陳 輝 胡紀軍 劉會婷 吳 嬌

(西安計量技術(shù)研究院，西安 710068)

?

3級扭矩扳子示值誤差不確定度評定

陳 輝 胡紀軍 劉會婷 吳 嬌

(西安計量技術(shù)研究院，西安 710068)

依據(jù)JJG 707—2014《扭矩扳子》檢定規(guī)程、JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》和CNAS-CL07:2011《測量不確定度的要求》，對3級扭矩扳子示值相對誤差進行不確定度研究。確定并分析了影響測量結(jié)果不確定度的五個因素。根據(jù)實驗和測量過程,計算各個輸入分量的標準不確定度、合成不確定度及擴展不確定度。在評定過程中應用到了新的JJF 1059中的預評估重復性、儀器的測量不確定度等多種新的概念。

扭矩扳子；示值誤差；測量不確定度

0 引言

扭矩扳子指帶扭矩測量機構(gòu)的擰緊計量器具，用于按預先確定的扭矩擰緊或拆卸螺栓、螺母，在工業(yè)測量中應用非常廣泛，本文對扭矩扳子的示值誤差進行測量不確定度評定，在日常校準中，可根據(jù)分析結(jié)果，采取相應措施，提高測量準確度。

1 測量過程

1.1評定對象

選取測量范圍為2～10Nm，準確度等級為3級的一個不帶倍增器的扭矩扳子作為評估對象，按規(guī)程要求，選取2Nm、6Nm、10Nm作為校準點進行校準和測量不確定度評定。

1.2 計量標準器具及校準方法

根據(jù)規(guī)程要求，選擇一個準確度等級為1級的扭矩扳子檢定儀作為計量標準器，依據(jù)JJG 707—2014《扭矩扳子》6.2.2.4所述方法一，即“以被檢扭矩扳子的設(shè)定值為準，在扭矩板子檢定儀或標準扭矩儀上讀取測量值”的方法進行校準。

1.3 環(huán)境條件

校準時，溫度為23℃，相對濕度為71%，校準過程中溫度變化不超過±1℃,均符合規(guī)程要求。

2 數(shù)學模型

根據(jù)JJG 707—2014《扭矩扳子》6.2.2.4所述校準方法，同時考慮到測量結(jié)果的計算公式中不必增加系統(tǒng)誤差所引入的修正值和隨機誤差引入的修正值(即黑箱模型)，扭矩扳子示值誤差e的數(shù)學模型即為其測量結(jié)果計算公式[1]。

(1)

3 相關(guān)性分析

4 因果圖

如圖1不確定度來源因果分析圖所示。

圖1 不確定度來源因果分析圖

5 傳播率公式

根據(jù)式(1)的數(shù)學模型，可得傳播率公式為：

(2)

其中：c1=1,c2=-1

即

(3)

6 不確定度分量

6.1 輸入量Mi

6.1.1 扭矩扳子安裝偏差引入的不確定度分量u11

考慮到最壞的情況，根據(jù)經(jīng)驗，被測扭矩扳子安裝變化范圍的半寬約為3×10-3Nm，以矩形分布估計，則：

6.1.2 對線誤差引入的標準不確定度分量u12

測量范圍為2～10Nm，準確度等級為3級，顯示的分度值為1Nm，扭矩扳子的讀數(shù)估計誤差為1/50個分度,以半?yún)^(qū)間、矩形分布計入，則：

6.2.1 儀器分辨力引入的標準不確定度分量u21

1級扭矩扳子檢定儀顯示的最小單位為0.001Nm(分辨力δx)，以矩形分布估計，則：

u21=0.29δx=2.9×10-4Nm

6.2.2 重復性引起的不確定度u22

根據(jù)貝塞爾公式求得單次實驗標準差：

由于規(guī)程中明確規(guī)定進行3次校準，故預評估重復性為：

根據(jù)貝塞爾公式求得單次實驗標準差：

由于規(guī)程中明確規(guī)定進行3次校準，故預評估重復性為：

根據(jù)貝塞爾公式求得單次實驗標準差：

=4.20×10-3Nm

由于規(guī)程中明確規(guī)定進行3次校準，故預評估重復性為：

由于重復性引入的不確定度分量u22(2Nm)、u22(6Nm)、u22(10Nm)均大于分辨力引入的不確定度分量u21。因此分辨力引入的不確定度分量u21可忽略不計。

6.2.3 扭矩扳子檢定儀示值誤差引入的標準不確定度分量u23

測量中使用的扭矩扳子檢定儀，已經(jīng)計量部門校準。依據(jù)JJG 797—2013《扭矩扳子檢定儀》，其在2Nm、6Nm、10Nm時最大允許誤差分別為±0.02Nm、±0.06Nm、±0.10Nm，以矩形分布估計，則：[2]

7 不確定度概算

u11、u12、u22、u23各分量彼此無關(guān)，由于靈敏度系數(shù)均為1或-1。可進行如下合成：[3]

=1.39×10-2Nm

=3.55×10-2Nm

=5.82×10-2Nm

8 擴展不確定度

根據(jù)JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》新的要求，直接取k=2，則：

選取2Nm作為校準點時[4]：

U(2Nm)=k·uc(2Nm)(e)=2×1.39×10-2Nm

≈2.8×10-2Nm

選取6Nm作為校準點時：

U(6Nm)=k·uc(6Nm)(e)=2×3.55×10-2Nm

≈7.1×10-2Nm

選取10Nm作為校準點時：

U(10Nm)=k·uc(10Nm)(e)=2×5.82×10-2Nm

≈0.12Nm

9 結(jié)束語

通過對3級扭矩扳子示值誤差的測量不確定度評定，表明使用本文所提供的測量方法和測量設(shè)備對3級扭矩扳子示值誤差進行測量，可以滿足JJG 707—2014《扭矩扳子》的技術(shù)要求。

[1] JJG 707—2014扭矩扳子檢定規(guī)程[S].中國質(zhì)檢出版社，2014

[2] JJG 797—2013扭矩扳子檢定儀檢定規(guī)程[S].中國質(zhì)檢出版社，2013

[3] 常宗英，侯美桃.簡化計算測量不確定度合成形式[J].計量技術(shù)，2013(1)

[4] 高宇海.校準和測量能力評估中有關(guān)問題的探討[J].計量技術(shù)，2013(6)

《計量技術(shù)》雜志歡迎大家踴躍投稿《計量技術(shù)》雜志以實用性、權(quán)威性、及時性為主要特色；堅持面向生產(chǎn)，面向基層，理論與實踐相結(jié)合的編輯方針；著重報道計量、測試、檢驗、質(zhì)量保障等方面的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新動態(tài)、綜合評述、經(jīng)驗介紹等內(nèi)容。歡迎大家投稿，投稿要求如下：1 來稿以說明問題為主要目的，語句要精練、簡潔，全文盡量不超過4000字。2000字以上請附摘要和關(guān)鍵詞。2 來稿涉及計量單位時，請一律使用法定計量單位的名稱和符號。3 來稿時應寫清作者姓名、單位、郵編、通訊地址及聯(lián)系電話?？赏ㄟ^我刊電子信箱投稿。4 編輯部收到來稿后，立即給作者“稿件回執(zhí)”，在不遲于四個月內(nèi)通知作者是否刊用。由于本刊人力有限，不刊用稿均不寄還，請作者自留底稿。

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.10.22