洛氏硬度計(jì)示值誤差測(cè)量不確定度的評(píng)定

摘要:“洛氏硬度計(jì)檢定裝置”該標(biāo)準(zhǔn)主要選用洛氏硬度塊作為標(biāo)準(zhǔn)器。該標(biāo)準(zhǔn)器采用儀器結(jié)構(gòu)原理即是以頂角為120°的金剛石圓錐體或直徑為Φ1.588㎜的淬火鋼球作壓頭，以規(guī)定的試驗(yàn)力使其壓入標(biāo)準(zhǔn)塊表面。試驗(yàn)時(shí)，先加初試驗(yàn)力，然后加主試驗(yàn)力。壓入試樣表面之后卸除主試驗(yàn)力，在保留初試驗(yàn)力的情況下，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)塊表面壓痕深度，確定被測(cè)金屬材料的洛氏硬度值。

關(guān)鍵詞:洛氏硬度計(jì)誤差測(cè)量

中圖分類號(hào):TH7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3791(2012)02(c)-0000-00

1 測(cè)量方法及數(shù)學(xué)模型

1.1 測(cè)量依據(jù)

依據(jù)JJG 112—2003《金屬洛氏硬度計(jì)檢定規(guī)程》

根據(jù)國家JJG 112—2003《金屬洛氏硬度計(jì)檢定規(guī)程》的規(guī)定，使用中的洛氏硬度計(jì)主要是進(jìn)行示值誤差的檢定。所以，示值是硬度計(jì)檢定和使用的主要指標(biāo)。洛氏硬度計(jì)示值誤差是用標(biāo)準(zhǔn)硬度塊進(jìn)行本校準(zhǔn)。

數(shù)學(xué)模型有：

確定被測(cè)量與輸入量。的函數(shù)關(guān)系

式中：——被檢洛氏硬度計(jì)的示值誤差，HR；

一—洛氏硬度計(jì)示值，HR；

一—標(biāo)準(zhǔn)洛氏硬度塊示值，HR.

1.2 方差及靈敏系數(shù)的確定

依據(jù)：

靈敏系數(shù)有：

則有：

2 計(jì)算分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.1 硬度計(jì)示值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

2.1.1 示值重復(fù)性影響的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量．

洛氏硬度計(jì)示值重復(fù)性來源于硬度計(jì)本身測(cè)量的重復(fù)性和硬度塊的均勻性。硬度塊的均勻性在硬度計(jì)示值重復(fù)性中起重要作用。為避免重復(fù)，將硬度計(jì)均勻性影響從中扣除，得到硬度計(jì)實(shí)際的示值重復(fù)性。按測(cè)量次數(shù)為5次計(jì)，采用極差法，估算出相應(yīng)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差，查表得c=2.33，故：

高硬度重復(fù)性為O.5 HR，中硬度重復(fù)性為0.6HR，實(shí)際為測(cè)量5次的平均值，則

同理得：

2.1.2 總試驗(yàn)力保持時(shí)問引起的不確定度分量

總試驗(yàn)力保持時(shí)間對(duì)低硬度的影響較為明顯，保持時(shí)間規(guī)定為10 s，實(shí)際能控制在1—2 s，對(duì)低、中、高硬度的示值影響分別在±0.2，0.1，0.05HRC，按三角形分布，則：

2.1.3 讀數(shù)時(shí)間引起的不確定分量

檢定時(shí)讀數(shù)時(shí)間的快慢影響硬度計(jì)機(jī)架變形及硬度塊彈性的恢復(fù)，使讀數(shù)值產(chǎn)生差異，一般控制在卸除主試驗(yàn)力后2～3 s完成讀數(shù)。對(duì)硬度示值影響分別為低硬度±0.15RC，中硬度士0.10HRC，高硬度±O.05HRC，按三角形分布，則：

2.1.4 硬度示值讀數(shù)誤差引起的不確定度分量

無論是表頭式的還是光學(xué)投影的硬度計(jì)，檢定時(shí)對(duì)示值讀數(shù)都存在指示器讀數(shù)誤差，一般估讀能力控制在±0.10HRC，按三角形分布，則：

以上4項(xiàng)合成：

則低硬度HRC；中硬度HRC；高硬度HRC。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)洛氏硬度塊的不確定度分量

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)洛氏硬度計(jì)引起的不確定度分量

根據(jù)國家對(duì)硬度量值傳遞系統(tǒng)的規(guī)定，檢定標(biāo)準(zhǔn)洛氏硬度塊的標(biāo)準(zhǔn)洛氏硬度計(jì)小確定度為

0.3HR。按均勻分布，則：

2.2.2 硬度塊均勻度引起的不確定度分量

國家檢定規(guī)程規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)洛氏硬度塊的均勻度(HRC)允許在0.8-1.2HRC范圍。按最大值取1．2 HRC。采用極差法估算其標(biāo)準(zhǔn)偏差。實(shí)際測(cè)量次數(shù)n=5。查表得c=2.33。

2.2.3 硬度塊穩(wěn)定性引起的不確定度分量

標(biāo)準(zhǔn)洛氏硬度塊的穩(wěn)定性為首次檢定的硬度值與前后二次檢定值提差值，前述檢定規(guī)程規(guī)定：HRC高、中、低值為0.6～0.4HRc。取最大值為0.6HRc，按極限計(jì)算，則：

以上三項(xiàng)合成得：

3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由

得出：

4 擴(kuò)展不確定度U

服從正態(tài)分布，

則有擴(kuò)展不確定度：