燃气用橡胶软管拉断力不确定度评定_冯歌.pdf

探讨交流 Research&Discussion342023.12 数学模型y=x（1）式中：y被测量的估计值，N；x拉力机的示值（读数值），N。3 测量不确定度分量来源的分析JJF 1059.1-2012中表明：测量不确定度一般由若干系统影响引起的分量组成。其中一些分量可根据一系列测量值的统计分布，按测量不确定度的A类评定进行评定，并可用标准差表征。而另一些分量则可根据基于经验或其他信息获得的概率密度函数，按测量不确定度的B类评定进行评定，也可用标准偏差表征。B类评定基于以下信息：权威机构发布的量值；有证标准物质的量值；校准证书；仪器的漂移；经检定的测量仪器的准确度等级；根据人员经验推断的极限值等。通过对燃气用橡胶软管的最大拉断力试验过程的分析得出，影响其不确定度的主要因素有以下几种：（1）由随机效应引入的相对标准不确定度分量urel(rep)，（A类评定）（2）由仪器的不确定度引入的相对标准不确定度分量urel(F)，（B类评定）材料试验机系统示值误差（检定证书确定的等级）引入的相对标准不确定的urel(F1)、标准测力仪的相对标准不确定度（试验机检定证书给出）urel(F2)、试验机的计算机数据采集系统误差带来的相对标准不确定度urel(F3)、试验机拉伸速率影响带来的相对标准不确定度uurel(F4)。4 输入量的不确定度分量评定4.1 由随机效应引入的相对标准不确定度分量urel(rep)（A类评定）在可复现的条件下对所取得10个试样逐一进行轴向拉伸，试样拉断至断裂的最大拉断力F，单位：N，测量数据如表1。表1 重复性试验测量结果序号12345678910拉断力 793 786 796 805 789 787 792 799 788 795平均值：x=793N使用贝塞尔公式（2）可得：（3）4.2 由仪器的不确定度引入的相对标准不确定度分量urel(F)（B类评定）JJF 1059.1-2012中给出的包含因子k的确定方法：（1）已知扩展不确定度是合成标准不确定度的若干倍时，该倍数就是包含因子k；（2）假设为正态分布时，根据要求的概率查表2得到k。表2 正态分布情况下概率p与包含因子k间的关系P（%）0.500.680.900.950.95450.990.9973k0.67511.6451.96022.5763（3）假设为非正态分布时，根据表3得到k。表3 非正态分布情况下包含因子k值及B类标准不确定度UB（x）分布类别矩形（均匀）三角梯形（=0.71）反正弦两点P（%）100100100100100k21UB（x）a/a/a/2a/a注1：表3中为梯形的上底与下底之比，对于梯形分布，。当等于1时，梯形分布变为矩形分布；当等于0时，变为三角分布。注2：表3中的a为区间半宽度，本文中的a由检定证书、检定规程、校准规范和测试标准中给出的数据，以及对有关技术资料和测量仪器特性的了解和经验确定。注3：由数据修约、测量仪器最大允许误差或分辨力、参考数据的误差限、度盘或齿轮的回差、平衡指示器调零不准、测量仪器的滞后或摩擦效应导致的不确定度，通常假设为均匀分布。4.2.1 材料试验机系统示值误差引入的相对标准不确定的urel(F1)由微机控制电子万能试验机的检定证书LX40212032J可知，本次试验使用的试验机的等级为0.5级，即其示值相对误差为0.5%，按均匀分布k，则：urel(F1)=0.289%（4）4.2.2 标准测力仪的相对标准不确定度urel(F2)由微机控制电子万能试验机的检定证书LX40212032J可知，该设备是使用0.1级的标准测力仪进行检定的，即其示值误差为0.1%，按均匀分布k，则：（5）4.2.3 计算机数据采集系统误差带来的相对标准不确定度urel(F3)依据JJF 1103-2003可知，力学性能试验机的计算机数据采集系统B类相对不确定度为0.210-2，则：urel(F3)=0.200%（6）4.2.4 试验机拉伸速率影响带来的相对标准不确定度urel(F4)按照试验方法标准规定的拉伸速率进行试验，由表1试验数据可知，拉断力F最大相差19N，因此探讨交流 352023.1可得出，试验中拉伸速率对试样的影响误差范围为（-9.5N，+9.5N），按均匀分布k，则：（7）（8）4.2.5 由仪器的不确定度引入的相对标准不确定度分量urel(F)以上分量互不相关，所以urel(F)依下式可得：（9）5 相对标准不确定度分析一览表本评定中涉及的相对标准不确定度分量列表如表4。表4 相对标准不确定度分量一览表相对标准不确定度分量不确定度来源相对标准不确定度urel(rep)随机效应（A类评定）0.752%urel(F)仪器的不确定度引入的相对标准不确定度分量（B类评定）0.778%6 合成标准不确定度评定因为以上各分量互不相关，合成相对标准不确定度为：（10）合成标准不确定度为：（11）7 扩展不确定度的评定根据JJF1059.1-2012规定，为简便起见，大多数情况取k=2。相对扩展不确定度为：（12）扩展不确定度为：（13）8 测量不确定度报告拉断力测量值的相对不确定度：Urel=2.16%，k=2；依据JJF 1059.1-2012中5.3.8规定，通常最终报告的U，根据需要取一位或两位有效数字。拉断力测量值的标准不确定度：U=17N，k=2。9 结语通过对本次燃气用橡胶软管拉断力测量不确定度的评定和分析发现：在实际试验过程中，影响拉断力测量不确定度的因素还有很多，如试样的存放环境恶劣，样品出现挤压变形等情况，试验过程中实验室温湿度情况不符合试验条件的要求，造成数据偏差，试样夹具的标准程度、试样夹持方法和施力的轴向性等，因为这些因素的量化比较困难，对于日常检测工作，只要严格按照试验方法标准进行，这方面的不确定度可以不作考量。材料试验机系统示值、标准测力仪精度、试验机拉伸速率、计算机数据采集系统等若存在不稳定性、设置不合理、灵敏度低，会致使检验数据出现差异，所以在试验环境拉伸速率相同的条件下，选取更高精度的设备和量具会有效减小不确定度的数值。参考文献1 CNAS-GL009：2018 材料理化检验测量不确定度评估指南及实例.中国合格评定国家认可委员会，2018版2 JJF 1059.1-2012 测量不确定度评定与表示.中国质检出版社，2013，3.第一版3 GB/T 27411-2012 检测实验室中常用不确定度评定方法与表示.中国标准出版社，20134 CNAS-CL07：2011 测量不确定度的要求.中国合格评定国家认可委员会5 张琨健、林如涛等.钢筋力学性能测量的不确定度评定.福建建设科技，2012（2）