管形測力計(jì)負(fù)荷示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定

蔡開城

【摘 要】管形測力計(jì)是一種基于胡克定律實(shí)現(xiàn)測力功能的計(jì)量器具[1-2]，其準(zhǔn)確度關(guān)系到工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，關(guān)系到經(jīng)濟(jì)貿(mào)易活動的正常有序的進(jìn)行，為了保證管形測力計(jì)的準(zhǔn)確溯源，需要對其進(jìn)行檢定。本文介紹一種管形測力計(jì)負(fù)荷示值的測量方法并分析其質(zhì)量示值不確定度分量主要來源，同時對各不確定度分量、合成不確定度、擴(kuò)展不確定度進(jìn)行評定。

【關(guān)鍵詞】檢定；管形測力計(jì)；不確定度評定；計(jì)量器具

中圖分類號： F203 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）08-0158-001

Tube Dynamometer Load Indication Error Measurement Results Uncertainty Assessment

CAI Kai-cheng

（Fujian Institute of Metrology，F(xiàn)uzhou Fujian 350003，China）

【Abstract】The tube dynamometer is a measuring instrument based on Hooke's law to achieve the force measurement function[1-2].Its accuracy is related to the quality of industrial products and relates to the normal and orderly conduct of economic and trade activities. To ensure the accurate traceability of the tube dynamometer， it needs to be verified. This paper introduces a measurement method for the load indication of tubular dynamometers and analyzes the major sources of quality indication uncertainty components. At the same time， it evaluates the uncertainty components， the combined uncertainty， and the extended uncertainty.

【Key words】Verification；Tubular dynamometer；Evaluation of uncertainty；Measuring instruments

0 概述

管形測力計(jì)是一種基于胡克定律實(shí)現(xiàn)測力功能的計(jì)量器具，其通過彈簧的伸長量與力的大小成正比的線性關(guān)系并由彈簧長度變化量表征力值大小[1-2]，其具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧，攜帶方便，價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、快遞物流及交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)中。管形測力計(jì)負(fù)荷示值的準(zhǔn)確度關(guān)系到工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，關(guān)系到經(jīng)濟(jì)貿(mào)易活動的正常有序的進(jìn)行，為了保證管形測力計(jì)的準(zhǔn)確溯源，需要對其進(jìn)行檢定。

1 測量依據(jù)、條件及方法

1）測量依據(jù)：JJG455-2000《工作測力儀檢定規(guī)程》。

2）測量條件：（1）環(huán)境條件：測量應(yīng)在+10℃至+30℃的溫度范圍內(nèi)的條件下進(jìn)行；（2）測量標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)力值砝碼，相對最大允許誤差為±0.01%；（3）被測對象：管形測力計(jì)，最大標(biāo)稱負(fù)荷不大于500N，相對最大允許誤差為±2.0%FS。

3）測量方法：在規(guī)定環(huán)境條件下，將管形測力計(jì)安裝成工作狀態(tài)，使其受力軸線與重力軸線相重合且顯示零點(diǎn)，示值指示裝置調(diào)至零點(diǎn)，沿受力方向使用標(biāo)準(zhǔn)力值砝碼對管形測力計(jì)施加負(fù)荷至測量點(diǎn)，可得到與標(biāo)準(zhǔn)力值相對應(yīng)的管形測力計(jì)負(fù)荷示值[3]。該過程連續(xù)進(jìn)行3次，以3次示值的算術(shù)平均值減去標(biāo)準(zhǔn)力值，即得該測量點(diǎn)管形測力計(jì)測力計(jì)的示值誤差。。

2 管形測力計(jì)負(fù)荷示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定

2.1 數(shù)學(xué)模型

2.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定

2.2.1 輸入量F的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（F）的評定；其不確定度主要來源是測力計(jì)的重復(fù)性，可以通過連續(xù)測量得到測量列，采用A類評定方法進(jìn)行評定。

對一臺最大標(biāo)稱負(fù)荷為100N的管形測力計(jì)，選擇其100%點(diǎn)，即100N作為測量點(diǎn)， 測量10次，可得到測量列見下表

在實(shí)際測量中，在重復(fù)性條件下測量3次，以該3次測量值的算術(shù)平均值作為測量結(jié)果，可得到：

2.2.2 輸入量F的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（F）的評定，其不確定度主要來源于標(biāo)準(zhǔn)力值砝碼，可根據(jù)證書，以B類方法進(jìn)行評定。標(biāo)準(zhǔn)力值砝碼相對最大允許誤差為±0.01%，估計(jì)為均勻分布，取包含因子，在測量100N處，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

2.3.1 靈敏系數(shù)

2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表，見下表

2.3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

輸入量F與F彼此獨(dú)立，不相關(guān)，所以

2.4 擴(kuò)展不確定度的評定：

取包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度U=kUC（△F）=2×0.09N=0.2N

2.5 擴(kuò)展不確定度的報(bào)告與表示

當(dāng)測力計(jì)在100N測量點(diǎn)時，其擴(kuò)展不確定度為U=0.2N，它是由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc=0.09N和包含因子k=2之乘積得到。

3 小結(jié)

本文介紹一種管形測力計(jì)負(fù)荷示值的測量方法及不確定度評定方法。通過對管形測力計(jì)進(jìn)行檢定實(shí)現(xiàn)量值溯源，保證了管形測力計(jì)負(fù)荷示值的準(zhǔn)確可靠，為管形測力計(jì)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)貿(mào)易活動領(lǐng)域提供技術(shù)保障和數(shù)據(jù)支撐。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJG455-2000工作測力儀檢定規(guī)程[S].北京：中國計(jì)量出版社，2000.