携带式洛氏硬度计的量值传递及影响量的分析与研究

郭贵勇　马兴

【摘 要】介绍了携带式洛氏硬度计的工作原理和用途，建立了携带式洛氏硬度计的测量模型，分析了各不确定度分量主要来源。结合测量实例具体数据，对其合成不确定度进行分析评定，对各不确定度分量进行计算并得出合成不确定度和扩展不确定度，最终可得出该项目的校准测量能力，为我国冶金等行业提供的技术支撑。

【关键字】携带式洛氏硬度计;量传传递;影响量;不确定度评定

0 引言

携带式洛氏硬度计主要适用于测量不易搬动的大、中型金属工件的材料硬度，广泛应用治金工厂，机械企业及材料库。

1 携带式洛氏硬度计的校准

用符合JJG113-2013《标准金属洛氏硬度块》中规定的（60～70）HRC标准块对洛氏硬度计（以下简称硬度计）进行示值测量，在每一硬度块上重复测量5次，剃除异常值，其5次测量的算术平均值与硬度块标准值之差即为硬度计的示值误差。

2 携带式洛氏硬度计测量结果的不确定度评定

2.1 测量模型

δ=Hm-Hb

式中：δ——硬度计的示值误差;

Hm——硬度计示值;

Hb——硬度块的标准值。

2.2 标准不确定度分量的评定

2.2.1 输入量Hm的标准不确定度u（Hm）的评定

输入量Hm的标准不确定度来源主要由以下两个部分构成：

（a）硬度计示值重复性引起的标准不确定度分项u1（Hm）;

（b）硬度计的分辨力引起的标准不确定度分项u2（Hm）。

2.2.2 硬度计示值重复性引起的标准不确定度分项u1（Hm）的评定：

硬度计的示值重复性来源于硬度计示值和标准硬度块的均匀度两个因素，由于硬度计示值是硬度计在标准硬度块上不同区域测得的结果，其测量的特殊性是同一点不可能重复测量，硬度计示值重复性已包含了标准块均匀度对其示值的影响。采用A类方法进行评定。

用一块硬度值为61.3HRC的标准块在一台硬度计上进行连续5次测量，得到一测量列，其测量结果见表1。

表1 硬度计示值的测量列

其所求的平均值：

Hm=■■H■=61.5HRC

单次实验标准偏差：

s=■=0.2HRC

实际测量中，每块标准块在重复性条件下连续测量5次，取其值为测量结果。则

u1（Hm）=■=■=0.089HRC

2.3.1 硬度计的分辨力引起的标准不确定度分项u2（Hm）的评定

硬度计示值读数鼓轮的分度值为1个硬度单位，分辨力导致的示值误差限为±0.1个硬度单位。即其分散区的半宽a为0.1个硬度单位，按矩形分布，采用B类方法进行评定，则

u2（Hm）=■=■=0.058HRC

2.3.2 标准不确定度u（Hm）的计算：通过不确定度分项u1（Hm）和u2（Hm）可计算出u（Hm）

u2（Hm）=u■■（Hm）+u■■（Hm）

则

u（Hm）=■=0.106HRC

2.3.3 输入量Hb的标准不确定度u（Hb）的評定

标准块的不确定度由定值证书给出，采用B类方法进行评定。

标准块校准证书给出其扩展不确定度不大于0.7HRC，包含因子k=3，则

u（Hb）=■=■=0.233HRC

2.4 合成标准不确定度

2.4.1 灵敏系数

由测量模型δ=Hm-Hb得：

c1=■=1，c2=■=-1

2.4.2 主要标准不确定度汇总表

2.4.3 合成标准不确定度的计算

输入量Hm和Hb彼此独立，互不相关，所以合成标准不确定度为

u■■（δ）=[c1·u（Hm）]2+[c2·u（Hb）]2

则

u■（δ）=■=0.26HRC

2.5 扩展标准不确定度的计算

取包含因子k=2，则

U=kuc（δ）=2×0.26=0.6HRC

2.6 测量不确定度的报告与表示

携带式洛氏硬度计示值误差测量结果的扩展不确定度为：U=0.6HRC，它是由合成标准不确定度uc=0.26HRC和包含因子k=2之乘积得到。

3 结语

保证携带式洛氏硬度计的准确性，通过校准等方法实现量值的溯源性，在冶金等行业的质量控制中起到重要作用;本文介绍我院对携带式洛氏硬度计进行校准方法和不确定度评定方法。

【参考文献】

[1]国家质量监督检验检疫总局.JJF1594-2016，《携带式洛氏硬度计校准规范》[S].北京：中国质检出版社，2016.

[2]国家质量监督检验检疫总局.JJG113-2013，《标准金属洛氏硬度块》[S].北京：中国质检出版社，2013.