李冬艷 鄒成厚 王萬盛

0 引言

建筑用塑料管材、管件以其獨有的衛(wèi)生、防腐、壽命長等優(yōu)點，已成為建筑行業(yè)液體輸送用的首選產品。然而，往往很多該類產品的質量不滿足國家標準要求，導致建筑物內的暖氣管道或自來水管道發(fā)生爆裂。爆破強度和耐內壓強度性能是反應塑料管材、管件質量的重要指標，是引起管道發(fā)生爆裂的關鍵因素，塑性管材、管件耐壓測試設備就是對該兩項指標進行檢測的設備，設備的檢測結果是否準確，直接影響到對產品質量的判定，因此對該設備的校準就顯得尤為重要。本文結合實際的工作經驗，談談塑性管材、管件耐壓測試設備主要技術指標的校準方法。

1 設備組成及主要技術指標

1.1 設備組成

塑性管材、管件耐壓測試設備是根據GB/T 15560—1995《流體輸送用塑料管材液壓瞬時爆破和耐壓試驗方法》和GB/T 6111—2003《流體輸送用熱塑性塑料管材耐內壓試驗方法》標準要求設計，包括：恒溫浴槽、控制流程柜、微機控制系統(tǒng)及5個測試管路和不同規(guī)格夾具組成。能夠實現任意設定溫度(常溫～95℃)自動控制，任意設定加壓值(自動控制壓力)、保壓、補壓、自動瞬時隔離及破裂試件破裂計時等多項功能，實現塑性管材、管件爆破強度和耐內壓強度的測試。

1.2 主要技術指標

1)壓力范圍：0.3～10MPa；準確度：±0.2%。

2)控溫范圍：常溫～95℃；準確度：±2℃。

3)一次試驗被測試件數量：1～5個。

2 校準項目及校準使用計量標準

根據GB/T 15560—1995、GB/T 6111—2003，該設備的主要校準項目為水浴溫度和各分路壓力，所用計量標準為：數字溫度指示器，0.05級；精密壓力表，0.4級，0～10MPa。

3 水浴溫度校準及不確定度分析

3.1 校準方法

將恒溫水槽內注滿水，設置控制柜上溫度儀表的顯示溫度為95℃，啟動加熱系統(tǒng)，待溫度表升至95℃，穩(wěn)定后，將數字溫度指示器的各路傳感器分布在水槽的不同位置。如圖1所示。待數字溫度指示器的各路溫度穩(wěn)定后，每隔2min記錄各測試點的溫度，共記錄15次。

圖1 各測試點的分布示意圖

用溫度偏差反映水浴溫度的計量性能，計算模型如下：

Δtd=td-tO

式中：Δtd為溫度偏差，℃；tO為中心點n次測量的平均值，℃；td為設備顯示溫度平均值，℃。

如果Δtd≤±2℃，則設備溫度指標符合標準要求。

3.2 校準結果及不確定度分析

3.2.1 校準結果

設備控制柜溫度顯示儀顯示值tdi為：95.0，94.9，95.0，94.8，94.9，95.0，94.8，95.0，95.0，94.8，94.9，94.8，95.0，95.0，94.9℃。恒溫水槽中心點的測量結果tOi為：94.3，94.2，94.3，94.1，94.2，94.3，94.1，94.3，94.3，94.1，94.2，94.1，94.3，94.3，94.2℃

td=94.9℃，tO=94.2℃，Δtd=0.7℃，符合標準要求的±2℃范圍內。

3.2.2 溫度偏差不確定度分析

由溫度偏差的計算公式知，不確定度來源有以下三個：

1)由td引入的不確定度：對水浴溫度作15次獨立重復測量，從控制柜溫度顯示儀上讀取15次顯示值，記為td1，td2，…td15，平均記為td，由不確定度的A類評定分析，知td引入的不確定度為：

2)由tO引入的不確定度：從數字溫度指示器上讀取15次顯示值，記為tO1，tO2，…tO15，平均值記為tO，由不確定度的A類評定分析，知tO引入的不確定度為：

3)根據不確定度的B類評定，從檢定證書知：由數字溫度指示器裝置的修正值ΔtO引入的擴展不確定度為：

uΔ=0.1℃

4)溫度偏差的合成標準不確定度為：

5)溫度偏差的擴展不確定度為：

U=ku=0.2℃

k=2

4 各分路壓力校準及不確定度分析

4.1 校準方法

校準前，將標準精密壓力表裝上快換接頭，以便實現與各路的高壓膠管實現方便、快速連接。

啟動設備的控制程序，進入“恒壓試驗”界面，先通過“沖水排氣”程序，將各管路里的空氣排凈。然后，將精密壓力表與1路高壓膠管連接，設定好校準壓力為7.0MPa，啟動“試驗開始”程序，則系統(tǒng)開始往管路里加壓，檢查壓力表與高壓膠管連接處是否有滲漏，如有滲漏，可調節(jié)快換接頭的螺母。待系統(tǒng)壓力穩(wěn)定后，保壓5min，并觀察壓力表的指針，記下實際壓力值。

用同樣的方法，對2、3、4、5管路的壓力進行校準。各分路壓力校準示意圖如圖2所示。重復以上步驟，對各分路壓力測試3次。壓力表實測值與設備壓力顯示值之差在±2%范圍內，則設備壓力系統(tǒng)符合標準要求。

圖2 各分路壓力校準示意圖

4.2 校準結果及不確定度分析

4.2.1 校準結果

各分路壓力校準結果如表1所示。

表1 各分路壓力校準結果 MPa

各分路壓力校準結果的平均值與設備顯示值之差在±2%范圍內，符合標準要求。

4.2.2 不確定度分析

對1路的壓力校準結果進行不確定度分析，不確定度的分量由以下兩個來源組成：

1)由測量重復性引入的標準不確定度分量

測量3次的壓力平均值為：

由不確定度的A類評定分析知，測量重復性引入的標準不確定度為：

2)精密壓力表的誤差引入的標準不確定度分量

根據壓力表的準確度等級可得壓力表的允許誤差為0.04 MPa，并經檢定合格，假設測量值在允許誤差極限范圍內的概率密度分布服從矩形分布，根據不確定度的B類評定，標準不確定度分量為：

3)合成標準不確定度

4)擴展不確定度

1路壓力平均值的校準結果擴展不確定度：

U=kup=0.04MPa

k=2

5 結論

結合實際在設備校準工作中的管理經驗和不確定度評定的分析，對塑性管材、管件耐壓測試設備的溫度和壓力兩個主要技術指標進行校準，并進行不確定度的分析，兩項技術指標滿足GB/T 15560—1995、GB/T 6111—2003標準的要求，所以以上校準方法有效，能夠為塑性管材、管件耐壓測試設備的校準提供參考。

[1] GB/T 6111—2003 流體輸送用熱塑性塑料管材耐內壓試驗方法[S].北京：中國標準出版社，2003

[2] GB/T 15560—1995 流體輸送用塑料管材液壓瞬時爆破和耐壓試驗方法[S].北京：中國標準出版社，1995

[3] JJF 1030—1998 恒溫槽技術性能測試規(guī)范[S].北京：中國計量出版社，1998

[4] JJF 1059—1999 測量不確定度評定與表示[S].北京：中國計量出版社，1999

[5] JJF 1101—2003 環(huán)境試驗設備溫度、濕度校準規(guī)范[S].北京：中國計量出版社，2003

[6] 彭芳林，王紅梅. 環(huán)境試驗設備現場校準系統(tǒng)及測量結果不確定度評定[J]. 計量技術，2007(3)

[7] 趙秀玲，沈幼元，鄔益川. 恒溫水槽技術性能測試及不確定度分析[J]. 計量技術，2006(11)

[8] 王卓. 檢定、校準、檢測中測量不確定度的探討[J]. 計量技術，2010(9)

[9] 林鴻，段遠源，張金濤. 高精度表面張力測量裝置及其測量不確定度[J]. 計量學報，2007, 2(z1)

[10]王維峰. 數字式溫濕度計的校準及測量不確定度評定[J]. 計量學報，2007, 28(z1)