鋼砧的量值傳遞及影響量的分析與研究

郭貴勇　馬興

【摘 要】介紹了鋼砧的工作原理和用途，建立了鋼砧的測量模型，分析了各不確定度分量主要來源。結(jié)合測量實例具體數(shù)據(jù)，對其合成不確定度進(jìn)行分析評定，對各不確定度分量進(jìn)行計算并得出合成不確定度和擴展不確定度，最終可得出該項目的校準(zhǔn)測量能力，為我國建筑和交通等行業(yè)提供的技術(shù)支撐。

【關(guān)鍵字】鋼砧;量傳傳遞;影響量;不確定度評定

中圖分類號： TH871 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）31-0087-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.31.040

The Analysis and Research on Performance Impact and Valve Transfer for Steel Anvil

GUO Gui-yong1，2 MA Xing1，2

（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 steel anvil， establishes the measurement model of the calibration results of steel anvil， 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 construction， transportation and other industries in our country.

【Key words】Steel Anvil; Valve Transfer; Performance Impact; Evaluation of Uncertainty

0 引言

鋼砧是對混凝土，砂漿，磚等回彈儀進(jìn)行校驗的檢驗工具。鋼砧各部件由優(yōu)質(zhì)鋼及優(yōu)質(zhì)工具鋼制成。鋼砧作為檢驗工具，被彈擊試驗5000次-8000次后，可將砧芯連同砧體在平面磨平整再用。

1 鋼砧的校準(zhǔn)

鋼砧測定將鋼砧放置于金屬表面洛氏硬度計檢定試臺上，其支承面應(yīng)與硬度計試臺臺面研合，在鋼砧標(biāo)準(zhǔn)塊的工作面上測定4點，第1點不算，其余3點均勻分布，取其平均值即為鋼砧標(biāo)準(zhǔn)塊的示值;將鋼砧水平居中放置于電子臺秤上，重復(fù)測量三次，取其平均值即為鋼砧質(zhì)量。使用電子數(shù)顯示卡尺，測量鋼砧直徑，測量三次取測量值的平均值。使用電子數(shù)顯示卡尺，測量砧芯直徑，測量三次取測量值的平均值。

2 鋼砧硬度標(biāo)準(zhǔn)塊的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定

2.1 測量模型：h=h

式中：h——鋼砧硬度

h——鋼砧硬度三次測量值的平均值

2.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定

1）輸入量h的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（h）的評定：其不確定度來源主要是測量重復(fù)性引入的不確定度ua（h），可以A類方法評定ua（h）;洛氏硬度計引入的不確定度ub（h），可以B類方法評定ub（h）。

（1）選取一鋼砧，用洛氏硬度計對其上連續(xù)進(jìn)行3次測量，得到測量列為表1所示：

表1 測量列一覽表

其所求的平均值：h=■■h■=62.3HR

單次實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差：極差法計算（系數(shù)C=1.69）：s=0.4/1.69=0.24HR實際測量中是在重復(fù)性條件下測量3次，取其算術(shù)平均值為測量結(jié)果。

則ua（m）=■=0.14HR

（2）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)洛氏硬度計的擴展不確定度不大于1.5HR，包含因子k=2，則可以用B類方法評定：

ub（h）=■=■=0.87HR

（3）把ua（h與ub（h）兩項合成，則u（h）=■=0.88HR

2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

2.3.1 靈敏系數(shù)：由h=h得

c1=■=1

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)不確定度的計算：

uc（h）=uc（h）=1.8HR

2.4 擴展不確定度的評定：取包含因子k=2，則U=k·uc=1.8HR

2.5 擴展不確定度的報告與表示

鋼砧硬度測量結(jié)果擴展不確定度為U=0.4HR。它是由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc=0.88HR和包含因子k=2之乘積得到。

鋼砧硬度測量結(jié)果不確定度評估

鋼砧硬度測量范圍為（50～70）HRC，其測量不確定度如表3。

表3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

3 鋼砧質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定

3.1 數(shù)學(xué)模型：m=m

式中：m——鋼砧質(zhì)量

m——鋼砧質(zhì)量三次測量值的平均值

3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定

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

ua（m），可以A類方法評定;電子天平準(zhǔn)確度引入的不確定度ub（m），可以B類方法評定。

ua（m），可以A類方法評定ua（m）;電子天平準(zhǔn)確度引入的不確定度ub（m），可以B類方法評定ub（m）。

（1）選取一鋼砧，在電子臺秤上連續(xù)進(jìn)行3次測量，得到測量列為表4所示。

表4 測量列一覽表

其所求的平均值：

m=■∑■■m■=45010g

單次實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差：極差法計算（系數(shù)C=1.69）：s=0.0/1.69=0.00g，實際測量中是在重復(fù)性條件下測量3次，取其值為測量結(jié)果。

測量重復(fù)性引入的不確定度可忽略不計，則ua（m）=0.00g。

（2）電子臺秤的準(zhǔn)確度應(yīng)大于15.0g，則可以用B類方法評定：

ub（m）=■=■=4.4g

ub（m）=0.010%

（3）把ua（m）與ub（m）兩項合成，則

u（m）=■=0.010%

3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

3.3.1 靈敏系數(shù)：由m=m得c1=■=1

3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表，見表5。

表5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表

3.3.3 合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算：

uc（m）=uc（m）=0.010%

3.4 相對擴展不確定度的評定：取包含因子k=2，則Urel=k·uc=0.02%

3.5 擴展不確定度的報告與表示

鋼砧質(zhì)量測量結(jié)果相對擴展不確定度為Urel=0.02%。它是由合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc=0.010%和包含因子k=2之乘積得到。

鋼砧質(zhì)量測量結(jié)果不確定度評估

鋼砧質(zhì)量質(zhì)量測量范圍為（10～60）kg，其測量不確定度如表6。

表6 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

4 鋼砧直徑測量結(jié)果的不確定度評定

4.1 測量模型：D=D

式中：D——鋼砧直徑

D——鋼砧直徑三次測量值的平均值

4.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定

（1）輸入量D的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（D）的評定：其不確定度來源主要是測量重復(fù)性引入的不確定度，可以A類方法評定u（D）。

（2）選取一鋼砧，以電子數(shù)顯卡尺對鋼砧直徑連續(xù)進(jìn)行3次測量，得到測量如表7所示。

表7 測量列一覽表

其所求的平均值：D=■■D■=145.2mm

單次實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差：極差法計算（系數(shù)C=1.69）：s=0.1/1.69mm=0.06mm

實際測量中是在重復(fù)性條件下測量3次，取其值為測量結(jié)果。

則u1（D）=■=0.035mm

（3）電子數(shù)顯卡尺的最大允許誤差為±0.03mm，估計為均勻分布，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

u2（D）=■=■=0.018mm

（4）把u1（D）與u2（D）兩項合成，則u（D）=■=0.04mm

4.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

4.3.1 靈敏系數(shù)：由L=L得

c1=■=1

4.3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表，見表8。

表8 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表

4.3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算：

uc（D）=uc（D）=0.04mm

4.4 擴展不確定度的評定：取包含因子k=2，則U=k·uc=0.1mm

4.5 擴展不確定度的報告與表示

測量鋼砧直徑時，其標(biāo)準(zhǔn)值測量結(jié)果擴展不確定度為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。

5 砧芯直徑測量結(jié)果的不確定度評定

5.1 按照上述同樣方法對砧芯直徑進(jìn)行測量，標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表，見表9。

表9 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表

5.2 擴展不確定度的評定：取包含因子k=2，則U=k·uc=0.1mm

5.3 擴展不確定度的報告與表示

測量砧芯直徑時，其標(biāo)準(zhǔn)值測量結(jié)果擴展不確定度為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。

對鋼砧、砧芯直徑測量結(jié)果的測量不確定度評估：

鋼砧、砧芯直徑測量范圍為（25～200）mm，其測量不確定度如表10。

表10 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

6 結(jié)語

保證鋼砧的準(zhǔn)確性，通過校準(zhǔn)等方法實現(xiàn)量值的溯源性，在建筑和交通等行業(yè)的質(zhì)量控制中起到重要作用;本文介紹我院對鋼砧進(jìn)行校準(zhǔn)方法和不確定度評定方法。

【參考文獻(xiàn)】

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