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測力杠桿校準拉力試驗機測量誤差分析

發布時間:2020-07-28    點擊次數:次

1、測量方法

依據JJG475一2008《電子萬能試驗機檢定規程》,采用測力杠桿為標準器具,對恒宇儀器電子拉力試驗機進行力值校準。


電子拉力試驗機

2、測量模型

ΔF=F2-F1 (1)

式中:ΔF一拉力試驗機示值誤差;F1一拉力試驗機示值;F2一測力杠桿產生的力值。

3、誤差來源過程分析


誤差來源過程分析

測力杠桿校準拉力試驗機實際狀態如圖1所示,依據對標準測力杠桿的特性進行系統理論分析,杠桿力點端和拉力試驗機的下連接件聯接后的受力軸線垂直度、杠桿尺身水平度和杠桿配套砝碼的質量誤差是測力杠桿在校準拉力試驗機過程中的標準器具引入的附加不確定度分量,具體如下:

(1)杠桿水平度引入的相對不確定度u1;

(2)杠桿力點端受力軸線垂直度引入的相對不確定度u2;

(3)杠桿配套砝碼示值誤差引入的相對不確定度u3;

(4)測量重復性引入的相對不確定度u4;

(5)被校拉力試驗機分辨力引入的不確定度u5.

4、不確定度分量計算

4.1杠桿水平度引入的相對不確定度u1

理論計算和實際試驗表明,若杠桿水平度控制在0.05%以內,則由水平角度引入的誤差為±0.03%,以均勻分布估計:


不確定度分量計算1

4.2杠桿力點端受力軸線垂直度引入的相對不確定度u2

理論計算和實際試驗表明,當杠桿呈水平狀態時,如果杠桿下連接器偏心距離與杠桿短臂長度的一致性誤差控制在12%以內,杠桿支點端傾斜角度控制在±0.5°以內,則由垂直角度引入的誤差為±0.05%,以均勻分布估計:


不確定度分量計算2

4.3杠桿配套砝碼示值誤差引入的相對不確定度u3

依據JJG808一2014《標準測力杠桿檢定規程》的要求杠桿配套力值砝碼質量的允許誤差為±0.02%,以均勻分布估計:


不確定度分量計算3

4.4測量重復性引入的相對不確定度u4

以恒宇儀器電子拉力試驗機為例,在重復性條件下,用測力杠桿分別對其500N,1000N和2000N示值點連續重復測量10次,相應測量結果如表1所示:


測量結果

在實際拉力機校準過程中測量次數為三次,因此取三個校準點中重復性不確定度最大值為重復性分量(1000N處):u4=0.032%

4.5被校拉力試驗機分辨力引入的不確定度u5

依據JJG75-2008《電子式萬能試驗機檢定規程》的試驗機分辨力判定規則要求,被校拉力機在開機狀態下示值得波動范圍為4個字,則分辨力為0.3N,以均勻分布估計:


不確定度分量計算4

5、相對合成擴展不確定度評定

測量結果的不確定度分量匯總(見表2)


測量結果的不確定度分量

6、結束語

通過對測力杠桿校準拉力試驗機的測量過程分析可以看出,使用0.1級標準測力杠桿可以滿足0.5級電子式拉力試驗機的檢定或校準。在校準的過程中只要對杠桿的水平度和杠桿力點端受力軸線垂直度進行有效的控制,完全可以保證校準結果的準確可靠。

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