胶砂试体成型振实台测量结果的不确定度评定

李奇芳　红义

【摘要】 胶砂试体成型振实台是水泥胶砂试件制备时的振实成型试验设备，广泛应用于建材检测、市政检测行业。本文介绍了胶砂试体成型振实台测量结果的不确定度评定方法，分析了可能影响测量结果的各项不确定度分量，并给出了计算方法和公式，经过在实际工作中的应用，证明其满足工作要求。

【关键词】 胶砂试体成型振实台;不确定度;校准方法

【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2018.04.009

Uncertainty of Measurement Analysis and Evaluation of Cement Mortar Specimen Jolting Table

LI Qi-fang，HONG Yi

（East Measures Detection Technology Ltd.Liaoning，Shenyang 110027，China）

Abstract： Cement mortar specimen jolting table is a vibrating compaction test equipment for the preparation of cement mortar specimens. It is widely used in building material testing and municipal inspection industry. This paper introduces the uncertainty evaluation method of the measuring results of the cement mortar specimen jolting table，and analyses the uncertainty components that may affect the measurement results. The calculation method and formula were given. It is proved that it meets the requirements of work in practice.

Key words： cement mortar specimen jolting table;uncertainty;calibration method

水泥在建筑使用中需要进行水泥胶砂强度的检测、抗折和抗壓的试验来进行水泥胶砂试件的制备。胶砂试体成型振实台是水泥胶砂试件制备时的振实成型试验设备，广泛应用于建材检测、市政检测行业。测量依据JJG （建材）124-1999《胶砂试体成型振实台检定规程》，使用电子秒表、专用量块以及塞尺为主要计量标准器，可对胶砂试体成型振实台（以下称振实台）的振幅和振动时间进行测量，测量时要求室内保持清洁、无腐蚀性气体，常温下电源电压的波动不超过±7%。振幅使用专用量块以及塞尺为标准器进行测量，振动时间采用直接测量方法测量。

1 振实台振幅不确定度评定

1.1 建立测量模型

[e=h-H]

式中：[e]——振幅的示值误差（mm）;[h]——振动台的振幅（mm）;[H]——专用量块厚度（mm）。

1.2 求灵敏系数

由[e=h-H]求得：

[c1=?e/?h=1]

[c2=?e/?H=-1]

1.3 标准不确定度评定

1.3.1 不确定来源

标准器专用量块引入的标准不确定度;标准器塞尺引入的标准不确定度;重复性引入的标准不确定度。

1.3.2 标准器专用量块引入的标准不确定度分量[u11]

使用专用量块和塞尺来确定具体振幅值。专用量块的厚度为14.7+0.05mm和15.3-0.05mm，取半宽为0.025mm，按均匀分布，则：

[u11=0.025/3]≈0.015mm

1.3.3 标准器塞尺引入的标准不确定度分量[u12]

塞尺的测量范围为（0.02～1.00）mm，MPE：±（0.005～0.016）mm，取最大误差±0.016mm进行分析，取半宽为0.016mm，按均匀分布，则：

[u12]=0.016/[3]≈0.0093mm

1.3.4 重复性引入的标准不确定度分量[u2]

在相同条件下连续对振实台的振幅作10组测量，为正态分布，得到数据如表1。

则可得测量平均值：

[x=1nk=1nxik=]15.12mm

单次实验标准偏差：

[sxi=i=1nxi-x2n-1≈]0.016mm

实际情况下，每次测量为3次，则：

[u2]=[sx=sxi3=0.0163≈]0.009mm

1.4 合成标准不确定度

标准不确定度分量见表2

合成标准不确定度[uc]的评定为：

[uc=][u211+u212+u22]≈0.018mm

1.5 扩展不确定度的评定

取[k=2]，扩展不确定度为：

[U=k×uc=]2×0.018[≈]0.04mm

1.6 不确定度报告

振实台振幅的测量结果扩展不确定度为：

[U]=0.04mm [k=2]

2 振实台振动（60次）时间不确定度评定

2.1 建立测量模型

[Δt=t1-t2]

式中：[Δt]——振动60次时间测量结果的示值误差（s）;[t1]——振动60次时间测量结果的测量值（s）;[t2]——振动60次时间（s）。

2.2 求灵敏系数

由[Δt=t1-t2]求得：

[c1=?Δt/?t1=1]

[c2=?Δt/?t2=-1]

2.3 標准不确定度评定

2.3.1 不确定来源

标准器秒表引入的标准不确定度;重复性引入的标准不确定度。

2.3.2 秒表引入的标准不确定度分量[u1]

根据使用说明书，得到电子秒表时间间隔测量误差MPE为：±0.03s（10s），±0.05s（1h），±0.07s（2h）。

测量振实台振动60次时间60s标准器MPE为±0.05s（1h），按均匀分布估计，则：

[u1=]0.05/[3]≈0.1s

2.3.3 重复性引入的标准不确定度分量[u2]

使用秒表，在相同条件下连续对振动60次时间作10组测量，为正态分布，得到数值如表3。

则可得测量平均值：

[x=1nk=1nxik=60.132s]

单次实验标准偏差：

[u2=][sxi=i=1nxi-x2n-1≈]0.1s

2.4 合成标准不确定度

标准不确定度分量见表4。

合成标准不确定度[uc]的评定为：

[uc=][u21+u22]≈0.2s

2.5 扩展不确定度的评定

取[k=2]，扩展不确定度为：

[U=k×uc=]2×0.2[≈]0.4s

2.6 不确定度报告

振实台振动时间的测量结果的扩展不确定度为：

[U=0.04]s [k=2]

3 结论

经评定，振实台振幅测量结果的扩展不确定度为[U]=0.04mm（[k=2]），满足JJG （建材）124-1999《胶砂试体成型振实台检定规程》对振幅的要求15mm±0.3mm;振实台振动时间的测量结果的扩展不确定度为U=0.04s（[k=2]），满足JJG （建材）124-1999《胶砂试体成型振实台检定规程》对振动时间要求60s±2s。

【参考文献】

[1]  测量不确定度评定与表示：JJF 1059.1-2012[S].

[2]  胶砂试体成型振实台检定规程：JJG（建材）124-1999[S].

[3]  倪育才.实用测量不确定度评定[M].北京： 中国质检出版社.2016.

[4]  汪洋，陈芳.水泥胶砂试体振实台测试方法探讨[J].计量技术，2004（1）：38.