扭矩扳子測量不確定度的分析評定

(東華計量測試研究院 江西 南昌 330029)

扭矩扳子測量不確定度的分析評定

宋愛萍

(東華計量測試研究院江西南昌330029)

本文主要介紹扭矩扳子在測量過程中引入不確定的評定，對各個分量進(jìn)行定量分析，對一臺儀器不同量程的傳感器的上下限分別進(jìn)行分析評定。

扭矩扳子；不確定度；測量方法；測量裝置

一、測量方法

扭矩扳子校準(zhǔn)裝置由扭矩傳感器和相配的指示儀表組成，當(dāng)扭矩傳感器受到施加的扭矩時，扭矩的大小由儀表進(jìn)行指示。其中主要影響因素有：扭矩扳子分辨力引入不確定度，扭矩測量儀的示值誤差、回零誤差、示值分辨力、安裝方位和重復(fù)性。

主標(biāo)準(zhǔn)器由六個不同量程的扭矩傳感器和顯示器組成，精度等級都為0.3級，量程和分辨力為：10Nm/0.001Nm，50Nm/0.005Nm，100Nm/0.01Nm，300Nm/0.01Nm，1000Nm/0.1Nm，2000Nm/0.1Nm。

被測對象是扭矩扳子，精度等級為1級及以下等級，對于量程和分辨力常用有如下幾種：10Nm/0.005Nm，50Nm/0.01Nm，100Nm/0.05Nm，300Nm/0.2Nm,1000Nm/0.5Nm，2000Nm/1Nm。

二、測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度各分量的評定

對本套標(biāo)準(zhǔn)的不確定度評定，由于量程和分辨力各不相同，分別對各個傳感器的上下限進(jìn)行分析評定，現(xiàn)用10Nm/0.001Nm的傳感器做詳細(xì)的評定，其它傳感器的評定方法和引入分量是一樣的。評定的數(shù)據(jù)詳見后面的列表中。

(一)扭矩板子分辨力引入相對不確定度分量u1

扭矩扳子的分辨力對測量結(jié)果有影響，由于扭矩扳子的量程和分辨力各不相同，對現(xiàn)有常見的扭矩扳子10Nm/0.01Nm，50Nm/0.05Nm，100Nm/0.1Nm，300Nm/0.2Nm，1000Nm/1Nm，2000Nm/1Nm，分別進(jìn)行分析評定，其中10Nm/0.005Nm的扭矩扳子，在最小量程2Nm和最大量程10Nm時，2Nm相對影響量較大作為不確定度的影響量，估計為均勻分布，則引入相對不確定度分量u1為：

(二)扭矩測量儀回零誤差引入的相對不確定度分量u2

(三)示值不準(zhǔn)確引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3

(四)扭矩測量儀分辨力引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u4

(五)安裝方位引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u5

在檢定扭矩扳子時，扭矩扳子和扭矩測量儀連接時有多種安裝方位，由安裝方位的不同會引入不確定度，對各量程的傳感器用相應(yīng)扭矩扳子，每個方位各做一次安裝方位測試，量程為10Nm/0.001Nm的傳感器，量程下限2Nm時引入的安裝方位誤差大些，測試數(shù)據(jù)依次為：(單位Nm)用A類評定方法評定。

1.998、2.003、1.997、2.003、2.002、1.998、2.002、1.997

根據(jù)以上數(shù)據(jù)有如下：

(六)重復(fù)性引入不確定度的影響量u6

對扭矩儀的傳感器做重復(fù)性測試，按規(guī)程測量三次，通過數(shù)據(jù)分析，在測量下限時，引入的不確定度更大些，三次重復(fù)性測試數(shù)據(jù)依次為：(單位Nm)用A類評定方法評定。

2.000、2.002、2.003

根據(jù)以上數(shù)據(jù)用極差法，n=3時查表得dn=1.69則：

三、相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc

以上各述分量彼此獨立，互不相關(guān)，合成不確定度為：

四、相對擴(kuò)展不確定度

取覆蓋因子k=2,則

U=2×uc=2×2.3×10-3=4.6×10-3

同理分析不同量程和分辨力的主標(biāo)準(zhǔn)器檢測對應(yīng)該的不同量程和分辨力的扭矩扳子時引入的不確定度。

由于標(biāo)準(zhǔn)裝置所用的各個扭矩傳感器在量程的上限和下限分別進(jìn)行分析評定，各量程范圍內(nèi)準(zhǔn)確度等級均為一個指標(biāo)，同時根據(jù)各不確定度來源和對不同量程扭矩扳子分辨力、不同量程檢定儀分辨力以及重復(fù)性的具體計算結(jié)果來看，扭矩扳子校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度在2Nm～2000Nm范圍內(nèi)均為Urel=4.6×10-3(k=2)

[1]測量不確定度評定與表示JJF 1059-2012，全國法制計量技術(shù)委員會

[2]扭矩扳子檢定規(guī)程JJG 707-2014，全國力值硬度計量技術(shù)委員會

[3]扭矩扳子檢定儀檢定規(guī)程JJG 797-2013，全國力值硬度計量技術(shù)委員會