摆锤式冲击试验机示值误差测量结果的不确定度评定

的不确定度评定

1   概述

111   测量方法 :依据 JJG145 —2007摆锤式冲击试验机 检定规程 》。

112   环境条件 :室温 ( 15～25 ) ℃。

113   测量原理 : 该检定装置是将初始势能 m gh转化为动能  1 m v2 , 该 动 能 作 用 于 被 测 试 件 后 会 有 一 损二耗 ,然后该动能转化为终势能 ,初始势能与终势能之 差即为被测 物 件 抗 冲 击 能 力 的 指 标 , 可 以 在 度 盘 上 直接读出 (单位 : 焦 尔 , J ) 。其 中初 始势 能 m gh 是 决 定因素 ,检定 中 主 要 检 定 冲 击 常 数  Fd: F (摆 锤 在 水 平位置产生的力  F = m g, g是本地重力加速度为恒量17868m / s2 )和d (力的测量点至通过摆轴轴线铅垂面的距离 ) 。

2   数学 模型

e =M  - MM                                                          （1）

e =M F M d   -  (M F M d   +M安装  )              （2）

e = gM m M d   -  ( gM m M d   +M安装  )              （3）

式中 : e:摆锤冲击试验机冲击常数在测量点的示值误差Fd:冲击常数 。

MM  :摆锤冲击试验机冲击常数在测量点的标称值 。

M :本检定装置在相应测量点测得摆锤冲击试验

机冲击常数示值的算术平均值 。

M安装 :摆锤冲击试验机安装引起的误差 。 对 ( 3 )式全微分 ,则 :

de =  ( g M m   d M d+ g M d   d M m   )   -( gM m  dM d+gM d dM m    + dM安装  )

对于本文研究的常用检定点来说 :

M m ≈M m    = 221012 kg

M d≈ M d   = 018m

μ2（e )   =M   μ M     +  ( g M  μ Mm) 2+( gM mμM d )2   +（gM μΜ   ) 2 + (μM安装) 2

3  标准不确定度分量的计算

( 1 )μM   项 : M   的相对极限差为  ±0104 %

相对不确定度取 10 % ,

v  =2 ×( 10 % )2 = 50, p = 95 , t分布 , B 类查得  k = 2101 ,μM m    =0104 %  ×221012 kg= 4138 ×

                                                          2101

10    kg

( 2 )μM d 项 :在检定 M d 点的极限差为 : 0105mm正态分布 , v2   = ∞, p = 99 ,查得  k = 21576 , B 类M d   =0105 ×10 - 3 m = 1194 ×10   m

          21576

( 3 )μM安装  :安装相对误差限为  ±011 %

均匀分布 , k =  3 ,相对不确定度取 20 %则有 :

v3=   1      = 1215 , B 类 M安装

2 ×( 20 % ) 2

( 4 ) μM 项 :选三件稳定性好的摆锤冲击试验机 ,用测长尺对 018m 点进行检定 , (单位 : mm )

单次实验标准差  si    =   

由此得到  3组单次实验标准差 ,计算结果如表 1 所示 :

表 1

合并样本标准差 : 

实际测量情况 ,每次测量以测量点 的  3 次测量值的算术平均值为该次被测示值平均值 M ,因此有测量重复性产生的标准不确定度 :

( 5 )μM m 项 :选三件稳定性好的摆锤冲击试验机 ,用摆锤测重仪对 221012 kg点进行检定 (单位 : kg)

由此得到 3 组单次实验标准差 ,计算结果如表2所示 :单次实验标准差  si  ( kg)1   = 0103    S2   = 0103s3   = 0102

实际测量情况 ,每次测量以测量点的  3 次测量值的算术平均值为该次被测示值平均值 M ,因此有测量重复性产生的标准不确定度 :

4   标准不确定度汇总表 (表 3 )

表 3

5   合成不确定度计算

μ( e)= 01165J   

veff   = 4319

查  t分布 ,得  t95  ( 40 )  = 2102

U95=t95  ( 40 ) 1μ( e)  = 2102 ×01165J = 01333J

6、扩展不确定度的计算

7、报告与表示 : 摆锤式冲击试验机检定装置的扩确定度为 :

U95 rel   = 01193 % , veff   = 4319

参考文献

[ 1 ] JJG145 —82《摆锤式冲击试验机检定规程 》1

[ 2 ] JJF1059 - 1999《测量不确定度评定与表示 》1