力学计量中测量不确定度的应用分析

曾宝军

郴州市计量测试检定所 湖南郴州 423000

当前测量不确定度在多个领域广泛应用，特别是建筑基础工程中更是发挥重要作用。在力学测量中，先要创建数学模型，探究不确定度来源，将回弹仪、千斤顶等有机结合起来，对不确定度综合分析，坚持理论实践相结合原则，通过制定测量方案、创建测量模型等方式进行评定，使其与力学测量现实需求相适应。

1 测量不确定度的主要流程

第一步：创建模型。在模型创建期间，重点实施不确定度分析工作，与现实工作环境相结合，探究测量对象与关系量间的联系，前者为Y，后者为Xi，按照Y＝f（X1，X2……XN）表示出来。在模型分析中应重视不确定度，并综合考虑各项影响因素，使整体测量程序更加精准有效。对Xi与Y数值进行整合，依靠前者最理想值x1,x2,x3……xn对后者理想数据全面掌握，并对Xi不确定度问题进行分析。

第二步：判定不确定度来源。通过对不确定来源进行分析，与创建模型相结合，重点分析测量对象，再将产生的其他分量有机结合起来，使分量更加精准可靠。对于不确定度来源遗漏问题，如若未能及时处理，当Y不确定度出现缺陷时，与之匹配的不确定度也会出现异常，阻碍后续工作的持续开展。对此，在来源分析中应重视数据修正与合并，使不确定度来源更为完整，以免造成遗漏。同时，还应加强数据分析，剔除与标准不符的数据，使理想数据更加准确。

第三步：选择评定方法。在A类评定方法方面，在评定中站在整体角度分析数据，将此时不确定度、标准差进行展示，前者以全部观测值的方式形成后者。结合被测对象预估数值，对工作频率与获取数值进行计算，将平均数值设置为，再获得测量后数值的不确定度。通过标准差计算的方式，以免影响最终结果准确性。在B类评定中可知信息来源多种多样，除测量设备性能之外，还包括参数信息、确定值等等。在B类房车表述中可通过预测方差的方式实现，并总结具体程序，保障分析结果精准可靠[1]。

2 测量不确定度在力学计量中的应用

2.1 制定测量方案

选择型号为YAW2000、精度为1级的微型试验设备，遵循JJG139-2014标准进行参数设置，温度在10-35℃之间，湿度控制在80%以内，温差浮动在每小时2℃以内。在测量机制方面，将侧力装置摆放在试验台上，上下分别放置两个承压板，利用特定阀门变换活塞运行效率，使试验设备为侧力装置提供外部驱动力，当该力达到测量位置后，读取装置上的数据，便是设备在此处产生的误差。在测量程序方面，营造良好的试验设备检测环境，测定位置最少为5个，初始为对应量程20%不断提升到极限试验力，尽量做到均衡分布，一般与20%、40%、60%、80%相适配，在测定环节中应具备稳定的外部例，当加载到指定位置后逐渐加大力度，由此获得更加精准的读数。

2.2 创建测量模型

本试验中不确定度来源于自相关的随机与模糊性，前者原因是条件不充分，后者原因是事物自身定义不准确。测量不确定度产生大多因分量构成较多，一些分量能够通过观测值统计分析进行估算，还需要通过试验标准偏差表征；相关分量可采用经验参考、信息概率分布等方式估算，利用标准偏差表征。从整体来看，在本试验中不确定度主要源于被测量定义方式不理想、取样不具代表性、模拟仪器读书不精准、测量方法存在假定性、测量仪器局限、设备误差、数据计算常数引入不准确、测量程序受环境影响等等。本次试验的数学模型创建如下：

2.3 不确定度评定

被测设备呈现的误差不确定性主要与输入因素、输入量相关，可根据上述模型检测设备误差的不确定性，并针对不确定度进行评定，具体如下。

F的不确定度主要受试验设备反复性影响，通过多次测定获取相应测量数列，再利用A类评定方法进行分析。以2000kN设备来说，可选择1000kN处作为测量位置，共计测定10次取平均值为1000.76kN，单次试验标准差为0.29kN。根据当前测量情况，在多次测定状态下反复保持3次，并对每次相应数据记录下来，计算获得平均数便是最终结果[2]。

2.3.2 F对应不确定度分析

该元素的不确定度主要受侧力装置不确定性影响，利用B类评定方式进行分析。因标准设备稳定度在多测测定下呈现较强分散性，与运算效率相结合，在该部分分析计算中剔除不确定问题，统一测量精度值为0.3级，在该范围内认定满足正态分布特点，相应因子设定为2.58。在1000kN位置计算的不确定度公式为：

u（F）=a/k×1000=1.16kN

2.3.3 t对应不确定度分析

该项因素的不确定度主要跟随试验室温度变化而变，通常情况下试验室温度变化每小时小于2℃，可将a值取2，按照平衡状态分布，k值取，由此形成的不确定计算公式为：

3 结语

综上所述，当前力学测量在多个领域广泛应用，在工程项目建设中评定检测数据将对工程质量起到直接影响。为进一步规范力学计量相关数据，应对计量检定方式、流程等进行严格规范，在测量不确定度时应坚持实事求是原则，制定科学完善的测量方案，创建数学模型，采取A类或者B类评定手段，使评定检测数据更加精准可靠，提高工程质量与安全。