动力触探仪测量结果的不确定度评定

动力触探仪测量结果的不确定度评定

魏安立

安徽省计量科学研究院    安徽 合肥  230051

摘要：根据JJG(交通)169-2020《动力触探仪检定规程》中规定的计量性能要求，首先，建立了动力触探仪测量结果的不确定度评定数学模型。其次，分析和评定了影响各测量误差的不确定度分量，最后得到了动力触探仪测量结果的合成标准不确定度和扩展不确定度。

关键词：动力触探仪；测量不确定度；标准不确定度；扩展不确定度

中图分类号：TB9        文献标识码：A

1 概述

1.1 测量方法

依据JJG(交通)169-2020《动力触探仪检定规程》对动力触探仪进行检定或者校准。

1.2 环境条件

温度：(23±5)℃；湿度：小于等于85%RH。

1.3 测量设备

动力触探仪测量设备为：游标卡尺，型号(0~150)mm，准确度等级为MPE：±0.03mm；万能角度尺，型号0°~360°，准确度等级为MPE：±5′；高度卡尺，型号(0～300)mm，准确度等级为MPE：±0.04mm；电子天平，型号(0～150)kg，准确度等级为级。

2建立测量模型

2.1 测量模型[2]

探头直径误差：

(1)

式中：

——探头直径误差，mm；

——探头直径的第i次测量值(i=1，2，3)，mm；

——探头的标称直径，mm。

探头锥角误差：

(2)

式中：

——探头锥角误差，°；

——探头锥角的第i次测量值(i=1，2，3)，°；

——探头的标称锥角，°。

探头高度误差：

(3)

式中：

——探头高度误差，mm；

——探头高度的第i次测量值(i=1，2，3)，mm；

——探头的标称高度，mm。

落锤质量误差：

(4)

式中：

——落锤质量误差，kg；

——落锤质量的3次测量结果的算术平均值，kg；

——落锤的标称质量，kg。

2.2 灵敏系数

探头直径误差：

，

探头锥角误差：

，

探头高度误差：

，

落锤质量误差：

，

3 标准不确定度评定

3.1 探头直径误差不确定度评定

3.1.1 测量重复性引入的不确定分量u1

对动力触探仪探头直径的40mm尺寸测量3次，3次测量结果如下：

表1 动力触探仪探头直径测量结果

测量3次，选取绝对值最大值作为测量结果，采用极差法计算[3]，极差系数C=1.69，则测量重复性引入的不确定度分量u1：

3.1.2 游标卡尺准确度等级引入的不确定度分量u2

根据JJG30-2002《通用卡尺检定规程》的规定，(0~150)mm游标卡尺的最大允许误差为：±0.03mm，按均匀分布，，则游标卡尺准确度等级引入的不确定度分量u2：

3.2 探头锥角误差不确定度评定

3.2.1 测量重复性引入的不确定分量u1

对动力触探仪探头锥角的60°测量3次，3次测量结果如下：

表2 动力触探仪探头锥角测量结果

测量3次，选取绝对值最大值作为测量结果，采用极差法计算，极差系数C=1.69，则测量重复性引入的不确定度分量u1：

3.2.2 万能角度尺准确度等级引入的不确定度分量u2

根据JJG 33-2002《万能角度尺检定规程》的规定，0°~360°万能角度尺的最大允许误差为：±5′，按均匀分布，，则万能角度尺准确度等级引入的不确定度分量u2：

3.3 探头高度误差不确定度评定

3.3.1 测量重复性引入的不确定分量u1

对动力触探仪探头高度的60mm测量3次，3次测量结果如下：

表3 动力触探仪探头高度测量结果

测量3次，选取绝对值最大值作为测量结果，采用极差法计算，极差系数C=1.69，则测量重复性引入的不确定度分量u1：

3.3.2 高度卡尺准确度等级引入的不确定度分量u2

根据JJG 31-2011 《高度卡尺检定规程》的规定，(0～300)mm高度卡尺的最大允许误差为：±0.04mm，按均匀分布，，则高度卡尺准确度等级引入的不确定度分量u2：

3.4 落锤质量误差不确定度评定

3.4.1 测量重复性引入的不确定分量u1

对动力触探仪落锤质量的10kg质量测量3次，3次测量结果如下：

表4 动力触探仪落锤质量测量结果

测量3次，选取绝对值最大值作为测量结果，采用极差法计算，极差系数C=1.69，则测量重复性引入的不确定度分量u1：

4.4.2 电子天平准确度等级引入的不确定度分量u2

根据JJG1036-2008《电子天平检定规程》的规定[4-5]，级电子天平的最大允许误差为：±1.5g，按均匀分布，，则级电子天平准确度等级引入的不确定度分量u2：

4

合成标准不确定度

探头直径误差、探头锥角误差、探头高度误差以及落锤质量误差合成标准不确定度可表示为：

5 扩展不确定度U

取包含因子k=2，，则

探头直径误差扩展不确定度：U=0.04mm(k=2)

探头锥角误差扩展不确定度：U=10′(k=2)

探头高度误差扩展不确定度：U=0.05mm(k=2)

落锤质量误差扩展不确定度：U=0.02kg(k=2)

6 结语

依据JJG(交通)169-2020《动力触探仪检定规程》，建立了动力触探仪测量结果的不确定度评定数学模型在分析和评定了影响各测量误差的不确定度分量的基础上，计算得到了动力触探仪测量结果的合成标准不确定度和扩展不确定度。

参考文献

[1] JJG(交通)169-2020《动力触探仪检定规程》[S].

[2] JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》[S].

[3]常闯,顾云鹏,周江山,等.测量不确定度在机械零件检测中的影响及其应用[J].计量与测试技术,2022,49(11):78-81.

[4]房菲.不确定度分析模型选择[J].工业计量,2022,32(S1):61-64.

[5]童树之,严军.基于测量不确定度的几何产品质量全检误判风险评估[J].工业计量,2021,31(03):69-72.

作者简介：魏安立，工程师，主要从事长度计量、力学计量研究工作。