摆锤式冲击试验机示值误差测量结果的不确定度评定

摆锤式冲击试验机示值误差测量结果 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  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、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