測量審核中扭矩扳子測量結(jié)果的不確定度評定與分析

【摘要】本文首先闡述了測量審核作為能力驗證的一種方式具有重要的意義，其次介紹了測量審核的申請流程，最后對扭矩扳子測量審核的過程進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，考慮了在扭矩扳子測量過程中可能引入的不確定度分量，并對測量結(jié)果的不確定度進(jìn)行了分析評定。

【關(guān)鍵詞】測量審核；扭矩扳子；不確定度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.06.081

Evaluation and Analysis of Uncertainty in Torque Wrench Measurement Results During Measurement Audit

WU Jing， JIANG Tianqi

（Liaoning Institute of Metrology， Shenyang 110004， China）

Abstract： This article first expounds on the significant importance of measurement audit as a form of proficiency testing. Then， it introduces the application process for measurement audits. Finally， it provides a detailed introduction to the process of torque wrench measurement audit， considering the potential uncertainty components that may be introduced during the torque wrench measurement process， and conducts an analysis and evaluation of the uncertainty of the measurement results.

Keywords： measurement audit； torque wrench； uncertainty

0引言

測量審核是一種特殊的能力驗證計劃。在無適當(dāng)、適時的常規(guī)能力驗證計劃時，合格評定機(jī)構(gòu)可依據(jù)申請項目與范圍參加適當(dāng)?shù)臏y量審核。CNAS-AL07《CNAS能力驗證領(lǐng)域和頻次表》規(guī)定了不同能力驗證領(lǐng)域的頻次，其中扭矩參數(shù)的測量審核頻次為每三年一次。

測量審核作為一種質(zhì)量控制的手段，可有效確保測量設(shè)備的準(zhǔn)確可靠。測量審核結(jié)果也是CNAS判定實驗室能力的重要依據(jù)，可作為能力驗證的一個補(bǔ)充。申請測量審核時，實驗室首先需要向有資質(zhì)的測量審核提供者提交測量審核申請，待其受理申請后，測量審核提供者會安排郵寄測量審核樣品。申請測量審核的實驗室需要在規(guī)定期限內(nèi)完成測量審核工作，并提交相關(guān)材料，如原始記錄、證書、測量結(jié)果不確定度評定報告、標(biāo)準(zhǔn)器溯源證書等。其中，測量審核提供者需要具備相應(yīng)的資質(zhì)和背景知識，特別是在需要對復(fù)雜或敏感的數(shù)據(jù)進(jìn)行審核時，對測量數(shù)據(jù)的收集、分析和解釋應(yīng)具有權(quán)威性，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。測量審核提供者需要定期經(jīng)過CNAS評審，以持續(xù)保持其能力與資質(zhì)。

本文用來做測量審核的樣品為100 N·m數(shù)顯扭矩扳手。由于數(shù)顯扭矩扳子通常具備高精度的扭矩測量能力，其讀值誤差一般在±1.0%～±3.0%，甚至部分高精度產(chǎn)品的準(zhǔn)確度可達(dá)到0.5%。這種高精度能夠滿足對扭矩精確控制的需求，在各類工業(yè)應(yīng)用中提供可靠的測量數(shù)據(jù)。數(shù)顯扭矩扳子通常支持多種工作模式，如峰值模式、跟蹤模式等，這些模式使得扳手能夠適應(yīng)不同的工作需求，實現(xiàn)更靈活的扭矩控制。因此，扭矩扳子的測量審核通常選用高精度數(shù)顯扭矩扳子作為樣品。按照測量審核提供者提供的作業(yè)指導(dǎo)書要求，選取滿量程的20%、60%、100%三點進(jìn)行測試。通常來說，作為測量審核的樣品，其應(yīng)納入CNAS測量審核樣品庫中，并且由能力驗證相關(guān)部門對樣品進(jìn)行定期的管理與維護(hù)，使其保持有效性及穩(wěn)定性。而在特殊情況下，若樣品清單庫中的樣品無法滿足某次測量審核的要求時，也可通過其他途徑獲得樣品，但必須保證其經(jīng)過相關(guān)計量部門校準(zhǔn)，證明其數(shù)值的穩(wěn)定可靠。當(dāng)測量審核結(jié)束后，測量審核實驗室應(yīng)選擇合適的方式對樣品進(jìn)行運輸，確保在途中不改變樣品特性，而參考實驗室在接收到樣品后也將及時對樣品的性能進(jìn)行確認(rèn)以保證其作為樣品的有效性。

1測量過程

本次測量審核依據(jù)JJG 707—2014《扭矩扳子》檢定規(guī)程中的方法進(jìn)行操作。本次測量審核的樣品為100 N·m的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)顯扭矩扳子，根據(jù)規(guī)程對檢定點的要求，選擇校準(zhǔn)點20 N·m、60 N·m及100 N·m進(jìn)行測量。按照測量審核作業(yè)指導(dǎo)書的說明，僅選擇順時針方向進(jìn)行校準(zhǔn)。測量審核采用的標(biāo)準(zhǔn)器為0.3級的扭矩扳子檢定儀。扭矩扳子各校準(zhǔn)點標(biāo)稱扭矩值及校準(zhǔn)結(jié)果均以N·m為單位。校準(zhǔn)過程中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)裝置的實際情況，保留合適的有效位數(shù)。另外，實驗室環(huán)境應(yīng)滿足JJG 707—2014《扭矩扳子》檢定規(guī)程的要求，溫度為（23±5）℃，濕度一般不大于90%RH，且盡量遠(yuǎn)離振動源，以減小環(huán)境條件對校準(zhǔn)結(jié)果造成的影響。

2測量結(jié)果不確定度評定分析

扭矩扳子實測值為直接讀取標(biāo)準(zhǔn)器上的數(shù)值，因而本次校準(zhǔn)不需要建立扭矩扳子測量模型。對于測量審核樣品，考慮以下因素作為引入其不確定度評定的關(guān)鍵因素：

1）扭矩測量結(jié)果的重復(fù)性引入的不確定度；

2）標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度；

3）讀數(shù)示值分辨力引入的不確定度；

4）測量樣品回零誤差引入的不確定度；

5）安裝位置與受力狀態(tài)引入的不確定度。

由于其他因素引入的不確定度影響因素較小，筆者忽略了它們對測量結(jié)果的影響。筆者以20 N·m一點為例，對測量結(jié)果進(jìn)行不確定度分析與評定。

2.1扭矩測量結(jié)果的重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

對被測扭矩扳子的20 N·m測量點，按照作業(yè)指導(dǎo)書上的要求，需要在相關(guān)的條件下做6次重復(fù)測量實驗。由于n=6，筆者用貝塞爾公式進(jìn)行不確定度評定。按A類方法進(jìn)行不確定度評定，依據(jù)公式（1）計算此分量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

3結(jié)束語

本文首先介紹了測量審核在實驗室認(rèn)可中的重要作用，在其他方式的能力驗證不容易獲得時，測量審核是一種高效的能力驗證方式。其次簡述了扭矩扳子測量審核的頻次及申請流程。最后，依據(jù)JJG 707—2014《扭矩扳子》及測量審核作業(yè)指導(dǎo)書對測量結(jié)果不確定度進(jìn)行了評定。本文為同行開展扭矩扳子測量審核工作提供了參考與借鑒。同時，需要特別注意的是，當(dāng)合格認(rèn)可實驗室的地址發(fā)生變更后，即使該項目的CNAS測量審核頻次尚未到期，仍需及時在新地點申請測量審核實驗，從而驗證新場所的環(huán)境及設(shè)備設(shè)施等條件是否滿足開展校準(zhǔn)工作的要求。根據(jù)CNAS的相關(guān)規(guī)定，實驗室在發(fā)生重大變更（如地址變更）后，需要向CNAS報告并接受現(xiàn)場評審或采取其他措施以證明其檢測能力未受影響。測量審核是其中的一種有效方式，可以直觀地展示實驗室在新環(huán)境下的校準(zhǔn)能力。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]測量審核實施指南：JJF 1059.1—2012[S].

[4]秦海峰，劉永錄，王磊.扭矩扳子校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評定方法[J].船舶工程，2012，34（增刊1）：31-33.

【作者簡介】

吳晶，女，1988年出生，工程師，碩士，研究方向為扭矩、轉(zhuǎn)速、測速和檢車線檢測。

（編輯：李加鵬）