液壓千斤頂示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定

佟煒

【摘 要】液壓千斤頂主要用于建設(shè)工程基承載力和工程結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力的力值控制，廣泛應(yīng)用于建筑施工領(lǐng)域，由于工程中對液壓千斤頂安裝、操作及配套設(shè)備使用不當(dāng)或人為讀數(shù)等原因，造成了施工中千斤頂力值誤差較大，不能滿足施工要求，工程質(zhì)量難以保證，液壓千斤頂?shù)牧χ悼刂坪蜏y量不確定度問題日益受到重視。依據(jù)JJG621-2012《液壓千斤頂》檢定規(guī)程，分析了影響液壓千斤頂不確定度來源，評定了液壓千斤頂示值誤差的不確定度。

【關(guān)鍵詞】液壓千斤頂 示值誤差 不確定度

1 概述

液壓千斤頂主要由千斤頂主體、油泵及相應(yīng)的油路和配套的壓力表組成，液壓千斤頂主要用于建設(shè)工程樁基承載力和工程結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力的力值控制。本次不確定度評定適用于帶指示裝置的液壓千斤頂。

（1）測量方法：依據(jù)JJG621-2012《液壓千斤頂》檢定規(guī)程。

（2）環(huán)境條件：溫度（5～35）℃，相對濕度小于85%；

（3）測量標(biāo)準(zhǔn)：量程300kN，0.3級標(biāo)準(zhǔn)測力儀（100kN檢定點處擴展不確定度U=0.3%）；

（4）被測對象：取某一液壓千斤頂100 kN作為測量點，示值重復(fù)性小于2.0%；

（5）測量過程：在規(guī)定的環(huán)境條件下，使用油泵對標(biāo)準(zhǔn)測力儀和千斤頂施加負荷至測量點，讀取千斤頂指示器的示值，該過程連續(xù)進行3次，以3次示值的算數(shù)平均值減去標(biāo)準(zhǔn)力值，記得到該測量點試驗機的示值誤差。

2 數(shù)學(xué)模型與傳播系數(shù)

千斤頂指示器值P與各分量的函數(shù)關(guān)系式：

式中：F為負荷；S為千斤頂活塞有效工作面積；△PR為標(biāo)準(zhǔn)測力儀引入的示值誤差，△Pt為溫度變化引起示值誤差，△P估為壓力表讀數(shù)引入的誤差。

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

3.1標(biāo)準(zhǔn)器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度屬于B類評定，選用0.3級的標(biāo)準(zhǔn)測力儀，標(biāo)準(zhǔn)測力儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量由上一級檢定證書可知，U=0.3%，服從正態(tài)分布，查表可知k=2.58，根據(jù)資料，活塞面積0.010382m2，C1=96.32，在點100kN處液壓千斤頂指示器示值為9.8MPa，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

3.2液壓千斤頂檢定重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

液壓千斤頂檢定重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量可從重復(fù)性測量的數(shù)據(jù)中采用統(tǒng)計學(xué)的方法計算其實驗標(biāo)準(zhǔn)差，作為不確定分量u2，屬于A類分量。重復(fù)檢定一臺液壓千斤頂100kN點處，得到一組數(shù)據(jù)如下

檢定點（kN） 100

檢定數(shù)據(jù)（MPa） 9.81 9.80 9.79

用極差法計算單次試驗標(biāo)準(zhǔn)差

3.3溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

溫度變化引入的不確定度分量，其分布估計為均勻分布，包括室溫變化和油溫變化，根據(jù)檢定規(guī)程要求，室溫變化很小，由此引入的不確定分量可忽略；但油溫變化引入不確定度分量則不可忽略。液壓千斤頂檢定過程中油溫變化一般為（20～30）℃，取其變化量上限10℃計算，標(biāo)準(zhǔn)不確定分量

3.4壓力表讀數(shù)不準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

對指針類儀表要求估讀到分度值的1/10，且加荷速度影響讀數(shù)，估計讀數(shù)誤差為±0.7%，按均勻分布，其置信區(qū)間a=0.7%，因此讀數(shù)不準(zhǔn)引入的不確定度分量

u4=a/k=0.40%

3.5活塞有效工作面積不準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

估計活塞有效工作面積引入誤差為±0.1%，按按均勻分布，其置信區(qū)間a=0.1%，因此讀數(shù)不準(zhǔn)引入的不確定度分量

u5=a/k=0.07%

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

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

B u1 標(biāo)準(zhǔn)器 正態(tài) 0.11%

A u2 檢定重復(fù)性 均勻 0.06%

B u3 溫度變化 均勻 0.23%

B u4 壓力表讀數(shù)不準(zhǔn) 均勻 0.40%

B u5 活塞有效工作面積不準(zhǔn) 均勻 0.07%

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

上述標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量獨立不相關(guān)，因此合成不確定度為：

0.48%

6 擴展不確定度

合成不確定度接近于正態(tài)分布，取包含概率p=0.95%，包含因子k=2，則擴展不確定度為

2*0.48%=0.96%

7 測量不確定度的報告與表示

千斤頂示值誤差測量結(jié)果的擴展不確定度為 ， 。