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1级材料试验机测量结果的不确定度评定

发布时间:2023年07月01日

一、概述

1.测量依据

JJG139-2014《拉力、压力和万能试验机检定规程》;CNAS-CL07:2011《测量不确定度的要求》;JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》。

2.环境条件

温度为10℃~35℃,温度波动不大于2℃/h;空气的相对湿度不大于80%;电源电压为(220±11)V;电源频率为(50±1)Hz。

3.测量标准

测量范围(100~1000)kN、0.3级标准测力仪。

4.被测对象

型号为WED-1000A的万能材料试验机。

5.测量方法

在JJG139-2014规定的条件下,利用该试验机对标准测力仪加荷至满负荷预压3次,选择满量程的20%、50%、80%作为测量点,每个点测量10次,取算术平均值作为输出力值。

二、测量模型

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式中:ΔF——试验机示值误差;——试验机示值的算术平均值;F——标准测力仪的标准力值;K——标准测力仪的温度修正系数;t0——标准测力仪设定温度;t——标准测力仪现场检定试验机温度。

三、测量结果的标准不确定度

输入量标准不确定度uc(ΔF)主要来源于标准测力仪测量材料试验机时的测量重复性引入的不确定度分量,标准测力仪的最大允许误差引入的不确定度分量u(F),标准测力仪现场检定试验机温度引入的不确定度分量u(t),标准测力仪温度修正系数引入的不确定度分量u(K)。

1.测量重复性引入的不确定度分量

通过对WED-1000A试验机在满量程的20%、50%、80%处重复条件下连续测量10次(标准测力仪的标准力值分别为200kN、500kN、800kN),读取试验机测得值,由此计算出实验标准差,测量数据如表1所示。

测量结果算术平均值分别为

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由贝塞尔公式求得单次测量值的实验标准差分别为

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实际操作中测量次数为3次,由此得出重复性引入的不确定度分别为

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2.标准测力仪的最大允许误差引入的不确定度分量u(F)

标准测力仪的最大允许误差引入的不确定度可根据检定证书给出的相对扩展不确定度,即稳定度评定,服从均匀分布,取包含因子则标准测力仪的最大允许误差引入的不确定度分别为3

  

表1 试验机力值测得值  



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3.标准测力仪现场检定试验机温度引入的不确定度分量u(t)

不确定度分量u(t)主要为测量过程中实验室温度波动引入,实验室温度波动不大于2℃/h,服从均匀分布,取包含因子则不确定度分量为

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4.标准测力仪温度修正系数引入的不确定度分量u(K)

温度修正系数K由于修约而引入的不确定度,a为0.00005/℃,服从均匀分布,取包含因子则不确定度分量为

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四、合成标准不确定度及扩展不确定度的评定

1.灵敏度系数

根据JJG144-2007《标准测力仪检定规程》,标准测力仪检定温度为15℃~25℃;根据JJG139-2014,材料试验机检定温度为10℃~35℃,取t0=15℃,t=35℃,温度修正系数K=0.00027/℃。

测量模型

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灵敏系数:

20%处:

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50%处:

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80%处:

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2.合成标准不确定度

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20%处:

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50%处:

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80%处:

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3.扩展不确定度

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20%处:

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50%处:

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80%处:

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五、结束语

根据JJG139-2014中1级材料试验机计量特性的要求,材料试验机输出力值设定值误差应不超过±1%,输出力值设定值为200k N时,误差为±2k N;输出力值设定值为500k N时,误差为±5k N;输出力值设定值为800k N时,误差为±8k N。

本文评定示值误差的测量不确定度(U95或k=2时的U)与被评定测量仪器的最大允许误差的绝对值(MPEV)之比满足小于或等于1∶3;所以本次评定的不确定度是符合要求的。当评定不确定度过大时,应注意改善测量重复性引入的标准不确定度分量,严格执行重复性测量条件以满足要求。