液压千斤顶测量不确定度的评定方法.docx

vol . 24 no. 4journal of hubei university of technologyaug. 2009 文章编号 1003 - 4684 (2009) 0420043203液压千斤顶测量不确定度的评定方法刘学刚1 , 游颖2(1 湖北省建筑工程质量监督检验测试中心 , 湖北 武汉 430071 ; 2 湖北工业大学机械工程学院 , 湖北 武汉 430065) 摘 要 在研究液压千斤顶不确定度的影响因素的基础上 ,提出了液压千斤顶标准不确定度的分量估计 ,建立其函数关系 ;通过实例重点讨论了液压千斤顶不确定度评定的方法及步骤 . 关键词 液压千斤顶 ; 不确定度 ; 评定方法 中图分类号 t h812 文献标识码 : a液压千斤顶主要由千斤顶主体 、油泵及相应的油路和配套压力表组成. 液压千斤顶主要用于建设 工程桩基承载力和工程结构预应力的力值控制 1 , 随着预应力技术在建筑施工领域的广泛应用 ,液压千斤顶的力值控制和测量准确 度问 题日 益受 到 重 视 .按照 iso/ i ec17025检 测 和 校 准 实 验 室 能 力的通用要求中规定 : 检测实验室 ,特别是有自校准 的实验室应有程序和方法对测量结果进行不确定度的评定. 校准实验室对测量的准确性要求较高 ,测量结果必须包含不确定度的说明. 由于不确定度是经 典误差理论发展和完善的产物 ,对测量值进行不确 定度的评定 ,比以往单一的检测数据更能体现其科学性和合理性 2 . 同时 ,不确定度的评定结果可以使 测量的技术领域和部门用统一的准则对测量结果及 测量质量进行评定 、表示和比较.测量不确定度作为一个既能计算又能定量描述 测量结果的一个指标 ,正在全球范围内逐步得到统 一 . 本文重点讨论液压千斤顶标准不确定度的来源 、 数学模型的建立以及其分析计算 .来源主要有以下几方面 2 .1) 在规定的工作环境条件和标准工作位置状态 下 ,应变式标准测力仪引入的标准不确定度分量 ,由 上一级 检 定 证 书 和 重 复 性 考 核 结 果 可 知 , u =0 . 3 %.2) 在规定的工作环境条件和标准工作位置状态 下 ,被检液压千斤顶检定重复性引入的标准不确定度分量.3) 温度变化引入的不确定度分量 .4) 示值估读不准确引入的不确定度分量 .5) 数据修约引起的标准不确定度分量.由于测量不确定度来源的随机性和模糊性 ,就 使测量不确定度由许多分量组成 ,找出不确定度的来源是正确评定不确定度的基础 .1 . 2标准不确定度分量估计和函数关系的建立根据以上分析 ,可以列出千斤顶指示器值 p 与 各分量的函数关系式 : fp =+ p r + p t + p估 + p修 .s计算各分量的传播系数如下 :标准器引入的不确定度= 5 p 1 ,c1=5 fs1 液压千斤顶测量不确定度检定重复性引入的不确定度传播系数= 5 p1 . 1不确定度来源测量过程的随机效应和系统效应均会导致测量 不确定度 ,数据处理中的修约也会导致测量不确定 度 ,分析液压千斤顶检定过程 ,其测量结果不确定度= 1 ,c25温度变化引入的不确定度5 pc3= 5t= k p , 收稿日期 2009 - 03 - 09 作者简介 刘学刚 (1967 - ) , 男 , 湖北天门人 ,湖北省建筑工程质量监督检验测试中心高级工程师 ,研究方向 :检验与测 试技术 .44湖北工业大 学 学 报2009 年第 4 期示值估读不准确引入的不确定度不可忽略 . 根据试验 ,液压千斤顶在检定过程中油温变化一般在 2030 ,取其上限 30 计算 . 标准不 确定度分量= 5 pc4= 1 ,5 r数据修约引起的标准不确定度= 0 . 0004 9 . 8 30 m pa= 0 . 068 m pa .u35 p3c1 = 1 ,5 p修2 . 4确定标值估读不准确引入的不确定度分量对指针 类 仪 表 要 求 估 读 到 分 度 值 的 1/ 10 , 按jj f1059 - 1999 中附录 2 可知 , 这种情况分布估计 为均匀分布 ,则由于标值估读不准确引入的不确定度分量式中 : f 为负荷 ; s 为千斤顶活塞有效工作面积 ;为压力表温度修正系数 , 且 k = 0 . 000 4 .k液压千斤顶不确定度的评定20 . 05u4 =m pa = 0 . 029 m pa .以 一 台 中 科 院 武 汉 岩 土 力 学 研 究 所yd500a15c 液压千斤顶为例来分析液压千斤顶不 确定度的评定过程. 取典型点 100 kn 处计算.2 . 1 确定标准器引入的不确定标准器引入的不确 定 属 b 类 . 依 据 规程 , 标 准 设备用 0 . 3 级或以上级别的应变式标准测力仪 ,选 用 0 . 3 级的应变式标准测力仪 ,在规程规定的工作环境条件和标准工作位置状态下 ,应变式标准测力 仪引入的标准不确定度分量 ,由上一级检定证书和 重复性考核结果可知 , u = 0 . 3 % ,分布服从正态分布 ,查 jj f1059 表 2 , k = 2 . 58 . 根据资料 ,活塞面积0 . 010 382 m2 , c1 = 96 . 32 . 在典型点 100 kn 处 ,液 压千斤顶压力指示器指示值 15 . 25 m pa . 则 :标准不确定定分量3确定数字修约引起的标准不确定度数字修约引起的标准不确定度属于均匀分布 .确定标准不确定度分量2 . 52 . 6u4= = 0 . 015 m pau52标准不确定度分量表 (表 1)表 1 标准不确定度分量表2 . 7不确定度来源测量结果的分布标准不确定度分量类别 符号标准器检定重复性 温度影响估读值正态t 均匀 均匀 均匀ba bbu1u2 u3u40 . 0110 . 0350 . 0680 . 0290 . 015 b u5 数据修约3c1 0 . 3 % 100 10 计算合成标准不确定度= 0 . 011 m pa .u1 =2 . 58 106u21 + u22 + u23 + u2+ u2uc =5 = 0 . 084 m pa42 . 2确定液压千斤顶检定重复性引入的标准不确定度分量在规定的工作环境条件和标准工作位置状态 下 ,试验过程中被检液压千斤顶检定重复性引入的 标准不确定度分量可从重复性测量的数据中 ,采用统计分析的方法计算其实验标准差 ,作为不确定度 分量 u2 ,属 a 类分量 .重复检定一台 液压 千 斤顶 100 kn 点处 , 得 到一组数据如下 :9 . 89 . 89 . 7 ( m pa) y = 9 . 8用极差法计算单次试验标准差s = r/ c = 0 . 1/ 1 . 64 = 0 . 061 , u2 = s/ n = 0 . 035 m pa .2 . 3确定温度变化引入的不确定度分量温度变化引入的不确定度分量 ,其分布估计为 均匀分布 . 温度变化包括室温变化和油温变化 ,根据规程 ,检定过程中室温变化很小 ,由此引入的不确定度分量可忽略 ;但油温变化引入的不确定度分量则其相对标准不确定度= 0 . 084/ 9 . 8 = 0 . 86 % ,ucrel扩展不确定度 u rel 取包含应子 k = 2 ,u rel = ku c = 1 . 8 % ,所以= 1 . 8 % ( k = 2 .)urel不确定度的分析结论 :符合要求 .结论3由于测量不确定度能体现测量结果的质量 ,不确定度愈小 ,表明实验室的测量质量愈高 ,而测量质 量的好坏与测量结果的使用直接相关 . 因此通过对 液压千斤顶不确定度影响因素的分析与不确定度方 法的探讨 ,可为实验人员和仪器开发人员改进分析方法及改善仪器性能提供参考.第 24 卷第 4 期刘学刚等 液压千斤顶测量不确定度的评定方法45 2 李慎安 , 刘风 . 测量不 确定度评定与表示 m . 北京 :中国计量出版社 ,1999 . 3 胡 翔 . 液压千斤顶检定规程 (jj g621 - 2005) s . 北 京 :中国计量出版社 , 2005 .参 考 文 献 1 徐有邻 . 混凝土结构工程施工质量验收规范 ( gb50204- 2002) s . 北京 : 中国建筑工业出版社 , 2002 .eval uation methods of uncerta inty in mea surement of hydra ul ic ra ml iu xue2ga ng1 , yo u yi ng2( 1 h ubei p rov i nci al s u p e r v is i on & t es t ce nt e r o f cons t r uci t on e n g i n . q u al i t y , w u h a n 430072 , c hi n a ;2 h ubei u ni v e rs i t y o f t ec h nol o g y , w u h a n 430065 , c h i n a)abstract : o n t he ba si s of st udyi ng t he so urce s of u ncer t ai nt y i n mea sure me nt of hydra ulic ra m , t he e sti2matio n of st a nda r d unce rt ai nt y f acto r s i s p re se nt ed a nd t he f u nctio n i s built . fi nall y , t he eval uatio n met h2o d s of u ncer t ai nt y i n mea sure me nt of hydra ulic ra m i s mai nly di scu sse d i n t hi s p ap e r .key words : hydra ulic ra m ; u ncer t ai nt y i n mea sure me nt ; eval uatio n met ho ds 责任编校 : 张岩芳 (上接第 35 页)the appl icat ion and arithmetic of the lea st square method in therel ia bil ity assessment ba sed on weibull distribut ionyo u da2zha ng( s c hool o f m ec h a ni c e n g i n . , h ubei u ni v e rs i t y o f tec h nol o g y , w u h a n 430068 , c hi n a)abstract : the lea st squa re met ho d a nd wei b ull di st ri butio n mo del a re p re se nt e d i n t hi s p ap e r . ba se d o n t hemet ho d , t he p a ra met er,of t he wei bull di st ri b utio n f u nctio n a re e sti mat ed to t he dat a o beyi ng wei bull di st ri