蔡巖

河北省計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院 河北 石家莊 050051

1 塑料管材耐壓試驗(yàn)機(jī)校準(zhǔn)分析

塑料管材耐壓試驗(yàn)機(jī)是評(píng)定塑料管材耐壓能力的專用設(shè)備，其性能和準(zhǔn)確度直接影響著對(duì)塑料管材檢驗(yàn)的質(zhì)量[1]。

圖1 塑料管材耐壓試驗(yàn)機(jī)

因此，為保證塑料管材耐壓試驗(yàn)機(jī)的準(zhǔn)確可靠，使用機(jī)構(gòu)應(yīng)委托計(jì)量機(jī)構(gòu)對(duì)其定期校準(zhǔn)。塑料管材耐壓試驗(yàn)機(jī)的校準(zhǔn)依據(jù)為JJF1628-2017《塑料管材耐壓試驗(yàn)機(jī)》國(guó)家校準(zhǔn)規(guī)范，該規(guī)范于2017年12月26日實(shí)施，針對(duì)測(cè)量范圍在25MPa以內(nèi)的塑料管材耐壓試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)，主要校準(zhǔn)項(xiàng)目包括系統(tǒng)密封性、示值誤差、設(shè)定點(diǎn)控制誤差、絕緣電阻等。校準(zhǔn)時(shí)需要配備的標(biāo)準(zhǔn)器主要包括標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字壓力表、計(jì)時(shí)器、可調(diào)式穩(wěn)壓裝置、絕緣電阻表等[2]。其中計(jì)時(shí)器和絕緣電阻表使用常規(guī)設(shè)備即可，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字壓力表需要根據(jù)試驗(yàn)機(jī)的工作范圍進(jìn)行選擇，可調(diào)式穩(wěn)壓裝置需要根據(jù)試驗(yàn)機(jī)的工作狀況進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般要求可調(diào)式穩(wěn)壓裝置需具備容積為(500～2000)ml的剛性容器及調(diào)壓范圍不小于±2%的調(diào)壓裝置，并可安全耐壓至最大校準(zhǔn)值且不發(fā)生泄露[3]。

下文將以此為例，分析此種方法校準(zhǔn)塑料管材耐壓試驗(yàn)機(jī)的測(cè)量不確定度。

2 塑料管材耐壓試驗(yàn)機(jī)校準(zhǔn)方法的測(cè)量不確定度分析

2.1 對(duì)管材耐壓試驗(yàn)機(jī)示值誤差的校準(zhǔn)不確定度進(jìn)行評(píng)定

依據(jù)JJF1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》的方法和要求進(jìn)行。被校器和標(biāo)準(zhǔn)器的基本信息為：

被校塑料管材耐壓試驗(yàn)機(jī)測(cè)量范圍：(0～10)MPa，最小分辨力：0.001MPa；

標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字壓力表測(cè)量范圍：(0～16)MPa，準(zhǔn)確度等級(jí)：0.02級(jí)；

校準(zhǔn)時(shí)環(huán)境溫度21℃，相對(duì)濕度：52%，大氣壓：99.6kPa。

所使用的數(shù)學(xué)模型為：

對(duì)上式微分得到靈敏系數(shù)為：

此時(shí)，分析校準(zhǔn)時(shí)不確定度的來源，主要有[4]：①測(cè)量重復(fù)性的影響；②被校試驗(yàn)機(jī)顯示的分辨力的影響；③標(biāo)準(zhǔn)裝置中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字壓力表引入的測(cè)量不確定度；④校準(zhǔn)中當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字壓力表與被校試驗(yàn)機(jī)傳感器的取壓口不在同一水平面時(shí)，形成的液柱差修正不完善造成的影響。

2.2 測(cè)量不確定度的評(píng)定

表1 測(cè)量重復(fù)性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

各測(cè)量點(diǎn)重復(fù)性測(cè)量的不確定度由下式計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度

由于試驗(yàn)機(jī)顯示儀表的分辨率引入的不確定度已經(jīng)包含在測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度中，所以由被測(cè)儀表引入的不確定分量：，見表2。

2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)裝置中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字壓力表引入的測(cè)量不確定度的評(píng)定。的評(píng)定。測(cè)量中當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)器與被測(cè)試驗(yàn)機(jī)傳感器的取壓口不在同一水平面時(shí)，形成的液柱差將造成測(cè)量誤差[5]。該項(xiàng)測(cè)量誤差可以通過人工干預(yù)得到消除和修正，當(dāng)不能完全得到消除和修正時(shí)，造成測(cè)量誤差對(duì)測(cè)量不確定度的貢獻(xiàn)應(yīng)充分考慮。

而本次測(cè)量中標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字壓力計(jì)的承壓面與被測(cè)試驗(yàn)機(jī)傳感器承壓面之間通過人工干預(yù)后估計(jì)還有100mm的液柱差，該液柱差產(chǎn)生的測(cè)量誤差為：

2.2.4 液柱差修正不完善引入的不確定度分量

液柱差產(chǎn)生的測(cè)量誤差在測(cè)量范圍內(nèi)服從均勻分布。則液柱差引入的不確定度為：

2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

因各分量彼此獨(dú)立，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按下式計(jì)算，結(jié)果見表3：

表3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

各測(cè)量點(diǎn)擴(kuò)展不確定度按(C.8)式計(jì)算，結(jié)果見表4：

表4 擴(kuò)展不確定度

2.4 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

2.5 測(cè)量不確定度報(bào)告

經(jīng)分析，該臺(tái)管材耐壓試驗(yàn)機(jī)在測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果和測(cè)量結(jié)果的測(cè)量不確定度見表5。

表5 各測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果和測(cè)量結(jié)果的測(cè)量不確定度

3 結(jié)束語

整套標(biāo)準(zhǔn)裝置由于剛性緩沖容器的加入，塑料管材耐壓試驗(yàn)機(jī)的控壓穩(wěn)定性得到了增強(qiáng)，更貼近于正常檢測(cè)狀態(tài)。通過對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果的測(cè)量不確定度評(píng)定可見，其測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度（k=2時(shí)），在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)均小于測(cè)量上限的0.1%，校準(zhǔn)結(jié)果滿意，可被各計(jì)量機(jī)構(gòu)作為校準(zhǔn)塑料管材耐壓試驗(yàn)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)方法使用。