線材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)砝碼質(zhì)量的量值傳遞及影響量的分析與研究

馬興 郭貴勇

【摘 要】介紹了線材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的工作原理和用途，建立了線材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)砝碼質(zhì)量校準(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)鋼鐵和冶金等行業(yè)提供的技術(shù)支撐。

【關(guān)鍵字】線材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī);砝碼質(zhì)量;量傳傳遞;影響量;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）33-0089-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.33.043

The Analysis and Research on Performance Impact and Weight Mass Valve Transfer for Wire Torsion Testing Machine

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 wire torsion testing machine， establishes the measurement model of the weight mass calibration results of wire torsion 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 steel and metallurgy of other industries in our country.

【Key words】Wire Torsion Testing Machine;Weight Mass;Valve Transfer;Performance Impact;Evaluation of Uncertainty

0 引言

線材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)是適用于測(cè)定直徑（或特征尺寸）為0.1-14.0mm 的金屬線材在單向或雙向扭轉(zhuǎn)中承受塑性變形的能力及顯示線材表面和內(nèi)部的缺陷。試件盡可能平直，必要時(shí)需矯直，但不能傷及表面，也不得扭曲試件。為使試件在試驗(yàn)過(guò)程中平直，應(yīng)施加某種形式的拉緊力，這種拉緊力不得大于試驗(yàn)線材公稱抗拉強(qiáng)度相應(yīng)力值的2%，軸向加力采用了砝碼加力。直徑（或特征尺寸）為10mm-14mm的鋼材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，無(wú)需施加拉緊力。

1 線材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的校準(zhǔn)

線材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的校準(zhǔn)是使用高精度標(biāo)準(zhǔn)智能測(cè)速頻率計(jì)測(cè)量線材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的扭轉(zhuǎn)速度，測(cè)量三次取其平均值。將計(jì)數(shù)器預(yù)置于試驗(yàn)所需次數(shù)，設(shè)置高精度標(biāo)準(zhǔn)智能測(cè)速頻率計(jì)處于計(jì)數(shù)測(cè)量狀態(tài)，運(yùn)行線材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)，測(cè)量運(yùn)動(dòng)次數(shù)，測(cè)量三次取其平均值。用標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測(cè)量?jī)x測(cè)量線材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)砝碼質(zhì)量各三次，取其平均值。

2 線材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)砝碼質(zhì)量測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

2.1 測(cè)量模型：F=F

式中：F——砝碼質(zhì)量

F——砝碼質(zhì)量三次測(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F的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（F）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（F），可以A類方法評(píng)定u1（F）;標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測(cè)量?jī)x準(zhǔn)確度引入的不確定度u2（F），可以B類方法評(píng)定u2（F）。

（1）選取砝碼質(zhì)量，用標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測(cè)量?jī)x連續(xù)測(cè)量三次，得到的測(cè)量值如下表所示：

其所求的平均值：100.2（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=0.1/1.69=0.06（N）

實(shí)際測(cè)量中是在重復(fù)性條件下測(cè)量三次，取其算術(shù)平均值為測(cè)量結(jié)果。

（2）標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測(cè)量?jī)x準(zhǔn)確度等級(jí)等級(jí)為0.2級(jí)，所以標(biāo)準(zhǔn)器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（3）把u1（F）與u2（F）兩項(xiàng)合成，則uc（F）= =0.12N或ucr（F）=0.12%

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=F得

2.3.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表，見(jiàn)下表：

2.3.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算：

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

2.5 擴(kuò)展不確定度的報(bào)告與表示

100N砝碼質(zhì)量測(cè)量結(jié)果相對(duì)擴(kuò)展不確定度為Urel=0.3%，它是由相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度ucr=0.12%和包含因子k=2之乘積得到。

3 結(jié)語(yǔ)

保證線材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的準(zhǔn)確性，通過(guò)對(duì)砝碼質(zhì)量校準(zhǔn)等方法實(shí)現(xiàn)砝碼質(zhì)量量值的溯源性，在鋼鐵和冶金等行業(yè)的質(zhì)量控制中起到重要作用;本文介紹我院對(duì)線材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的校準(zhǔn)方法和砝碼質(zhì)量的量值傳遞及不確定度評(píng)定方法。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB/T 239.2-2012，金屬材料線材第1部分：雙向扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[3]中華人民共和國(guó)機(jī)械工業(yè)部.JJG（機(jī)械）178-94，線材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.