管形测力计负荷示值误差测量结果的不确定度评定

蔡开城

【摘 要】管形测力计是一种基于胡克定律实现测力功能的计量器具[1-2]，其准确度关系到工业产品质量，关系到经济贸易活动的正常有序的进行，为了保证管形测力计的准确溯源，需要对其进行检定。本文介绍一种管形测力计负荷示值的测量方法并分析其质量示值不确定度分量主要来源，同时对各不确定度分量、合成不确定度、扩展不确定度进行评定。

【关键词】检定；管形测力计；不确定度评定；计量器具

中图分类号： F203 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）08-0158-001

Tube Dynamometer Load Indication Error Measurement Results Uncertainty Assessment

CAI Kai-cheng

（Fujian Institute of Metrology，Fuzhou Fujian 350003，China）

【Abstract】The tube dynamometer is a measuring instrument based on Hooke's law to achieve the force measurement function[1-2].Its accuracy is related to the quality of industrial products and relates to the normal and orderly conduct of economic and trade activities. To ensure the accurate traceability of the tube dynamometer， it needs to be verified. This paper introduces a measurement method for the load indication of tubular dynamometers and analyzes the major sources of quality indication uncertainty components. At the same time， it evaluates the uncertainty components， the combined uncertainty， and the extended uncertainty.

【Key words】Verification；Tubular dynamometer；Evaluation of uncertainty；Measuring instruments

0 概述

管形测力计是一种基于胡克定律实现测力功能的计量器具，其通过弹簧的伸长量与力的大小成正比的线性关系并由弹簧长度变化量表征力值大小[1-2]，其具有结构简单，体积小巧，携带方便，价格便宜等优点，广泛应用于工业生产、快递物流及交通运输等行业中。管形测力计负荷示值的准确度关系到工业产品质量，关系到经济贸易活动的正常有序的进行，为了保证管形测力计的准确溯源，需要对其进行检定。

1 测量依据、条件及方法

1）测量依据：JJG455-2000《工作测力仪检定规程》。

2）测量条件：（1）环境条件：测量应在+10℃至+30℃的温度范围内的条件下进行；（2）测量标准：标准力值砝码，相对最大允许误差为±0.01%；（3）被测对象：管形测力计，最大标称负荷不大于500N，相对最大允许误差为±2.0%FS。

3）测量方法：在规定环境条件下，将管形测力计安装成工作状态，使其受力轴线与重力轴线相重合且显示零点，示值指示装置调至零点，沿受力方向使用标准力值砝码对管形测力计施加负荷至测量点，可得到与标准力值相对应的管形测力计负荷示值[3]。该过程连续进行3次，以3次示值的算术平均值减去标准力值，即得该测量点管形测力计测力计的示值误差。。

2 管形测力计负荷示值误差测量结果的不确定度评定

2.1 数学模型

2.2 标准不确定度分量的评定

2.2.1 输入量F的标准不确定度u（F）的评定；其不确定度主要来源是测力计的重复性，可以通过连续测量得到测量列，采用A类评定方法进行评定。

对一台最大标称负荷为100N的管形测力计，选择其100%点，即100N作为测量点， 测量10次，可得到测量列见下表

在实际测量中，在重复性条件下测量3次，以该3次测量值的算术平均值作为测量结果，可得到：

2.2.2 输入量F的标准不确定度u（F）的评定，其不确定度主要来源于标准力值砝码，可根据证书，以B类方法进行评定。标准力值砝码相对最大允许误差为±0.01%，估计为均匀分布，取包含因子，在测量100N处，其引入的标准不确定度为：

2.3 合成标准不确定度的评定

2.3.1 灵敏系数

2.3.2 標准不确定度汇总表，见下表

2.3.3 合成标准不确定度的计算

输入量F与F彼此独立，不相关，所以

2.4 扩展不确定度的评定：

取包含因子k=2，则扩展不确定度U=kUC（△F）=2×0.09N=0.2N

2.5 扩展不确定度的报告与表示

当测力计在100N测量点时，其扩展不确定度为U=0.2N，它是由合成标准不确定度uc=0.09N和包含因子k=2之乘积得到。

3 小结

本文介绍一种管形测力计负荷示值的测量方法及不确定度评定方法。通过对管形测力计进行检定实现量值溯源，保证了管形测力计负荷示值的准确可靠，为管形测力计应用于工业生产和经济贸易活动领域提供技术保障和数据支撑。

【参考文献】

[1]杨小敏，李俊.利用电子万能试验机控制程序检定/校准管形测力计[J].广船科技，2015，（06）：33-35.

[2]邓剑平.对管形测力计的改进测试：用指示灯及讯响器来显示测力计示值[J].上海计量测试，1996.（05）：22-27.

[3]国家质量监督检验检疫总局.JJG455-2000工作测力仪检定规程[S].北京：中国计量出版社，2000.