扭矩扳子测量不确定度的分析评定

(东华计量测试研究院 江西 南昌 330029)

扭矩扳子测量不确定度的分析评定

宋爱萍

(东华计量测试研究院江西南昌330029)

本文主要介绍扭矩扳子在测量过程中引入不确定的评定，对各个分量进行定量分析，对一台仪器不同量程的传感器的上下限分别进行分析评定。

扭矩扳子；不确定度；测量方法；测量装置

一、测量方法

扭矩扳子校准装置由扭矩传感器和相配的指示仪表组成，当扭矩传感器受到施加的扭矩时，扭矩的大小由仪表进行指示。其中主要影响因素有：扭矩扳子分辨力引入不确定度，扭矩测量仪的示值误差、回零误差、示值分辨力、安装方位和重复性。

主标准器由六个不同量程的扭矩传感器和显示器组成，精度等级都为0.3级，量程和分辨力为：10Nm/0.001Nm，50Nm/0.005Nm，100Nm/0.01Nm，300Nm/0.01Nm，1000Nm/0.1Nm，2000Nm/0.1Nm。

被测对象是扭矩扳子，精度等级为1级及以下等级，对于量程和分辨力常用有如下几种：10Nm/0.005Nm，50Nm/0.01Nm，100Nm/0.05Nm，300Nm/0.2Nm,1000Nm/0.5Nm，2000Nm/1Nm。

二、测量标准不确定度各分量的评定

对本套标准的不确定度评定，由于量程和分辨力各不相同，分别对各个传感器的上下限进行分析评定，现用10Nm/0.001Nm的传感器做详细的评定，其它传感器的评定方法和引入分量是一样的。评定的数据详见后面的列表中。

(一)扭矩板子分辨力引入相对不确定度分量u1

扭矩扳子的分辨力对测量结果有影响，由于扭矩扳子的量程和分辨力各不相同，对现有常见的扭矩扳子10Nm/0.01Nm，50Nm/0.05Nm，100Nm/0.1Nm，300Nm/0.2Nm，1000Nm/1Nm，2000Nm/1Nm，分别进行分析评定，其中10Nm/0.005Nm的扭矩扳子，在最小量程2Nm和最大量程10Nm时，2Nm相对影响量较大作为不确定度的影响量，估计为均匀分布，则引入相对不确定度分量u1为：

(二)扭矩测量仪回零误差引入的相对不确定度分量u2

(三)示值不准确引入的相对标准不确定度分量u3

(四)扭矩测量仪分辨力引入的相对标准不确定度分量u4

(五)安装方位引入的相对标准不确定度分量u5

在检定扭矩扳子时，扭矩扳子和扭矩测量仪连接时有多种安装方位，由安装方位的不同会引入不确定度，对各量程的传感器用相应扭矩扳子，每个方位各做一次安装方位测试，量程为10Nm/0.001Nm的传感器，量程下限2Nm时引入的安装方位误差大些，测试数据依次为：(单位Nm)用A类评定方法评定。

1.998、2.003、1.997、2.003、2.002、1.998、2.002、1.997

根据以上数据有如下：

(六)重复性引入不确定度的影响量u6

对扭矩仪的传感器做重复性测试，按规程测量三次，通过数据分析，在测量下限时，引入的不确定度更大些，三次重复性测试数据依次为：(单位Nm)用A类评定方法评定。

2.000、2.002、2.003

根据以上数据用极差法，n=3时查表得dn=1.69则：

三、相对合成标准不确定度uc

以上各述分量彼此独立，互不相关，合成不确定度为：

四、相对扩展不确定度

取覆盖因子k=2,则

U=2×uc=2×2.3×10-3=4.6×10-3

同理分析不同量程和分辨力的主标准器检测对应该的不同量程和分辨力的扭矩扳子时引入的不确定度。

由于标准装置所用的各个扭矩传感器在量程的上限和下限分别进行分析评定，各量程范围内准确度等级均为一个指标，同时根据各不确定度来源和对不同量程扭矩扳子分辨力、不同量程检定仪分辨力以及重复性的具体计算结果来看，扭矩扳子校准结果的测量不确定度在2Nm～2000Nm范围内均为Urel=4.6×10-3(k=2)

[1]测量不确定度评定与表示JJF 1059-2012，全国法制计量技术委员会

[2]扭矩扳子检定规程JJG 707-2014，全国力值硬度计量技术委员会

[3]扭矩扳子检定仪检定规程JJG 797-2013，全国力值硬度计量技术委员会