電子式萬(wàn)能機(jī)不確定度評(píng)定

KJL/QCBP107-2003電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)負(fù)荷示值誤差

測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定編制：海寧審核：楊志剛批準(zhǔn)：克尤木2003年2月14日發(fā)布2003年2月14日實(shí)施喀什地區(qū)計(jì)量檢定所電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)負(fù)荷示值誤差測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定概述1.1測(cè)量方法：依據(jù)JJG475—2008《電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程》1.2環(huán)境條件：溫度（20±10）°C溫度波動(dòng)不大于2°C/h。1.3測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：0.3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀，相對(duì)擴(kuò)展不確定度U9=0.15%，年穩(wěn)定度為±0.3%。1.4被測(cè)對(duì)象：電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)試驗(yàn)機(jī)），測(cè)量范圍為1000kN以下，相對(duì)最大允許誤差為±1.0%。在規(guī)定環(huán)境條件下，使用試驗(yàn)機(jī)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀施加負(fù)荷至測(cè)量點(diǎn)。可得到與標(biāo)準(zhǔn)力值相對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)機(jī)負(fù)荷示值，該過(guò)程連續(xù)進(jìn)行3次，以3次示值的算術(shù)平均值減去標(biāo)準(zhǔn)力值之差，即得該測(cè)量點(diǎn)試驗(yàn)機(jī)的示值誤差。在符合上述條件且測(cè)量范圍在1000kN以下的試驗(yàn)機(jī)，一般可直接使用本不確定度的評(píng)定結(jié)果。其它可使用本不確定度的評(píng)定方法。建立數(shù)學(xué)模型AF二F-f1+K（t-1）］s0式中：AF—試驗(yàn)機(jī)的示值誤差；F—試驗(yàn)機(jī)3次示值的算術(shù)平均值；F—標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀的標(biāo)準(zhǔn)力值；sK—溫度修正系數(shù)；t—檢定試驗(yàn)機(jī)時(shí)環(huán)境溫度；t—檢定標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀時(shí)環(huán)境溫度。0c疋二118c疋二118Fc二 =-FK=-0.054kN/Cc二竺=-F(t-1L-3000kNc二竺=-F(t-1L-3000kNC4RK s0c=RAF=-11+K(/-t)]=-1.00542dF 0s其中：K°C,取F=200kN，t=30°C,t=15°C。s0raAF2RAraAF2RAF /廠、2rdAF2「dAF“、]2-u(F)+十-u(F)+-u(t)+—-u(K)_dFdF s_dt_dK 」u2(AF)==L-u(F)】+\c-u(F)1+\c-u(t)1+\c-u(K)11 2s 3 4全部輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定及其相應(yīng)自由度戸的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(F)的評(píng)定輸入量F的不確定度來(lái)源主要是試驗(yàn)機(jī)的重復(fù)性，可以通過(guò)連續(xù)測(cè)量得到測(cè)量列,采用A類(lèi)方法進(jìn)行評(píng)定。對(duì)一臺(tái)lOOOkN的試驗(yàn)機(jī)，選擇最大量程的20%作為測(cè)量點(diǎn)，連續(xù)測(cè)量10次，得到測(cè)量列如表1所示。表1單次測(cè)量值序號(hào)(i)12345678910示值(kN)200.2其算術(shù)平均值-1rF=—￡F=200.44kNnii=1單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差I(lǐng) Z~送(F-F)2s=i=— =0.23kNn—1任意選擇3臺(tái)同類(lèi)型試驗(yàn)機(jī),每臺(tái)分別在滿(mǎn)量程的20%，40%,80%負(fù)荷點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。每點(diǎn)在重復(fù)性條件下連續(xù)測(cè)量10次，共得到9組測(cè)量列，每組測(cè)量列分別按上述方法計(jì)算得到單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差如表2所示。表2m組實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算結(jié)果檢測(cè)點(diǎn)20%量程40%量程80%量程單位(kN)200400800實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差si(kN)sssosrjs3s2s 3 15s 6 1s 9 1合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差為s=:丄￡s2=0.21kNpmJ

片J=—自由度為 v_=m(n—1)=81FI〉：(ss)2 s因?yàn)閎=J .=0.010W”=0.052kN，所以s可用。sj\m—1 4 p實(shí)際測(cè)量情況，在重復(fù)條件下連續(xù)測(cè)量3次，以該3次測(cè)量值的算術(shù)平均值作為測(cè)量結(jié)果，可得到u(Fu(F)=s0.21N

賓=廠0.121kNF的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(F)的評(píng)定ss輸入量F的不確定度主要來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀。可根據(jù)檢定證書(shū)給出的相對(duì)擴(kuò)展不s

確定度，年穩(wěn)定度評(píng)定，即B類(lèi)方法進(jìn)行評(píng)定。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀檢定證書(shū)給出的相對(duì)擴(kuò)展不確定度U9=0.15%,包含因子k=1.98，年穩(wěn)定度為±0.3%，估計(jì)為均勻分布，取包含因子k=^3。在測(cè)量點(diǎn)200kN處，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u（F）=—（200kN）=0.15%（200kN）=0.15kNTOC\o"1-5"\h\zk 1.98u（fJ=—（200kN）= （200kN）=0.35kNk v'3u（F）=Ju（F）2+u（F）2=\：（0.15A+（0.35A=0.38kNS 1 2 L估計(jì)△uGJ為0.10，則自由度為V二50。u\F） FSSt的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（t）的評(píng)定輸入量t的不確定度主要為測(cè)量過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)室溫度波動(dòng)，溫度計(jì)的示值誤差可忽略，實(shí)驗(yàn)室溫度波動(dòng)不大于2°C/h，故a=2°C。按均勻分布，取k=*3，得標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u(t)二青=年=1.16C估計(jì)制為0.10，則自由度為Vt=50。u（k）的評(píng)定溫度修正系數(shù)K由于修約而導(dǎo)致的不確定度，a為/°C,按均勻分布，取k=j3，0.00005/C0.00005/C=2.89x10-5/C估計(jì)△u矢）為0.10，則自由度為V=50。u（K） k標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總于表3表3標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不確定度來(lái)源標(biāo)準(zhǔn)不確定度C.Ic-u(x)i iu&)被檢器具的重復(fù)性181u(FS)= IVu(F)2+u(F)212u（F1）：證書(shū)給出的不確定度u（F2）：證書(shū)給出的年穩(wěn)定度0.38kN(200)0.38kN(200)50u(t)溫度波動(dòng)的不確定度C50

u(K)溫度修正系數(shù)由于修約而導(dǎo)致的不確定度X10-TC-3000kN?C505合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定5.1合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算輸入量F、F、t與K彼此獨(dú)立不相關(guān)，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按(1)式計(jì)算得到：TOC\o"1-5"\h\zu2(AF)=匕-u+\c-u )1c 1 2 3 4=JO.122+0.382+0.0632+0.0872=0.41kNveff的計(jì)算veff. U?AF) “ .veff-u ~L?u(F)1 L?u(t)1 lc-u1 +—2 S +—3 +―4 v v v vF Fs t K=61沁=61沁500.1240.384 0.06340.0874+++81 50 50 50擴(kuò)展不確定度的評(píng)定取置信概率p=95%，按有效自由度veff=50,查t分布表得到kp=t95擴(kuò)展不確定度U95為U95=t95(50)?uc(△F)=2.01x0.41kN=0.82kN在20%量程處，相對(duì)擴(kuò)展不確定度為U95rel=0.82kN/(21%同理可計(jì)算出40%處：fem38% V=5080%處：U95rel=0.38% v=50為了保守起見(jiàn)，用U95：：=0.41%來(lái)代替所有測(cè)量點(diǎn)的相對(duì)擴(kuò)展不確定度。測(cè)量結(jié)果不確定度的報(bào)告與表示上述分析及計(jì)算按JJF1059—1999“測(cè)量不確定度評(píng)定與表示”進(jìn)行。得到電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)示值誤差測(cè)量結(jié)果的相對(duì)擴(kuò)展不確定度為：U95rel=0.41% v=50校準(zhǔn)測(cè)量能力8.1測(cè)量方法：選擇1臺(tái)較穩(wěn)定，重復(fù)性好的電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，測(cè)量范圍為lOOOkN以下，相對(duì)最大允許誤差為±1.0%。選擇滿(mǎn)量程的20%(200kN)、40%(400kN)、60%(600kN)、80%(800kN)、100%(1000kN)負(fù)荷點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，每點(diǎn)在重復(fù)性條件下連續(xù)測(cè)量10次并上述方法、步驟得到每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)輸入量、輸出量的A類(lèi)、B類(lèi)不確定度及擴(kuò)展不確定度，匯總后得到8.2一覽表。

8.2各校準(zhǔn)點(diǎn)的最佳校準(zhǔn)能力評(píng)定一覽表校準(zhǔn)點(diǎn)10次測(cè)量結(jié)果(kN)不確定度分量u(F)(kN)不確定度分量u(F)/u(t)/u(K)(kN)合成不確定度uc(△F)(kN)最佳校準(zhǔn)測(cè)量能力U(kN)包含因子k20%(200kN)0.030.3863870.390.78240%(400kN)400.2,400.3,400.2,400.2,400.2,400.2,400.2,400.0.390.78260%(600kN)600.2,600.3,600.2,600.2,600.