電子式萬能試驗機(jī)力值示值誤差的不確定度分析

鄒明

摘 要：電子式萬能試驗機(jī)可作撕裂、剝離、剪切、彎曲、壓縮、拉伸等試驗，在金屬材料、非金屬材料以及其他材料實驗檢測中具有非常廣泛的應(yīng)用，具有非常強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能和數(shù)據(jù)分析能力，并且數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度和精確度非常高，能夠進(jìn)行定期的測量，測量依據(jù)為JJG475-2008《電子式萬能試驗機(jī)》。文章根據(jù)不確定度的原理與方法，并以某300kN電子式萬能試驗機(jī)為例，對電子式萬能試驗機(jī)的力值示值誤差的不確定進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并探析了控制電子式萬能試驗機(jī)力值示值誤差的有效措施，希望能夠為實際檢定以及校準(zhǔn)工作人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：電子式萬能試驗機(jī)；示值誤差；不確定度

前言

電子式萬能試驗機(jī)具有操作方便、功能強(qiáng)大以及準(zhǔn)確度高等眾多優(yōu)點，致使其被廣泛的應(yīng)用于木材、金屬材料、建筑材料以及其他材料的試驗中，并且已經(jīng)成為用于測量材料力學(xué)性能的重要設(shè)備。因為電子式萬能試驗機(jī)的技術(shù)含量相對較高，一些檢定人員并不能夠全面的了解電子式萬能試驗機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用的過程中會忽視一些影響試驗機(jī)準(zhǔn)確度的因素。檢定人員在應(yīng)用電子式萬能試驗機(jī)進(jìn)行材料試驗時，其示值的正確性直接關(guān)系到試驗結(jié)果的真實性與準(zhǔn)確性，甚至?xí)绊懏a(chǎn)品的質(zhì)量，必須對電子式試驗機(jī)示值誤差的不確定度進(jìn)行分析，這樣能夠有效的降低實際工作中的測量示值誤差。因此，文章針對電子式萬能試驗機(jī)力值示值誤差不確定分析的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 電子式萬能試驗機(jī)力值示值誤差不確定度測量的條件與方法分析

1.1 電子式萬能試驗機(jī)力值示值誤差不確定度測量的條件分析

（1）環(huán)境條件：相對濕度小于80%、溫度介于10℃-35℃之間；（2）測量標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)測力儀；（3）測量依據(jù)：JJG475-2008《電子式萬能試驗機(jī)》；（4）被測對象：電子式萬能試驗機(jī)；（5）測定結(jié)果的使用：對于符合上述測量條件的結(jié)果，可以采用上述不確定度檢定方法。

1.2 電子式萬能試驗機(jī)力值示值誤差不確定度測量的方法分析

根據(jù)JJG475-2008《電子式萬能試驗機(jī)檢定規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，測定電子式萬能試驗機(jī)力值示值誤差，是確定電子式萬能試驗機(jī)技術(shù)指標(biāo)的主要方法，測定1級電子式萬能試驗機(jī)時，應(yīng)該采用0.3級以及以上的標(biāo)準(zhǔn)測力儀，進(jìn)行其示值誤差的測定，根據(jù)JJG144-2007《標(biāo)準(zhǔn)測力儀檢定規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，文章以一臺300kN電子式萬能試驗機(jī)為例，由于該電子式萬能試驗機(jī)在20%上重復(fù)性變化相對較大，因此選擇該點作為測量點，并進(jìn)行不確定度估算。在測定電子式萬能試驗機(jī)的示值誤差時，如果采用的方法不同，計算公式也不相同，如果以測力儀示值為依據(jù)，其示值誤差計算公式表示為：？滓=F1-F2。（公式1），公式中？滓表示電子式萬能試驗機(jī)的示值誤差，F(xiàn)1表示測力儀為準(zhǔn)，在電子式萬能試驗機(jī)上的數(shù)值，F(xiàn)2表示測力儀的示值。

2 靈敏系數(shù)和方差計算

2.1 靈敏系數(shù)計算公式

3 電子式萬能試驗機(jī)力值示值誤差的不確定度分析

3.1 根據(jù)電子式萬能試驗機(jī)示值，進(jìn)行不確定度分量u1的估算

（1）不確定分量u1.1的估算。不確定度分量u1.1受到重復(fù)性的影響，采用上述試驗方法對該300kN電子式萬能試驗機(jī)的不確定度進(jìn)行重復(fù)性計算，分別進(jìn)行了10次測量，結(jié)果表示為：10次測量值分別表示為：第1次測量值：60.22；第2次測量值：60.17；第3次測量值：60.30；第4次測量值：60.23；第5次測量值：60.41；第6次測量值：60.45；第7測量值：60.15；第8次測量值：60.25；第9次測量值：60.28；第10次測量值：60.24；10次測量平均值為60.27。

3.2 不確定度分量u2，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測力儀進(jìn)行估算

不確定分量u2通常采用B類方法進(jìn)行計算，測力儀估算不確定度為0.15%，選取20%量程為測量點，不確定度分量u2.1=0.05kN；u2.2=0.10kN；u2=0.11kN，通過估算得知自由度v2為50。

3.3 擴(kuò)展不確定度

Veff為50，p（置信概率）為95%，通過查詢t分布得知kp=2.01，kp取2，擴(kuò)展不確定度U95=0.24kN，相對擴(kuò)展不確定度U95rel=0.4%。

4 控制電子式萬能試驗機(jī)力值示值誤差的有效措施

（1）定期的對電子式萬能試驗機(jī)的檢定環(huán)境進(jìn)行檢查，如果環(huán)境條件相對交差，則不能開展電子式萬能試驗機(jī)進(jìn)行檢定工作。

（2）需要定期的將電子式萬能試驗機(jī)送至省一級計量技術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行保養(yǎng)與維護(hù)，以此保證測力儀測定結(jié)果的準(zhǔn)確性與有效性。對于檢定不合格的電子式萬能試驗機(jī)，禁止在以后的測量工作中使用。定期的對測力儀進(jìn)行保養(yǎng)與維修，杜絕使用穩(wěn)定性、重復(fù)性差以及老化的標(biāo)準(zhǔn)測力儀，以此保證測量值的準(zhǔn)確性與真實性。

（3）檢定人員在測定電子式萬能試驗機(jī)力值示值誤差的不確定度之前，應(yīng)該認(rèn)真的學(xué)習(xí)計量的法規(guī)、法律以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對檢定技術(shù)進(jìn)行全面的了解，提高自身的數(shù)據(jù)分析能力和計量檢定技術(shù)水平，并且在實踐工作中總結(jié)經(jīng)驗，對檢定過程中的疑難問題進(jìn)行分析和討論，并找出導(dǎo)致計量誤差的原因，然后采取有效的措施進(jìn)行處理，減少甚至是避免出現(xiàn)示值誤差。

5 結(jié)束語

總而言之，在采用電子式萬能試驗機(jī)進(jìn)行材料的檢定時，因為不確定度的評定需要考慮眾多因素，并且計算以及分析過程非常復(fù)雜，這就要求檢定人員不斷的加強(qiáng)學(xué)習(xí)，并在實踐的過程中不斷積累經(jīng)驗，以此提高自身的專業(yè)技能水平和素質(zhì)水平。當(dāng)然，文章對電子式萬能試驗機(jī)示值誤差不確定度的分析可能還存在不足，希望相關(guān)研究人員予以批評與指正。

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