引伸計(jì)系統(tǒng)示值校準(zhǔn)不確定度評(píng)定

王增光，范新超，王菁鈺，張 冰，王貴勇

(鋼研納克檢測(cè)技術(shù)股份有限公司，北京 100094)

1 引 言

引伸計(jì)是試驗(yàn)機(jī)對(duì)試樣施加軸向力時(shí)，測(cè)量試樣線變形的裝置，包括測(cè)量、指示或記錄系統(tǒng)。測(cè)量引伸計(jì)的準(zhǔn)確度時(shí)，使用誤差不大于引伸計(jì)允許誤差1/3的標(biāo)定器，采用直接比較的方法進(jìn)行。

以YYU-10/50型引伸計(jì)(主要參數(shù)：標(biāo)距50mm，最大變形量10mm)為例進(jìn)行評(píng)定，影響校準(zhǔn)結(jié)果的主要因素有：測(cè)量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度、標(biāo)定器誤差所引起的不確定度、測(cè)量儀器分辨力所引起的不確定度等。使用的標(biāo)準(zhǔn)器具為GWB-200J型標(biāo)定器，其主要參數(shù)為：最大量程25mm；最小分度0.0002mm；旋轉(zhuǎn)外筒分度0.002mm。測(cè)量過程為用標(biāo)定器按遞增方式給出0.1mm、0.3mm、1.0mm、5.0mm和10.0mm的變形值。

2 評(píng)定模型

2.1 測(cè)量模型

根據(jù)JJF 1059.1-2012關(guān)于測(cè)量模型建立的說明，在簡單直接測(cè)量中測(cè)量模型可使用簡單的形式表示，本文評(píng)定公式如下：

Δ=La-Ls

(1)

其中，Δ為引伸計(jì)示值誤差值；La為引伸計(jì)系統(tǒng)測(cè)量值；Ls為引伸計(jì)標(biāo)定器給出的位移值。

2.2 合成不確定度

合成不確定度計(jì)算公式如下：

(2)

式中，uLa為測(cè)量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；uLs為標(biāo)定器誤差引起的不確定度；ums為引伸計(jì)系統(tǒng)分辨力引起的不確定度。

2.3 擴(kuò)展不確定度

擴(kuò)展不確定度計(jì)算公式：

U=k·uc

(3)

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

3.1 測(cè)量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評(píng)定

測(cè)量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評(píng)定，可以通過對(duì)被測(cè)量進(jìn)行獨(dú)立重復(fù)測(cè)量得到一系列測(cè)量值，見表1。

表1 YYU-10/50引伸計(jì)(編號(hào)：150979)的測(cè)量值 (mm)

通過式(4)計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)差：

(4)

取3次測(cè)量的平均值為測(cè)量結(jié)果，得到由重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量：

(5)

標(biāo)準(zhǔn)偏差及不確定度分量計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 標(biāo)準(zhǔn)偏差及不確定度分量計(jì)算結(jié)果

3.2 標(biāo)定器誤差所引起的不確定度的評(píng)定

標(biāo)定器誤差引起的不確定度，采用B類方法進(jìn)行評(píng)定。

根據(jù)JJF 1096-2002《引伸計(jì)標(biāo)定器校準(zhǔn)規(guī)范》中關(guān)于引伸計(jì)標(biāo)定器的示值誤差，取0.5級(jí)標(biāo)定器的最大允許誤差，即校準(zhǔn)范圍不超過0.3mm時(shí)采用絕對(duì)誤差±0.5μm，校準(zhǔn)范圍超過0.3mm時(shí)采用相對(duì)誤差為±0.15%。使用三角分布的誤差計(jì)算：

3.3 引伸計(jì)系統(tǒng)分辨力所引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

引伸計(jì)系統(tǒng)分辨力所引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度采用B類方法進(jìn)行評(píng)定，測(cè)量分辨力按均勻分布考慮：

(6)

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

4.1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總

標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總表如表3所示。

表3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

4.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

上述不確定度互不相關(guān)，根據(jù)式(2)，計(jì)算得到合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，各校準(zhǔn)點(diǎn)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度見表4。

表4 合成不確定度匯總表

5 擴(kuò)展不確定度

根據(jù)式(3)，取k=2，擴(kuò)展不確定度在(0.1～0.3)mm范圍內(nèi)按絕對(duì)值表示，取計(jì)算結(jié)果的最大值；在(0.3～10.0)mm范圍內(nèi)按相對(duì)值表示，取計(jì)算結(jié)果的最大值。擴(kuò)展不確定度計(jì)算結(jié)果見表5。

表5 擴(kuò)展不確定度和自由度匯總表

6 結(jié)束語

依據(jù)JJG 762-2007《引伸計(jì)》檢定規(guī)程，使用引伸計(jì)標(biāo)定器校準(zhǔn)YYU-10/50型引伸計(jì)的系統(tǒng)示值，并對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行了不確定度評(píng)定。評(píng)定結(jié)果表明，擴(kuò)展不確定小于0.5級(jí)引伸計(jì)的最大允許誤差，符合JJG 762-2007《引伸計(jì)》檢定規(guī)程的要求。