力學(xué)計(jì)量中測(cè)量不確定度的應(yīng)用與研究

胡凱 王海洋

中檢（河南）計(jì)量檢測(cè)有限公司 河南鄭州 450000

1 測(cè)量不確定度的簡(jiǎn)述

此測(cè)定過(guò)程是對(duì)已經(jīng)給出的結(jié)果的二次分析，首先要在已經(jīng)確定好對(duì)象數(shù)值后測(cè)定其可信狀態(tài)，說(shuō)明結(jié)果的質(zhì)量，并利用相應(yīng)的描述方式予以說(shuō)明。此過(guò)程中的重要步驟是精準(zhǔn)定位對(duì)象數(shù)值，其要滿足被測(cè)量的需要，在全面性和精準(zhǔn)性的要求下落實(shí)結(jié)果描述，深度考量不確定度，并將合成標(biāo)準(zhǔn)、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)不確定度予以整合，進(jìn)而滿足測(cè)量結(jié)果描述的要求。整合過(guò)程中要將每種不確定度的涵義和作用解析清楚，例如：合成不確定度說(shuō)明了實(shí)際測(cè)量與預(yù)測(cè)結(jié)果間的差異，其使用UC符號(hào)描述此種差異。為保證不確定度的差異程度被描述十分完全和精準(zhǔn)，通常要將方差的概念融入，才能展示出結(jié)果參數(shù)的分散性特征，利用合成的辦法確定出最終得以使用的系數(shù)，并用CI符號(hào)予以表征[1]。

2 力學(xué)測(cè)量中測(cè)量不確定度的應(yīng)用

2.1 基本流程

2.1.1 構(gòu)建模型

模型構(gòu)建過(guò)程是測(cè)量不確定度的初始階段，其為后續(xù)的分析和設(shè)計(jì)評(píng)定方法奠定基礎(chǔ)，在此過(guò)程中要基于工作環(huán)境的真實(shí)狀況，充分反映出測(cè)定環(huán)境的特點(diǎn)，進(jìn)而表示出關(guān)系量在測(cè)定對(duì)象上的展現(xiàn)。構(gòu)建模型一般將測(cè)定對(duì)象設(shè)置為Y，關(guān)系量設(shè)定為Xi，建立了函數(shù)關(guān)系式：Y=f(X1、X2、X3...XN)用以描述二者間的必然聯(lián)系。分析此數(shù)學(xué)模型的過(guò)程中要將不確定度置于首要位置，考量其影響因素和作用因素，從而提升測(cè)量整體流程的精確程度，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)定。在收集整合完相應(yīng)的數(shù)值后，說(shuō)明測(cè)定對(duì)象的相對(duì)理想數(shù)值，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)系量的把控，全方位反映出不確定度，但在實(shí)際建模中要深入研究對(duì)iX的不確定度問(wèn)題[2]。

2.1.2 分析來(lái)源

實(shí)際分析過(guò)程要緊密聯(lián)系不確定度來(lái)源，根據(jù)所構(gòu)建的模型情況，分析測(cè)量對(duì)象，使得得出的多個(gè)分量能夠達(dá)到整合的要求，以此提升分量的精準(zhǔn)程度。實(shí)際分析中可能會(huì)存在著來(lái)源遺漏的情況，此種情況下要求及時(shí)處理，并查看Y的不確定度是否充分，若不足要對(duì)原有的數(shù)據(jù)加以修正，以此規(guī)避在分析不確定度來(lái)源中所產(chǎn)生的問(wèn)題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整合分析，保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

2.1.3 設(shè)計(jì)評(píng)定方法

一般要分A、B兩類進(jìn)行討論：首先就A類評(píng)定方法來(lái)講，其具備整體性的特點(diǎn)，換言之此種評(píng)定方法所體現(xiàn)的是整體的觀察分析結(jié)果，由此說(shuō)明不確定度。主要流程是：用μ、σ表示標(biāo)準(zhǔn)差和不確定度，二者之間的關(guān)系是以不確定度的數(shù)值來(lái)保證標(biāo)準(zhǔn)差的形成科學(xué)化水平，為達(dá)到相應(yīng)的精度需求，要準(zhǔn)確測(cè)定出對(duì)象的預(yù)估數(shù)據(jù)信息，將測(cè)定的次數(shù)和每次得到的數(shù)值都詳細(xì)記錄，并用表示，其中x?為平均數(shù)值，借助公式完成計(jì)算測(cè)定數(shù)值的作業(yè)任務(wù)。按照以上的操作形式，將會(huì)初步得出不確定度，用表示，并借助公式實(shí)現(xiàn)精確計(jì)算。因?qū)嶋H情況間存在著一定的差異，要根據(jù)實(shí)際狀況選定標(biāo)準(zhǔn)差運(yùn)算分析的辦法，從而降低誤差；其次，B類評(píng)定方式主要應(yīng)用非統(tǒng)計(jì)運(yùn)算的辦法，利用經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)，設(shè)測(cè)定對(duì)象為X，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)其數(shù)值，設(shè)置為x。結(jié)合信息源頭層面的評(píng)定方式而言，其具備著多樣化的特征，包含生產(chǎn)單位指南、設(shè)備性能和確定度數(shù)據(jù)等，同樣要引入方差，用u=(xi)表示預(yù)測(cè)方差。

2.2 應(yīng)用實(shí)際案例

2.2.1 材料試驗(yàn)機(jī)示值誤差測(cè)量

首先，應(yīng)當(dāng)對(duì)測(cè)定的計(jì)劃加以研究，說(shuō)明其所包含的程序，一般為測(cè)量準(zhǔn)備工作、運(yùn)行辦法和應(yīng)用模式。就準(zhǔn)備工作而言，要將專業(yè)試驗(yàn)機(jī)設(shè)備準(zhǔn)備完全，確定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，考量外部環(huán)境參數(shù)值，并將外界環(huán)境的溫差、實(shí)時(shí)溫度和濕度指標(biāo)考慮在內(nèi)，一般設(shè)定為濕度、溫度、溫差分別是80%、（10°-35°）、2°C /h 。就運(yùn)行模式而言，要事先將將測(cè)力裝置準(zhǔn)備好，運(yùn)用調(diào)整活塞閥門的方式，使其能夠發(fā)揮出高效的運(yùn)行優(yōu)勢(shì)，以此對(duì)測(cè)力裝置和實(shí)驗(yàn)裝置的工作情況予以觀察。一般來(lái)講，測(cè)力裝置的外部加載力來(lái)源是實(shí)驗(yàn)設(shè)備。就應(yīng)用模式而言，其直接反映出在應(yīng)用不確定度測(cè)量中具體程序和手段，本著均勻布設(shè)測(cè)定位置的原則，外力要與檢測(cè)位置相統(tǒng)一，進(jìn)而保障精準(zhǔn)性數(shù)據(jù)和結(jié)果的產(chǎn)出。分別計(jì)算出多次示值的算數(shù)平均數(shù)?F以及環(huán)境溫度t、定度溫度0t、溫度修正系數(shù)K、標(biāo)準(zhǔn)力值F，從而運(yùn)用公式說(shuō)明試驗(yàn)機(jī)的示值誤差。再分別求出所對(duì)應(yīng)的不確定度，其中算數(shù)平均數(shù)的不確定度評(píng)定方法為A類，其余為B類。

2.2.2 混凝土回彈儀率定值測(cè)量

混凝土回彈儀率定值測(cè)量結(jié)果的不確定度分析要按照基本流程開(kāi)展，其要使用專業(yè)回彈儀，試驗(yàn)出相應(yīng)回彈儀率數(shù)值，并從多個(gè)角度完成對(duì)實(shí)際操作的要求，一般為四個(gè)方向，旋轉(zhuǎn)桿裝置，一般為直角關(guān)系，在確認(rèn)后選定好相應(yīng)的數(shù)值，準(zhǔn)確記錄完全后，整合率定值、測(cè)量示值。其中率定值包括數(shù)字回彈儀iL和標(biāo)準(zhǔn)鋼鉆L，借助公式0LLLi?=? 求出系統(tǒng)的靈敏程度，進(jìn)而得到彈擊錘彈回的程度。對(duì)于回彈儀率的研究要分析運(yùn)算出不確定度，以此說(shuō)明分析運(yùn)算的結(jié)果。

2.2.3 千斤頂不確定度評(píng)定

在對(duì)千斤頂加以評(píng)定的環(huán)節(jié)中，同樣要立足于測(cè)定方案選取、數(shù)學(xué)模型架設(shè)和評(píng)定不確定度，從全局觀考量所給出的方案的精準(zhǔn)性，切實(shí)保證各項(xiàng)工作開(kāi)展的深度和效果。選取科學(xué)方案的階段，要從測(cè)量手段、實(shí)驗(yàn)展開(kāi)機(jī)理和準(zhǔn)備活動(dòng)三個(gè)方面予以深入，從而制定出具體的程序。要事先準(zhǔn)備好液壓裝置，細(xì)化各類誤差，一般包括結(jié)構(gòu)項(xiàng)目和樁基項(xiàng)目?jī)纱箢?，將誤差分別管控在，并控制外部環(huán)境的運(yùn)行溫度。依據(jù)壓力表與千斤頂油管之間的連接和作用方式來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)器間的連接作業(yè)。而過(guò)程中要時(shí)刻關(guān)注連接所產(chǎn)生的外部荷載，將油泵啟動(dòng)，查看參數(shù)信息，就所顯示的信息數(shù)據(jù)予以校準(zhǔn)，提升精準(zhǔn)性。給出模型內(nèi)所包含的壓力修正值a、標(biāo)準(zhǔn)方程斜率b、標(biāo)準(zhǔn)力值F，利用公式計(jì)算出千斤頂?shù)牟淮_定度。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，上文介紹了千斤頂、混凝土回彈儀率、材料試驗(yàn)機(jī)示值誤差的測(cè)定中如何利用不確定度來(lái)完成，說(shuō)明此種測(cè)量不確定度在力學(xué)測(cè)量中的運(yùn)用范圍較廣，相關(guān)人員在對(duì)其他應(yīng)用情況分析時(shí)，要從模型建構(gòu)、來(lái)源分析和評(píng)定方法選擇的流程出發(fā)，以此確保所評(píng)定的不確定度具備精準(zhǔn)特點(diǎn)。