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测力杠杆校准拉力试验机测量误差分析

发布时间:2023年07月01日

1测量方法

按照JJG475-2008《电子万能试验机检定规程》, 把测力杠杆当作标准器具, 来校准EMT-2000A型0.5级拉力试验机的力值。

2测量模型

我们用ΔF来表示拉力试验机的示值误差, 用F1来表示示值, 用F2来表示测力杠杆的力值, 则:ΔF=F2-F1

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3分析误差来源过程

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图1为测力杠杆对拉力试验机进行校准的简易图, 依据系统理论结合实际工作经验对标准测力杠杆的具体特性进行详细分析, 我们可知杠杆着力点端与拉力试验机接触部位的在轴线方向的垂直度、杠杆的实际水平情况、与杠杆配套的砝码存在的实际质量误差等都是用测力杠杆校准拉力试验机时, 引入的附加不确定度分量, 我们可把它们总结为下列几个方面:

1) 由于杠杆水平度情况导致的相对不确定度, 我们具体用u1表示。

2) 杠杆着力点端实际受力轴线垂直度带来的不确定度, 我们具体用u2表示。

3) 杠杆配套砝码存在的示值误差造成的不确定度, 我们具体用u3表示。

4) 由于重复测量融入的不确定度, 我们具体用u4表示。

5) 待校准的拉力试验机具体分辨力造成的不确定度, 我们具体用u5表示。

4对具体不确定度分量进行计算

4.1 u1的计算

我们在以理论计量为指导进行了实际试验发现, 如果让杠杆的实际水平度在0.05%以下, ±0.03%则为水平角度带来的实际误差, 按照均匀分布进行实际估算, 我们会发现:

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4.2 u2的计算

我们在以理论计量为指导进行了实际试验发现, 杠杆状态处于水平的情况下, 若用±2%以内来表示杠杆下连接器的实际偏心距离与杠杆短臂长度的一致性误差, 把杠杆支点端实际倾斜角大小规定在±0.5度范围内, 那么±0.05%则为垂直角度引入的误差, 按照均匀分布进行实际估算, 我们会发现:

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4.3 u3的计算

按照JJG808-2014《标准测力杠杆检定规程》我们会发现, 杠杆配套力值砝码质量的实际误差可控制在±0.02%范围内, 按照均匀分布进行估算可知:

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4.4 u4的计算

对于u4的计算, 我们实验时使用的是EMT-2000A型拉力试验机, 采用重复性测量的方法, 借助测力杠杆进行10次连续性重复测量, 500N示值点, 1000N示值点以及2000N示值点, 我们把每次的测量结果进行了总结, 具体如下表1所示:

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500N校准点:

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1000N校准点:

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由于实际校准时采用的是3次测量, 所以我们可把三个校准点中, 最大重复性分量1000N处的值作为u4=0.032%。

4.5 u5的计算

按照JJG475-2008《电力式万能试验机检定规程》的试验机分辨力来对规则要求进行判定, 试验机处于开机状态下时示值在4个字范围内波动, 此时为0.3N的实际分辨力, 按照均匀分布进行估算可知:

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5相对合成扩展不确定度评定

1) 我们对每个分量的测量不确定进行了汇总。

2) 相对合成不确定度。我们用uc来表示相对合成不确定度, 则uc为:

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在确定这个不确定度的过程中, 值得注意的是, 应把实际测量重复性与被校试验机的实际分辨力都按最大值来取。

3) 相对扩展不确定度:

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6结语

通过分析测力杠杆校准拉力试验机我们可知, 对于0.5级电子式拉力试验机的检定与校准我们用0.1级的测力杠杆便可完成。在实际校准时, 要想使校准结果准确可靠, 我们必须科学、合理的控制杠杆的水平度与杠杆力点端受力轴线的垂直度。