液壓千斤頂測(cè)量不確定度的評(píng)定方法.docx

vol . 24 no. 4journal of hubei university of technologyaug. 2009 文章編號(hào) 1003 - 4684 (2009) 0420043203液壓千斤頂測(cè)量不確定度的評(píng)定方法劉學(xué)剛1 , 游穎2(1 湖北省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心 , 湖北 武漢 430071 ; 2 湖北工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 , 湖北 武漢 430065) 摘 要 在研究液壓千斤頂不確定度的影響因素的基礎(chǔ)上 ,提出了液壓千斤頂標(biāo)準(zhǔn)不確定度的分量估計(jì) ,建立其函數(shù)關(guān)系 ;通過(guò)實(shí)例重點(diǎn)討論了液壓千斤頂不確定度評(píng)定的方法及步驟 . 關(guān)鍵詞 液壓千斤頂 ; 不確定度 ; 評(píng)定方法 中圖分類(lèi)號(hào) t h812 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 : a液壓千斤頂主要由千斤頂主體 、油泵及相應(yīng)的油路和配套壓力表組成. 液壓千斤頂主要用于建設(shè) 工程樁基承載力和工程結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力的力值控制 1 , 隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用 ,液壓千斤頂?shù)牧χ悼刂坪蜏y(cè)量準(zhǔn)確 度問(wèn) 題日 益受 到 重 視 .按照 iso/ i ec17025檢 測(cè) 和 校 準(zhǔn) 實(shí) 驗(yàn) 室 能 力的通用要求中規(guī)定 : 檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室 ,特別是有自校準(zhǔn) 的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有程序和方法對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行不確定度的評(píng)定. 校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)測(cè)量的準(zhǔn)確性要求較高 ,測(cè)量結(jié)果必須包含不確定度的說(shuō)明. 由于不確定度是經(jīng) 典誤差理論發(fā)展和完善的產(chǎn)物 ,對(duì)測(cè)量值進(jìn)行不確 定度的評(píng)定 ,比以往單一的檢測(cè)數(shù)據(jù)更能體現(xiàn)其科學(xué)性和合理性 2 . 同時(shí) ,不確定度的評(píng)定結(jié)果可以使 測(cè)量的技術(shù)領(lǐng)域和部門(mén)用統(tǒng)一的準(zhǔn)則對(duì)測(cè)量結(jié)果及 測(cè)量質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定 、表示和比較.測(cè)量不確定度作為一個(gè)既能計(jì)算又能定量描述 測(cè)量結(jié)果的一個(gè)指標(biāo) ,正在全球范圍內(nèi)逐步得到統(tǒng) 一 . 本文重點(diǎn)討論液壓千斤頂標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來(lái)源 、 數(shù)學(xué)模型的建立以及其分析計(jì)算 .來(lái)源主要有以下幾方面 2 .1) 在規(guī)定的工作環(huán)境條件和標(biāo)準(zhǔn)工作位置狀態(tài) 下 ,應(yīng)變式標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 ,由 上一級(jí) 檢 定 證 書(shū) 和 重 復(fù) 性 考 核 結(jié) 果 可 知 , u =0 . 3 %.2) 在規(guī)定的工作環(huán)境條件和標(biāo)準(zhǔn)工作位置狀態(tài) 下 ,被檢液壓千斤頂檢定重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量.3) 溫度變化引入的不確定度分量 .4) 示值估讀不準(zhǔn)確引入的不確定度分量 .5) 數(shù)據(jù)修約引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量.由于測(cè)量不確定度來(lái)源的隨機(jī)性和模糊性 ,就 使測(cè)量不確定度由許多分量組成 ,找出不確定度的來(lái)源是正確評(píng)定不確定度的基礎(chǔ) .1 . 2標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量估計(jì)和函數(shù)關(guān)系的建立根據(jù)以上分析 ,可以列出千斤頂指示器值 p 與 各分量的函數(shù)關(guān)系式 : fp =+ p r + p t + p估 + p修 .s計(jì)算各分量的傳播系數(shù)如下 :標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度= 5 p 1 ,c1=5 fs1 液壓千斤頂測(cè)量不確定度檢定重復(fù)性引入的不確定度傳播系數(shù)= 5 p1 . 1不確定度來(lái)源測(cè)量過(guò)程的隨機(jī)效應(yīng)和系統(tǒng)效應(yīng)均會(huì)導(dǎo)致測(cè)量 不確定度 ,數(shù)據(jù)處理中的修約也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量不確定 度 ,分析液壓千斤頂檢定過(guò)程 ,其測(cè)量結(jié)果不確定度= 1 ,c25溫度變化引入的不確定度5 pc3= 5t= k p , 收稿日期 2009 - 03 - 09 作者簡(jiǎn)介 劉學(xué)剛 (1967 - ) , 男 , 湖北天門(mén)人 ,湖北省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心高級(jí)工程師 ,研究方向 :檢驗(yàn)與測(cè) 試技術(shù) .44湖北工業(yè)大 學(xué) 學(xué) 報(bào)2009 年第 4 期示值估讀不準(zhǔn)確引入的不確定度不可忽略 . 根據(jù)試驗(yàn) ,液壓千斤頂在檢定過(guò)程中油溫變化一般在 2030 ,取其上限 30 計(jì)算 . 標(biāo)準(zhǔn)不 確定度分量= 5 pc4= 1 ,5 r數(shù)據(jù)修約引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度= 0 . 0004 9 . 8 30 m pa= 0 . 068 m pa .u35 p3c1 = 1 ,5 p修2 . 4確定標(biāo)值估讀不準(zhǔn)確引入的不確定度分量對(duì)指針 類(lèi) 儀 表 要 求 估 讀 到 分 度 值 的 1/ 10 , 按jj f1059 - 1999 中附錄 2 可知 , 這種情況分布估計(jì) 為均勻分布 ,則由于標(biāo)值估讀不準(zhǔn)確引入的不確定度分量式中 : f 為負(fù)荷 ; s 為千斤頂活塞有效工作面積 ;為壓力表溫度修正系數(shù) , 且 k = 0 . 000 4 .k液壓千斤頂不確定度的評(píng)定20 . 05u4 =m pa = 0 . 029 m pa .以 一 臺(tái) 中 科 院 武 漢 巖 土 力 學(xué) 研 究 所yd500a15c 液壓千斤頂為例來(lái)分析液壓千斤頂不 確定度的評(píng)定過(guò)程. 取典型點(diǎn) 100 kn 處計(jì)算.2 . 1 確定標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確 定 屬 b 類(lèi) . 依 據(jù) 規(guī)程 , 標(biāo) 準(zhǔn) 設(shè)備用 0 . 3 級(jí)或以上級(jí)別的應(yīng)變式標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀 ,選 用 0 . 3 級(jí)的應(yīng)變式標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀 ,在規(guī)程規(guī)定的工作環(huán)境條件和標(biāo)準(zhǔn)工作位置狀態(tài)下 ,應(yīng)變式標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力 儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 ,由上一級(jí)檢定證書(shū)和 重復(fù)性考核結(jié)果可知 , u = 0 . 3 % ,分布服從正態(tài)分布 ,查 jj f1059 表 2 , k = 2 . 58 . 根據(jù)資料 ,活塞面積0 . 010 382 m2 , c1 = 96 . 32 . 在典型點(diǎn) 100 kn 處 ,液 壓千斤頂壓力指示器指示值 15 . 25 m pa . 則 :標(biāo)準(zhǔn)不確定定分量3確定數(shù)字修約引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度數(shù)字修約引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度屬于均勻分布 .確定標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量2 . 52 . 6u4= = 0 . 015 m pau52標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表 (表 1)表 1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表2 . 7不確定度來(lái)源測(cè)量結(jié)果的分布標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量類(lèi)別 符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)器檢定重復(fù)性 溫度影響估讀值正態(tài)t 均勻 均勻 均勻ba bbu1u2 u3u40 . 0110 . 0350 . 0680 . 0290 . 015 b u5 數(shù)據(jù)修約3c1 0 . 3 % 100 10 計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度= 0 . 011 m pa .u1 =2 . 58 106u21 + u22 + u23 + u2+ u2uc =5 = 0 . 084 m pa42 . 2確定液壓千斤頂檢定重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量在規(guī)定的工作環(huán)境條件和標(biāo)準(zhǔn)工作位置狀態(tài) 下 ,試驗(yàn)過(guò)程中被檢液壓千斤頂檢定重復(fù)性引入的 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量可從重復(fù)性測(cè)量的數(shù)據(jù)中 ,采用統(tǒng)計(jì)分析的方法計(jì)算其實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差 ,作為不確定度 分量 u2 ,屬 a 類(lèi)分量 .重復(fù)檢定一臺(tái) 液壓 千 斤頂 100 kn 點(diǎn)處 , 得 到一組數(shù)據(jù)如下 :9 . 89 . 89 . 7 ( m pa) y = 9 . 8用極差法計(jì)算單次試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s = r/ c = 0 . 1/ 1 . 64 = 0 . 061 , u2 = s/ n = 0 . 035 m pa .2 . 3確定溫度變化引入的不確定度分量溫度變化引入的不確定度分量 ,其分布估計(jì)為 均勻分布 . 溫度變化包括室溫變化和油溫變化 ,根據(jù)規(guī)程 ,檢定過(guò)程中室溫變化很小 ,由此引入的不確定度分量可忽略 ;但油溫變化引入的不確定度分量則其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度= 0 . 084/ 9 . 8 = 0 . 86 % ,ucrel擴(kuò)展不確定度 u rel 取包含應(yīng)子 k = 2 ,u rel = ku c = 1 . 8 % ,所以= 1 . 8 % ( k = 2 .)urel不確定度的分析結(jié)論 :符合要求 .結(jié)論3由于測(cè)量不確定度能體現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量 ,不確定度愈小 ,表明實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量質(zhì)量愈高 ,而測(cè)量質(zhì) 量的好壞與測(cè)量結(jié)果的使用直接相關(guān) . 因此通過(guò)對(duì) 液壓千斤頂不確定度影響因素的分析與不確定度方 法的探討 ,可為實(shí)驗(yàn)人員和儀器開(kāi)發(fā)人員改進(jìn)分析方法及改善儀器性能提供參考.第 24 卷第 4 期劉學(xué)剛等 液壓千斤頂測(cè)量不確定度的評(píng)定方法45 2 李慎安 , 劉風(fēng) . 測(cè)量不 確定度評(píng)定與表示 m . 北京 :中國(guó)計(jì)量出版社 ,1999 . 3 胡 翔 . 液壓千斤頂檢定規(guī)程 (jj g621 - 2005) s . 北 京 :中國(guó)計(jì)量出版社 , 2005 .參 考 文 獻(xiàn) 1 徐有鄰 . 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范 ( gb50204- 2002) s . 北京 : 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 , 2002 .eval uation methods of uncerta inty in mea surement of hydra ul ic ra ml iu xue2ga ng1 , yo u yi ng2( 1 h ubei p rov i nci al s u p e r v is i on & t es t ce nt e r o f cons t r uci t on e n g i n . q u al i t y , w u h a n 430072 , c hi n a ;2 h ubei u ni v e rs i t y o f t ec h nol o g y , w u h a n 430065 , c h i n a)abstract : o n t he ba si s of st udyi ng t he so urce s of u ncer t ai nt y i n mea sure me nt of hydra ulic ra m , t he e sti2matio n of st a nda r d unce rt ai nt y f acto r s i s p re se nt ed a nd t he f u nctio n i s built . fi nall y , t he eval uatio n met h2o d s of u ncer t ai nt y i n mea sure me nt of hydra ulic ra m i s mai nly di scu sse d i n t hi s p ap e r .key words : hydra ulic ra m ; u ncer t ai nt y i n mea sure me nt ; eval uatio n met ho ds 責(zé)任編校 : 張巖芳 (上接第 35 頁(yè))the appl icat ion and arithmetic of the lea st square method in therel ia bil ity assessment ba sed on weibull distribut ionyo u da2zha ng( s c hool o f m ec h a ni c e n g i n . , h ubei u ni v e rs i t y o f tec h nol o g y , w u h a n 430068 , c hi n a)abstract : the lea st squa re met ho d a nd wei b ull di st ri butio n mo del a re p re se nt e d i n t hi s p ap e r . ba se d o n t hemet ho d , t he p a ra met er,of t he wei bull di st ri b utio n f u nctio n a re e sti mat ed to t he dat a o beyi ng wei bull di st ri