瀝青粘附性試驗(yàn)儀的量值傳遞及影響量的分析與研究

馬興　郭貴勇

【摘 要】介紹了瀝青粘附性試驗(yàn)儀的工作原理和用途，建立了瀝青粘附性試驗(yàn)儀校準(zhǔn)結(jié)果的測(cè)量模型，分析了各不確定度分量主要來(lái)源。結(jié)合測(cè)量實(shí)例具體數(shù)據(jù)，對(duì)其合成不確定度進(jìn)行分析評(píng)定，對(duì)各不確定度分量進(jìn)行計(jì)算并得出合成不確定度和擴(kuò)展不確定度，最終可得出該項(xiàng)目的校準(zhǔn)測(cè)量能力，為我國(guó)交通建設(shè)等單位提供的技術(shù)支撐。

【關(guān)鍵字】瀝青粘附性試驗(yàn)儀;量傳傳遞;影響量;不確定度評(píng)定

中圖分類(lèi)號(hào)： TH871 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）31-0093-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.31.043

The Analysis and Research on Performance Impact and Valve Transfer for Asphalt Adhesion Tester

MA Xing1，2 GUO Gui-yong1，2

（1.Fujian Metrology Institute， Fujian Fuzhou 350003， China;

2.Fujian Provincial Key Laboratory of Force Measurement， Fujian Fuzhou 350100， China）

【Abstract】This paper introduces the working principle and application of asphalt adhesion tester， establishes the measurement model of the calibration results of asphalt adhesion tester， analyzes the main sources of each uncertainty component， analyzes and evaluates the synthetic uncertainty combined with the concrete data of the measurement example， calculates each uncertainty component， obtains the synthetic uncertainty and extended uncertainty. Finally， the calibration and measurement ability of the project can be obtained. Overall， this paper can provide strong technical support for transportation and other industries in our country.

【Key words】Asphalt Adhesion Tester; Valve Transfer; Performance Impact; Evaluation of Uncertainty

0 引言

瀝青粘附性試驗(yàn)儀是用于評(píng)定各類(lèi)乳化瀝青與礦料的粘附性，以評(píng)定其抗水損害的能力的儀器。儀器主要由電機(jī)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，吊桿，定時(shí)裝置及電路控制系統(tǒng)組成。電機(jī)通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使吊桿做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)而完成對(duì)各類(lèi)乳化瀝青與礦料的粘附性的評(píng)定。

1 瀝青粘附性試驗(yàn)儀的校準(zhǔn)

瀝青粘附性試驗(yàn)儀的校準(zhǔn)是將計(jì)時(shí)器預(yù)置于180s，設(shè)置秒表處于測(cè)量狀態(tài)，運(yùn)行瀝青粘附性試驗(yàn)儀，同時(shí)啟動(dòng)電子秒表，測(cè)量吊桿開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到停止的時(shí)間，測(cè)量三次取其平均值作為瀝青粘附性試驗(yàn)儀運(yùn)行180s為實(shí)際時(shí)間值;在規(guī)定條件下，打開(kāi)瀝青粘附性試驗(yàn)儀電源開(kāi)關(guān)，在吊桿運(yùn)動(dòng)的起始位置選取一個(gè)相關(guān)的部件作為起始標(biāo)記，當(dāng)?shù)鯒U升至最高點(diǎn)后，再做一終點(diǎn)標(biāo)記，用電子數(shù)顯卡尺測(cè)量?jī)蓸?biāo)記之間的距離，即為移動(dòng)距離，重復(fù)該過(guò)程3次，取其平均值為吊桿的移動(dòng)距離值;在規(guī)定條件下，以反光膜分別粘貼于瀝青粘附性試驗(yàn)儀的吊桿上，啟動(dòng)電機(jī)，待吊桿運(yùn)動(dòng)均勻時(shí)，以高精度標(biāo)準(zhǔn)智能測(cè)速頻率計(jì)測(cè)量吊桿的運(yùn)動(dòng)頻率，測(cè)量三次，以其平均值作為吊桿的運(yùn)動(dòng)頻率。

2 瀝青粘附性試驗(yàn)儀測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

2.1 測(cè)量模型：t=t

式中：t——瀝青粘附性試驗(yàn)儀運(yùn)行實(shí)際時(shí)間

t——瀝青粘附性試驗(yàn)儀運(yùn)行時(shí)間三次測(cè)量值的平均值

2.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（t）的評(píng)定：其不確定度來(lái)源主要是測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度u1（t），可以A類(lèi)方法評(píng)定u1（t）;電子秒表的準(zhǔn)確度引入的不確定度u2（t），可以B類(lèi)方法評(píng)定u2（t）。

（1）選取一瀝青粘附性試驗(yàn)儀，以電子秒表對(duì)瀝青粘附性試驗(yàn)儀按設(shè)置運(yùn)行180s進(jìn)行3次測(cè)量，得到測(cè)量列為表1所示。

表1 測(cè)量列一覽表

其所求的平均值：t=■■t■=180.4s

單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差：極差法計(jì)算（系數(shù)C=1.69）：s=0.1/1.69=0.06s

實(shí)際測(cè)量中是在重復(fù)性條件下測(cè)量3次，取其值為測(cè)量結(jié)果。

則u1（t）=■=0.03s

（2）考慮到人工計(jì)時(shí)的影響，電子秒表的最大允許誤差定為±0.1s，估計(jì)為均勻分布，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

u2（t）=■■=0.06s

（3）把u1（t）與u2（t）兩項(xiàng)合成，則u（t）=■=0.07s

2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

2.3.1 靈敏系數(shù)：由：t=t得

c1=■=1

2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表，見(jiàn)表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)不確定分量一覽表

2.3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算：

uc（t）=uc（t）=0.07s

2.4 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定：取包含因子k=2，則U=k·uC=0.2s

2.5 擴(kuò)展不確定度的報(bào)告與表示

瀝青粘附性試驗(yàn)儀按設(shè)置運(yùn)行180s時(shí)的實(shí)際時(shí)間測(cè)量結(jié)果擴(kuò)展不確定度為U=0.2s。它是由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc=0.07s和包含因子k=2之乘積得到。

3 瀝青粘附性試驗(yàn)儀移動(dòng)距離測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

3.1 測(cè)量模型：H=H

式中：H——瀝青粘附性試驗(yàn)儀移動(dòng)距離

H——瀝青粘附性試驗(yàn)儀移動(dòng)距離三次測(cè)量值的平均值。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

輸入量H的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（H）的評(píng)定：其不確定度來(lái)源主要是測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度u1（H），可以A類(lèi)方法評(píng)定u1（H）;其不確定度來(lái)源主要是數(shù)顯卡尺的準(zhǔn)確度引入的不確定度u2（H），可以B類(lèi)方法評(píng)定u2（H）。

（1）選取一瀝青粘附性試驗(yàn)儀，以數(shù)顯卡尺對(duì)其移動(dòng)距離進(jìn)行3次測(cè)量，得到測(cè)量列為表3所示。

表3 測(cè)量列一覽表

其所求的平均值：H=■■H■=50.1mm

單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差：極差法計(jì)算（系數(shù)C=1.69）：s=0.1/1.69=0.06mm

實(shí)際測(cè)量中是在重復(fù)性條件下測(cè)量3次，取其值為測(cè)量結(jié)果。

則u1（H）=■=0.03mm

（2）數(shù)顯卡尺最大允許誤差為±0.03mm，估計(jì)為均勻分布，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

u2（H）=■■=0.02mm

（3）把u1（H）與u2（H）兩項(xiàng)合成，則u（H）=■=0.04mm

3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

3.3.1 靈敏系數(shù)：由：H=H得

c1=■=1

3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表，見(jiàn)表4。

表4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表

3.3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算：

uc（H）=uc（H）=0.04mm

3.4 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定：取包含因子k=2，則U=k·uC=0.1mm

3.5 擴(kuò)展不確定度的報(bào)告與表示

瀝青粘附性試驗(yàn)儀移動(dòng)距離測(cè)量結(jié)果擴(kuò)展不確定度為U=0.1mm。它是由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc=0.04mm和包含因子k=2之乘積得到。

4 瀝青粘附性試驗(yàn)儀運(yùn)動(dòng)頻率測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

4.1 測(cè)量模型：n=n

式中：n——瀝青粘附性試驗(yàn)儀運(yùn)動(dòng)頻率值

n——瀝青粘附性試驗(yàn)儀運(yùn)動(dòng)頻率三次測(cè)量值的平均值

4.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

輸入量n的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（n）的評(píng)定：其不確定度來(lái)源主要是測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度u1（n），可以A類(lèi)方法評(píng)定u1（n）;高精度標(biāo)準(zhǔn)智能測(cè)速頻率計(jì)準(zhǔn)確度引入的不確定度u2（n），可以B類(lèi)方法評(píng)定u2（n）。

（1）選取一瀝青粘附性試驗(yàn)儀，以高精度標(biāo)準(zhǔn)智能測(cè)速頻率計(jì)連續(xù)進(jìn)行3次運(yùn)動(dòng)頻率測(cè)量，得到測(cè)量列為表5所示。

表5 測(cè)量列一覽表

其所求的平均值：n=■■n■=30.1次/min

單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差：極差法計(jì)算（系數(shù)C=1.69）：s=0.1/1.69=0.06次/min

實(shí)際測(cè)量中是在重復(fù)性條件下測(cè)量3次，取其值為測(cè)量結(jié)果。

則u1（n）=■=0.03次/min

（2）高精度標(biāo)準(zhǔn)智能測(cè)速頻率計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)為0.01級(jí)，估計(jì)為均勻分布，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

u2（n）=■■=0.002次/min

表6 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表

（3）把u1（n）與u2（n）兩項(xiàng)合成，則u（n）=■=0.03次/min

4.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

4.3.1 靈敏系數(shù)：由n=n得

c1=■=1

4.3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表，見(jiàn)表6。

4.3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

uc（n）=uc（n）=0.03次/min

4.4 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定：取包含因子k=2，則U=k·uC=0.1次/min

4.5 擴(kuò)展不確定度的報(bào)告與表示

瀝青粘附性試驗(yàn)儀運(yùn)動(dòng)頻率測(cè)量結(jié)果擴(kuò)展不確定度為U=0.1次/min。它是由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc=0.03次/min和包含因子k=2之乘積得到。

5 結(jié)語(yǔ)

保證瀝青粘附性試驗(yàn)儀的準(zhǔn)確性，通過(guò)校準(zhǔn)等方法實(shí)現(xiàn)量值的溯源性，在交通建設(shè)等部門(mén)的質(zhì)量控制中起到重要作用;本文介紹我院對(duì)瀝青粘附性試驗(yàn)儀進(jìn)行校準(zhǔn)方法和不確定度評(píng)定方法。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.JTG E20-2011，《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2]袁峻，錢(qián)武彬，張申，董文姣，孫巍巍.瀝青-集料黏附性能簡(jiǎn)化計(jì)算模型[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2014（28）.

[3]陳燕娟，高建明，陳華鑫.基于表面能理論的瀝青-集料體系的粘附特性研究[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2014（01）.

[4]王軍，陳燕娟.瀝青與集料粘附性評(píng)價(jià)方法[J].山西建筑，2012（05）.