材料试验机负荷示值误差不确定度评定

姜润洲

（濮阳市质量技术监督检验测试中心 河南濮阳）

一、概述

（1）测量依据JJG 139-2014《拉力、压力和万能试验机检定规程》。被测对象，拉力、压力和万能材料试验机（以下简称试验机），测量范围2.5 kN～1 MN，相对最大允许误差为±1.0%。测量标准，0.3级标准测力仪。环境条件，温度（20～35）℃，温度波动≤2℃/h，相对湿度≤80%。

（2）测量过程。试验机在标准测力仪施测量点加负荷，可得到相对应的试验机负荷示值，以连续进行3次的算术平均值减去力值，即得该测量点的示值误差。

（3）评定结果的使用。试验机符合上述条件且在500 kN以下测量范围，一般可直接使用本不确定度的评定结果，其他可使用本不确定度的评定法。

二、数学模型

ΔF=-F[1+K（t-t0）]

式中 ΔF——试验机的负荷示值误差

F——标准测力仪上的标准力值

——试验机3次示值的算术平均值

K——标准测力仪的温度修正系数

t——使用温度

t0——标准测力仪定度温度

三、输入量的标准不确定度评定

1.输入量F的标准不确定度u（F）的评定

2.输入量的标准不确定度u（）的评定

影响输入量的标准不确定度因素主要是试验机的重复性，可采用A类方法评定，进行连续测量得到测量列。对一台500 kN的试验机，连续测量10次，测量点为20%满量程，单次测量值如表1所示。

表1 单次测量值

任意选择同类型试验机3台，每台分别在20%、50%、80%满量程的负荷点测试。每个测试点连续在重复性条件下测量10次，共得到9组测量列，则每组测量列按上述方法得到单次实验标准差，如表2所示。

以该3次连续重复条件下测量值的算术平均值作为测量结果，标准不确定度u（）计算为：

3.输入量t的标准不确定度u（t）的评定

4.合成标准不确定度的评定

1.灵敏系数

根据JJG 139-2014《拉力、压力、和万能试验机检定规程》和JJG 144-2007《标准测力仪检定规程》，测力仪使用温度为10～35℃，检定温度为15～25 ℃，取t0=15℃，t=35 ℃，温度修正系数K=0.00027/℃，F=100 kN，则c1=1，c2=-1.0054，c3=0.027 kN/℃ ，c4=-20000 kN/℃。

表2 m组实验标准差计算结果

表3 标准不确定度汇总表

2.标准不确定度汇总（表3）

3.合成标准不确定度uc（ΔF）的计算

4.有效自由度计算

5.扩展不确定度的评定

按有效自由度veff=50，置信概率P=95%，查t分布表得到t95（50）=2.01，扩展不确定度U95为U95=t95（50）×uc（ΔF）=2.01×0.28=0.56 kN。在20%量程处，相对扩展不确定U95rel=0.56/（500×20%）=0.56%。

6.扩展不确定度的报告与表示

试验机各测量点测量结果的相对扩展不确定度分别为20%处U95rel=0.56%，veff=88≈55同理可计算出50%处U95rel=0.52%，veff=50，80%处U95rel=0.50%，veff=50。