电子式万能试验机力值示值误差的不确定度分析

邹明

摘 要：电子式万能试验机可作撕裂、剥离、剪切、弯曲、压缩、拉伸等试验，在金属材料、非金属材料以及其他材料实验检测中具有非常广泛的应用，具有非常强大的数据处理功能和数据分析能力，并且数据准确度和精确度非常高，能够进行定期的测量，测量依据为JJG475-2008《电子式万能试验机》。文章根据不确定度的原理与方法，并以某300kN电子式万能试验机为例，对电子式万能试验机的力值示值误差的不确定进行了详细的分析，并探析了控制电子式万能试验机力值示值误差的有效措施，希望能够为实际检定以及校准工作人员提供一定的参考。

关键词：电子式万能试验机；示值误差；不确定度

前言

电子式万能试验机具有操作方便、功能强大以及准确度高等众多优点，致使其被广泛的应用于木材、金属材料、建筑材料以及其他材料的试验中，并且已经成为用于测量材料力学性能的重要设备。因为电子式万能试验机的技术含量相对较高，一些检定人员并不能够全面的了解电子式万能试验机的内部结构，在应用的过程中会忽视一些影响试验机准确度的因素。检定人员在应用电子式万能试验机进行材料试验时，其示值的正确性直接关系到试验结果的真实性与准确性，甚至會影响产品的质量，必须对电子式试验机示值误差的不确定度进行分析，这样能够有效的降低实际工作中的测量示值误差。因此，文章针对电子式万能试验机力值示值误差不确定分析的研究具有非常重要的现实意义。

1 电子式万能试验机力值示值误差不确定度测量的条件与方法分析

1.1 电子式万能试验机力值示值误差不确定度测量的条件分析

（1）环境条件：相对湿度小于80%、温度介于10℃-35℃之间；（2）测量标准：标准测力仪；（3）测量依据：JJG475-2008《电子式万能试验机》；（4）被测对象：电子式万能试验机；（5）测定结果的使用：对于符合上述测量条件的结果，可以采用上述不确定度检定方法。

1.2 电子式万能试验机力值示值误差不确定度测量的方法分析

根据JJG475-2008《电子式万能试验机检定规程》的相关规定，测定电子式万能试验机力值示值误差，是确定电子式万能试验机技术指标的主要方法，测定1级电子式万能试验机时，应该采用0.3级以及以上的标准测力仪，进行其示值误差的测定，根据JJG144-2007《标准测力仪检定规程》的相关规定，文章以一台300kN电子式万能试验机为例，由于该电子式万能试验机在20%上重复性变化相对较大，因此选择该点作为测量点，并进行不确定度估算。在测定电子式万能试验机的示值误差时，如果采用的方法不同，计算公式也不相同，如果以测力仪示值为依据，其示值误差计算公式表示为：？滓=F1-F2。（公式1），公式中？滓表示电子式万能试验机的示值误差，F1表示测力仪为准，在电子式万能试验机上的数值，F2表示测力仪的示值。

2 灵敏系数和方差计算

2.1 灵敏系数计算公式

3 电子式万能试验机力值示值误差的不确定度分析

3.1 根据电子式万能试验机示值，进行不确定度分量u1的估算

（1）不确定分量u1.1的估算。不确定度分量u1.1受到重复性的影响，采用上述试验方法对该300kN电子式万能试验机的不确定度进行重复性计算，分别进行了10次测量，结果表示为：10次测量值分别表示为：第1次测量值：60.22；第2次测量值：60.17；第3次测量值：60.30；第4次测量值：60.23；第5次测量值：60.41；第6次测量值：60.45；第7测量值：60.15；第8次测量值：60.25；第9次测量值：60.28；第10次测量值：60.24；10次测量平均值为60.27。

3.2 不确定度分量u2，根据标准测力仪进行估算

不确定分量u2通常采用B类方法进行计算，测力仪估算不确定度为0.15%，选取20%量程为测量点，不确定度分量u2.1=0.05kN；u2.2=0.10kN；u2=0.11kN，通过估算得知自由度v2为50。

3.3 扩展不确定度

Veff为50，p（置信概率）为95%，通过查询t分布得知kp=2.01，kp取2，扩展不确定度U95=0.24kN，相对扩展不确定度U95rel=0.4%。

4 控制电子式万能试验机力值示值误差的有效措施

（1）定期的对电子式万能试验机的检定环境进行检查，如果环境条件相对交差，则不能开展电子式万能试验机进行检定工作。

（2）需要定期的将电子式万能试验机送至省一级计量技术机构进行保养与维护，以此保证测力仪测定结果的准确性与有效性。对于检定不合格的电子式万能试验机，禁止在以后的测量工作中使用。定期的对测力仪进行保养与维修，杜绝使用稳定性、重复性差以及老化的标准测力仪，以此保证测量值的准确性与真实性。

（3）检定人员在测定电子式万能试验机力值示值误差的不确定度之前，应该认真的学习计量的法规、法律以及相关标准，对检定技术进行全面的了解，提高自身的数据分析能力和计量检定技术水平，并且在实践工作中总结经验，对检定过程中的疑难问题进行分析和讨论，并找出导致计量误差的原因，然后采取有效的措施进行处理，减少甚至是避免出现示值误差。

5 结束语

总而言之，在采用电子式万能试验机进行材料的检定时，因为不确定度的评定需要考虑众多因素，并且计算以及分析过程非常复杂，这就要求检定人员不断的加强学习，并在实践的过程中不断积累经验，以此提高自身的专业技能水平和素质水平。当然，文章对电子式万能试验机示值误差不确定度的分析可能还存在不足，希望相关研究人员予以批评与指正。

参考文献

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