液壓千斤頂測量不確定度的評定方法

黃瑩

【摘 要】液壓千斤頂主要由油泵、油室、儲油腔、搖把、活塞、油閥等部分組成，是一種構(gòu)造簡單、便于攜帶、重量輕、移動方便的小型起重設(shè)備，主要用以起升重物，得到廣泛的應(yīng)用。另外，在大量的實踐操作中證明，液壓千斤頂還具有工作平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、自鎖作用等優(yōu)勢，這也是被廣泛應(yīng)用的主要原因。當(dāng)然，液壓千斤頂在使用過程中具有起升速度慢、起重高度受限等缺點，在應(yīng)用過程中需要結(jié)合實際的情況盡量規(guī)避其缺點。

【關(guān)鍵詞】液壓千斤頂 不確定度 評定方法

液壓千斤頂在工作的過程中，需要注意的是承載的負(fù)荷不能超出其負(fù)載能力，避免對液壓千斤頂造成損壞或是影響測量的準(zhǔn)確性。在近些年來，作者通過對液壓千斤頂大量工作情況的分析中發(fā)現(xiàn)，液壓千斤頂經(jīng)常會出現(xiàn)測量不確定度的現(xiàn)象，而引起不確定度的因素有很多，其主要來源于標(biāo)準(zhǔn)器、溫度變化、檢定重復(fù)性等，為了提高液壓千斤頂測量質(zhì)量，必須對不確定度分量進行評定，對此，本文主要對壓千斤頂測量不確定度的評定方法進行分析。

1 液壓千斤頂測量不確定度的主要來源

液壓千斤頂是一種簡單的起重設(shè)備，并有著測量的功能[1]。但是，就當(dāng)今液壓千斤頂?shù)氖褂们闆r來看，存在測量不確定度的現(xiàn)象，如，測量過程中的系統(tǒng)效應(yīng)、隨機效應(yīng)測量產(chǎn)生的不確定度，另外，在對數(shù)據(jù)進行處理的過程中，也可能因為修約的原因而導(dǎo)致測量出現(xiàn)不確定度的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到液壓千斤頂?shù)氖褂眯省?/p>

在對液壓千斤頂分析檢定的過程中，發(fā)現(xiàn)引起液壓千斤頂測量不確定度的來源主要有以下幾方面：①一般情況下，液壓千斤頂?shù)墓ぷ鳝h(huán)境需要在規(guī)定條件下運行，而且還要確保工作位置在標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)下，在對液壓千斤頂進行檢定的過程中發(fā)現(xiàn)，即使工作環(huán)境以及工作狀態(tài)都滿足規(guī)定要求，但卻存在重復(fù)性引入標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，從而引起不確定度分量的出現(xiàn)。②在對液壓千斤頂示值進行估算的過程中，如果估算不準(zhǔn)確的話，將會引起液壓千斤頂測量出現(xiàn)不確定度分量。③在工作環(huán)境以及工作位置狀態(tài)都滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的情況下，如果應(yīng)變式標(biāo)準(zhǔn)測力儀出現(xiàn)問題的話，也會引起液壓千斤頂測量不確定度分量的發(fā)生。④液壓千斤頂工作環(huán)境出現(xiàn)變化，如，溫度的變化等，會造成液壓千斤頂測量出現(xiàn)不確定度的情況。

通過以上的分析了解到，液壓千斤頂在使用的過程中，可能受到多方面因素的影響而出現(xiàn)不確定度分量，再加上引起不確定度分量來源發(fā)生的模糊性、隨機性的原因，使得，液壓千斤頂測量時無法確定有哪些原因而導(dǎo)致液壓千斤頂不確定度的發(fā)展，同時也不能正確評定不確定度的來源，從而對液壓千斤頂?shù)氖褂眯试斐芍苯拥挠绊慬2]。

2 液壓千斤頂測量不確定度的評定方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度分量

液壓千斤頂在使用的過程中，經(jīng)常會因為標(biāo)準(zhǔn)器而引入不確定度分量，針對標(biāo)準(zhǔn)器引入不確定度分量的評定方法需要結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)器的實際工作狀態(tài)進行研究分析[3]。如果按照依據(jù)規(guī)程的話，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備應(yīng)采用0.3級或0.3級以上的應(yīng)變式標(biāo)準(zhǔn)測力儀，同時，要保證液壓千斤頂測量需要在標(biāo)準(zhǔn)工作位置狀態(tài)下以及規(guī)定的工作環(huán)境條件下運行，在對應(yīng)變式標(biāo)準(zhǔn)測力儀引入不確定度分量的調(diào)查來分析，在U=0.3%且k=2.58的話，分布服從正態(tài)分布，經(jīng)查JJF1059-1999中的表2，再結(jié)合活塞面積0.1m2，以及C1=10、指示器指示值為10MPa的情況下，液壓千斤頂標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量U-1如下：

U-1=C1 =0.029MPa

2.2 環(huán)境溫度變化引入不確定度分量的評定方法

通過以上對液壓千斤頂測量不確定度的主要來源分析得知，在環(huán)境溫度發(fā)生變化時，對液壓千斤頂測量也會帶來不確定度分量，環(huán)境溫度的變化主要包括油溫的變化、室溫的變化，對環(huán)境溫度變化引入不確定度分量的評定方法主要從這兩方面進行[4]。作者在對本次的評定過程中，由于室內(nèi)溫度的變化極小，而受到室內(nèi)溫度所引起的液壓千斤頂測量不確定度分量幾乎可以忽略不計，因此，本次對溫度變化引入不確定度分量的評定主要針對油溫變化進行評定。

一般情況下，液壓千斤頂在正常使用的過程中，油溫必須按照規(guī)定要求控制在一定溫度范圍內(nèi)，大多都是將油溫控制在20℃至30℃之間，為了有效的對油溫變化引入不確定度分量進行評定，在這里主要取油溫的上限溫度30℃進行計算。根據(jù)以上提到的相關(guān)信息，油溫變化下引入的不確定度分量評定標(biāo)U-2準(zhǔn)如下：

U-2= MPa=0.053MPa

2.3 檢定重復(fù)性引入不確定度分量的評價方法

檢定重復(fù)性是引入液壓千斤頂測量不確定度分量的重要來源之一，而且，檢定重復(fù)性的多發(fā)性也比較高，因此，在低液壓千斤頂測量不確定度分量評定的過程中，必須將檢定重復(fù)性因素的評定重視起來[5]。一般情況下，液壓千斤頂在規(guī)定工作環(huán)境以及標(biāo)準(zhǔn)的工作位置狀態(tài)下運行的過程中，如果在對液壓千斤頂檢查的過程中發(fā)現(xiàn)存在檢定重復(fù)性引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的話，可以從檢定重復(fù)性測量的數(shù)據(jù)中進行分析和評定，主要采用統(tǒng)計分析的方式來對其進行評定，并設(shè)檢定重復(fù)性引入的不確定度分量為U-3。

例如，在對一臺液壓千斤頂進行重復(fù)檢定時，在100KN處得出以下一組數(shù)據(jù)：

9.8（MPa） 9.8（MPa） 9.7（MPa）

=9.8

那么，在采用極差計算法來進行標(biāo)準(zhǔn)差試驗的公式如下：

k=R/C=（9.8-9.7）/1.64=0.061

U-3=k/ =0.028MPa

通過以上對三種引入液壓千斤頂測量不確定度分量的評價方法中分析了解到，雖然液壓千斤頂在測量過程中極易出現(xiàn)測量不確定度的現(xiàn)象，但通過以上對測量不確定度分量的評價指標(biāo)來看，可以有效的分析出不確定度分量標(biāo)準(zhǔn)，并將多種標(biāo)準(zhǔn)合計來計算機整體的不確定度，從而保證液壓千斤頂使用的有效性。標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評定表如下（如表1所示）

表1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評定表

符號 測量結(jié)果的分布 不確定度來源 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

U-1 正態(tài) 標(biāo)準(zhǔn)器 0.029

U-2 均勻 溫度變化 0.053

U-3 均勻 檢定重復(fù)性 0.028

通過表1的分析中可以計算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度如下：

U-C= =0.067MPa

那么，相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

U-crel=0.067/9.8=0.68%

通過以上對液壓千斤頂測量不確定度的評價分析結(jié)果來看，液壓千斤頂測量整體不確定度標(biāo)準(zhǔn)滿足測量要求[6]。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著液壓千斤頂應(yīng)用越來越廣泛，對液壓千斤頂測量結(jié)果的質(zhì)量要求也越來越高，如果測量結(jié)果出現(xiàn)誤差的話，將會對整個測量質(zhì)量造成影響。就當(dāng)今液壓千斤頂測量情況來看，由于受到多種不確定度因素的影響，使得液壓千斤頂?shù)臏y量準(zhǔn)確率以及質(zhì)量一直不高。通過本文對液壓千斤頂測量不確定度評定方法的分析，作者結(jié)合自身多年工作經(jīng)驗，以及自身對液壓千斤頂測量的了解，主要對現(xiàn)階段液壓千斤頂測量不確定度的主要來源進行剖析，同時，也從標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度分量、環(huán)境溫度變化引入不確定度分量的評定方法、檢定重復(fù)性引入不確定度分量的評價方法進行分析，并通過標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評定表來計算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，以此來確定液壓千斤頂測量不確定度分量是否符合測量要求。希望通過本文的分析，對提升液壓千斤頂測量質(zhì)量給予一定的幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]付昌林，唐勇.預(yù)應(yīng)力張拉施工用液壓千斤頂裝置校準(zhǔn)不確定度評估（一）[J].實用測試技術(shù)，2012（02）.

[2]王承忠.測量不確定度基本原理和評定方法及在材料檢測中的評定實例 第一講 測量不確定度的基本原理和定義[J].理化檢驗（物理分冊），2013（09）.

[3]李慎安.JJF 1059—1999《測量不確定度評定與表示》討論之十六 不確定度評定中重復(fù)性限與復(fù)現(xiàn)性限的應(yīng)用[J].工業(yè)計量，2013（02）.

[4]倪育才.測量不確定度理解與應(yīng)用（七） 關(guān)于測量不確定度的基本概念[J].中國計量，2014（01）.

[5]劉自雄，曹恩華，杜永深.穿心式帶載升降液壓千斤頂研制成功[J].建設(shè)機械技術(shù)與管理，2013（05）.

[6]陳翔.液壓千斤頂示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定[J].科學(xué)咨詢（科技管理），2011（08）.