粘结强度检测仪检验校准及不确定度评定

李松茂/泉州市计量所

1 检测仪的结构和工作原理

粘结强度检测仪（简称检测仪）主要用于建筑工程饰面砖、石、马赛克等粘贴装饰材料粘结强度的试验和检测。

1）仪器结构（如图1）

图1

2）工作原理

将事先选定的试验对象用环氧树脂粘结在标准块上，把拉杆与标准块接好并调整到适当长度，即活塞上升2～3 mm时拉紧。

手动油泵输出油液经高压软管进入工作油缸，使活塞上升（其活塞结构为空心），拉杆通过空心孔与标准块相连，拉杆上背螺母保证拉杆处于铅垂状态，并用以调节拉杆长度。在活塞上升的同时，对试样施加拉力，通过传感器在显示器上显示出来。当活塞继续上升而显示数值不再增大时，这个显示峰值就是试验机粘结力的最高强度值。

2 主要指标的检验与校准

1）零点漂移量的检查

检测仪使用传感器和数显装置，正常情况下，通电加热引起热电阻变化而出现零点漂移，经过一段时间后必须达到稳定。如果零点不稳定，将给检测带来读数困难和加大仪器测量的误差。对检测仪零点漂移量的检查：将检测仪的数显装置、液压加荷系统按使用要求连接，接通电源、预热10 min以上，使其处于正常起始工作状态后置零，然后观察30 min零点的变化，每隔3 min读取一个显示值，按下式计算出零点漂移量Δf。

式中：f —显示值的最大值与最小值之差，kN；

FN—最小量程的满量程试验力值，kN。

零点漂移量应不大于0.1%。

2）工作油缸摩擦力的检查

工作油缸摩擦力会增加检测仪的测量误差，摩擦力大小不固定，也给测量带来变动性。对工作油缸摩擦力的检查：使检测仪处于工作状态后置零，在空载的情况下，输入油液，上升活塞。于活塞工作行程的0、50%、100%三处位置，分别在显示器上读数，摩擦力的影响应不大于最小量程满量程试验力的±0.15%。有可能的话，应在工作油缸活塞每转动90°，按上述方法进行一次检查。

3）传感器残余变形或变形滞后的检查

分别在检测仪各级量程上施加最大试验力3次，各次卸除试验力后都使检测仪处于起始工作状态。读取示值，按下式计算各级量程的零点误差δF 。

式中：FS为3次卸除各级试验力后检测仪显示偏离零点的最大值，kN；

FN分别为各级量程的最大试验力，kN。

δF应不大于±0.15%。

4）示值非线性的检查

检测仪本身有非线性校准功能，如果传感器的输出电压与压力不成线性关系，微处理器可以用查表方式把输入电压转换为相应的压力。

必要时，对显示器示值线性进行检查，取检测仪每级量程的20%、40%、60%、80%、100% 5个检测点，参照仪器使用说明书，模拟工作油缸产生工作压力时传感器输出的直流电压，用标准直流电位差计对显示器进行检查，各检测点的显示值与标准值相对误差应不大于±0.15%。

5）检测仪试验力校准

采用0.3级标准测力装置直接测量的校准方法。环境温度（10 ～ 35）℃，校准过程温度波动不超过2℃。电源电压波动在220×（1±10%）V范围内。

校准前，先把标准测力装置与被检检测仪连接，在最大试验力下预压3次。校准时，每次加压前应先对标准器和被检仪器复位、清零。校准过程中加载应均匀、平稳，中间不能有卸载现象。

试验力校准一般选每级量程的20%、40%、60%、80%、100% 5个校准点，每点重复3次。

根据校准数据，计算被检检测仪的示值误差和重复性，测量结果以相对误差表示。

3 检测仪测量不确定度评定

实例：被检数显式粘结强度检测仪，测量范围（0～10）kN，允许误差 ±1.5%。测量标准为0.3级数显式标准测力仪，U95= 0.15% ，年稳定度为±0.3%。

对一台10 kN的检测仪，选择最大量程的20%作为测量点，连续测量10次，测量结果如表1：

表1

单次实验标准差：

对3台同类型的检测仪，每台分别在满量程的20%、50%、80%负荷点进行测试。在重复条件下连续测量10次，共得9组测量列，每组测量分别按上述方法计算单次实验标准差（如表2）。

表2

实际测量情况是在重复条件下连续测量3次，以3次测量的算术平均值作为测量结果，得：

3）输入量 F 的不确定u（F） ：

输入量F的不确定度来源于标准测力仪，根据检定证书，U95= 0.15% ，包含因子 k =1.98；年稳定度±0.3%，估计为均匀分布，取包含因子k=。在测量点2000 N处：

4）合成不确定度：

5）扩展不确定度：

取ρ＝95%，按自由度veff= 50，查t分布表得：kp= t95（50）= 2.01

扩展不确定度 u95= 2.01×4.24=8.5 N

6）在20%量程处，相对扩展不确定度为：

4 结论

采用0.3级标准测力装置直接测量方法，校准1.5级粘结强度检测仪试验力，完全能满足检测仪测量精度要求。

5 结束语

随着现代建筑技术的发展，各种饰面材料广泛用于建筑物的装饰工程，其牢固度影响到建筑物的安全性能，粘结强度检测仪用于饰面材料牢固度的检测，其准确度尤为重要。笔者根据多年的工作经验，总结出以上方法，包括对产品的分步检验、整机试验力校准，方法简单，便于操作，可供同行作为参考。