机加速度由离心机多次测量示值产生的不确定度分量;c₁,c₂,c₃,c₄为由不确定度传播率得到的分别为u(a_w)、u(a_R)、u(a_θ)、u(δ_a)灵敏度系数。

　　由式(2)可知:c₁=2,c₂=c₃=c₄=1。

　　三、测量不确定度的评定

　　依据拟颁布的检定规程离心机诸参数的最大允差和对转盘式Y5340/ZF离心机试验时的测试结果,对离心机试验时施于试件的恒加速度不确定度进行评定。

　　1·不确定度分量的测量

　　(1)转速w产生的测量不确定度u_B(a_w)

　　离心机转速w的示值允差:±2·5%,在此范围内等概率分布,其B类标准不确定度

　　其可靠性达80%,则自由度:

　　(2)离心机安装计算半径R产生的测量不确定度u_B(a_R)