水泥膠砂及混凝土耐磨性試驗(yàn)機(jī)校準(zhǔn)及其結(jié)果分析與研究

郭貴勇　馬興

【摘 要】介紹了水泥膠砂及混凝土耐磨性試驗(yàn)機(jī)的工作原理和用途，建立了水泥膠砂及混凝土耐磨性試驗(yàn)機(jī)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，為交通部門提供的技術(shù)支撐。

【關(guān)鍵詞】水泥膠砂及混凝土耐磨性試驗(yàn)機(jī);校準(zhǔn)方法;測(cè)量;性能影響;不確定度評(píng)定

中圖分類號(hào)： TH871 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）36-0129-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.36.058

The Calibration Method Of Rubber Cement Sand Abrasion Testing And Its Results Analysis and Research

GUO Gui-yong1，2 MA Xing1，2

（1.Fujian Metrology Institute，F(xiàn)uzhou Fujian 350003，China;

2.Fujian Provincial Key Laboratory of Force Measurement， Fuzhou Fujian 350003，China）

【Abstract】This paper introduces the working principle and application of rubber cement sand abrasion testing machine，establishes the measurement model of the calibration results of rubber cement sand abrasion testing machine， 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 transport department.

【Key words】Rubber cement sand abrasion testing machine;Calibration method;Measurement;Performance impact; Evaluation of uncertainty

0 引言

水泥膠砂及混凝土耐磨性試驗(yàn)機(jī)是主要用于水泥膠砂耐磨性試驗(yàn)，也可用于混凝土、石料等建材的耐磨性試驗(yàn)?？深A(yù)置試驗(yàn)轉(zhuǎn)數(shù)自動(dòng)控制數(shù)字顯示。變換負(fù)荷方便，裝有吸塵機(jī)構(gòu)和自動(dòng)停車報(bào)警裝置。是檢測(cè)道路水泥耐磨性質(zhì)量指標(biāo)的必要儀器。

1 水泥膠砂及混凝土耐磨性試驗(yàn)機(jī)的校準(zhǔn)

水泥膠砂及混凝土耐磨性試驗(yàn)機(jī)的校準(zhǔn)是將標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測(cè)量儀放在水平轉(zhuǎn)盤上，裝上磨頭，然后分別通過主軸將200N、300N、400N的負(fù)荷加載在標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測(cè)量儀上，分別測(cè)量三次，取其平均值作為三個(gè)檔位負(fù)荷的校準(zhǔn)值; 將反光紙分別貼在水平轉(zhuǎn)盤和主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件上，啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，利用高精度標(biāo)準(zhǔn)智能測(cè)速頻率儀分別測(cè)量出水平轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、主軸轉(zhuǎn)速以及水平轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)，重復(fù)測(cè)量三次，取各自平均值作為測(cè)量結(jié)果。

2 水泥膠砂及混凝土耐磨性試驗(yàn)機(jī)（以下簡稱試驗(yàn)機(jī)）上各檔負(fù)荷的測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

2.1 測(cè)量模型：F=■

式中：F——試驗(yàn)機(jī)上各檔負(fù)荷力值

■——試驗(yàn)機(jī)上各檔負(fù)荷力值三次測(cè)量值的平均值

2.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

2.2.1 輸入量■的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（■）的評(píng)定：其不確定度來源主要是測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度u1（■），可以A類方法評(píng)定u1（■）;標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測(cè)量儀準(zhǔn)確度引入的不確定度u2（■），可以B類方法評(píng)定u2（■）。

1）選取試驗(yàn)機(jī)上200N負(fù)荷檔位，用標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測(cè)量儀連續(xù)測(cè)量三次，得到的測(cè)量值如表1所示。

表1 測(cè)量列一覽表

其所求的平均值：■=■■F■=200.40（N）

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=0.2/1.69=0.12（N）實(shí)際測(cè)量中是在重復(fù)性條件下測(cè)量3次，取其算術(shù)平均值為測(cè)量結(jié)果。

則u■（■）=■0.07（N）即u■=（■）=0.07/200×100%=0.04%

2）標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀為0.2等級(jí)，估計(jì)為均勻分布，取三次測(cè)量的平均值為標(biāo)準(zhǔn)值，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

■，即u■（■）=0.23/200×100%=0.12%

3）把ur1（■）與ur2（■）兩項(xiàng)合成，則ucr（■）=■=0.13%

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F=■得

■

2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表，見表2

表2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表

2.3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算：

ucr（F）=ucr（■）=0.13%

2.4 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定：取包含因子k=2，則U=k·ucr=0.3%

2.5 擴(kuò)展不確定度的報(bào)告與表示

試驗(yàn)機(jī)上200N負(fù)荷檔位測(cè)量結(jié)果相對(duì)擴(kuò)展不確定度為U=0.3%，它是由相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度ucr=0.13%和包含因子k=2之乘積得到。

3 試驗(yàn)機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

3.1 測(cè)量模型：n=■

式中：n——試驗(yàn)機(jī)轉(zhuǎn)速

■——試驗(yàn)機(jī)轉(zhuǎn)速三次測(cè)量值的平均值。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

3.2.1 輸入量■的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（■）的評(píng)定：其不確定度來源主要是測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度

u1（■），可以A類方法評(píng)定u1（■）;高精度標(biāo)準(zhǔn)智能測(cè)速頻率儀準(zhǔn)確度引入的不確定度u2（■），可以B類方法評(píng)定u2（■）;

1）選取一試驗(yàn)機(jī)，用高精度標(biāo)準(zhǔn)智能測(cè)速頻率儀對(duì)其水平轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速進(jìn)行三次測(cè)量，得到測(cè)量值如表3所示。

表3 測(cè)量列一覽表

其所求的平均值：■=■■n■=17.3（r/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（r/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u■（■）=■=■0.035（r/min）

2）高精度標(biāo)準(zhǔn)智能測(cè)速頻率轉(zhuǎn)速部分準(zhǔn)確度等級(jí)為0.01級(jí)，估計(jì)為均勻分布，取三次測(cè)量的平均值為標(biāo)準(zhǔn)值，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

u■（■）=■=■=0.003（r/min）

3）把u■（■）與u■（■）兩項(xiàng)合成，則u（■）=■=0.04（r/min）

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：n=■得

■

3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表，見表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（n）=uc（■）=0.04（r/min）

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

3.5 擴(kuò)展不確定度的報(bào)告與表示

試驗(yàn)機(jī)的水平轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速測(cè)量結(jié)果擴(kuò)展不確定度為U=0.1r/min，它是由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc=0.04r/min和包含因子k=2之乘積得到。

4 結(jié)語

保證試驗(yàn)機(jī)的準(zhǔn)確性，通過校準(zhǔn)等方法實(shí)現(xiàn)量值的溯源性，在交通部門的質(zhì)量控制中起到重要作用;本文介紹我院對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)方法和不確定度評(píng)定方法。

【參考文獻(xiàn)】

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