引伸计系统示值校准不确定度评定

王增光，范新超，王菁钰，张 冰，王贵勇

(钢研纳克检测技术股份有限公司，北京 100094)

1 引 言

引伸计是试验机对试样施加轴向力时，测量试样线变形的装置，包括测量、指示或记录系统。测量引伸计的准确度时，使用误差不大于引伸计允许误差1/3的标定器，采用直接比较的方法进行。

以YYU-10/50型引伸计(主要参数：标距50mm，最大变形量10mm)为例进行评定，影响校准结果的主要因素有：测量重复性引起的标准不确定度、标定器误差所引起的不确定度、测量仪器分辨力所引起的不确定度等。使用的标准器具为GWB-200J型标定器，其主要参数为：最大量程25mm；最小分度0.0002mm；旋转外筒分度0.002mm。测量过程为用标定器按递增方式给出0.1mm、0.3mm、1.0mm、5.0mm和10.0mm的变形值。

2 评定模型

2.1 测量模型

根据JJF 1059.1-2012关于测量模型建立的说明，在简单直接测量中测量模型可使用简单的形式表示，本文评定公式如下：

Δ=La-Ls

(1)

其中，Δ为引伸计示值误差值；La为引伸计系统测量值；Ls为引伸计标定器给出的位移值。

2.2 合成不确定度

合成不确定度计算公式如下：

(2)

式中，uLa为测量重复性引起的标准不确定度；uLs为标定器误差引起的不确定度；ums为引伸计系统分辨力引起的不确定度。

2.3 扩展不确定度

扩展不确定度计算公式：

U=k·uc

(3)

3 标准不确定度评定

3.1 测量重复性引起的标准不确定度的A类评定

测量重复性引起的标准不确定度的A类评定，可以通过对被测量进行独立重复测量得到一系列测量值，见表1。

表1 YYU-10/50引伸计(编号：150979)的测量值 (mm)

通过式(4)计算得到标准差：

(4)

取3次测量的平均值为测量结果，得到由重复性引入的标准不确定度分量：

(5)

标准偏差及不确定度分量计算结果如表2所示。

表2 标准偏差及不确定度分量计算结果

3.2 标定器误差所引起的不确定度的评定

标定器误差引起的不确定度，采用B类方法进行评定。

根据JJF 1096-2002《引伸计标定器校准规范》中关于引伸计标定器的示值误差，取0.5级标定器的最大允许误差，即校准范围不超过0.3mm时采用绝对误差±0.5μm，校准范围超过0.3mm时采用相对误差为±0.15%。使用三角分布的误差计算：

3.3 引伸计系统分辨力所引起的标准不确定度的评定

引伸计系统分辨力所引起的标准不确定度采用B类方法进行评定，测量分辨力按均匀分布考虑：

(6)

4 合成标准不确定度的评定

4.1 标准不确定度汇总

标准不确定度分量汇总表如表3所示。

表3 标准不确定度汇总表

4.2 合成标准不确定度

上述不确定度互不相关，根据式(2)，计算得到合成标准不确定度，各校准点的合成标准不确定度见表4。

表4 合成不确定度汇总表

5 扩展不确定度

根据式(3)，取k=2，扩展不确定度在(0.1～0.3)mm范围内按绝对值表示，取计算结果的最大值；在(0.3～10.0)mm范围内按相对值表示，取计算结果的最大值。扩展不确定度计算结果见表5。

表5 扩展不确定度和自由度汇总表

6 结束语

依据JJG 762-2007《引伸计》检定规程，使用引伸计标定器校准YYU-10/50型引伸计的系统示值，并对校准结果进行了不确定度评定。评定结果表明，扩展不确定小于0.5级引伸计的最大允许误差，符合JJG 762-2007《引伸计》检定规程的要求。