安民軍

[摘 ?要]隨著科學(xué)技術(shù)的更新和發(fā)展，扭矩標(biāo)準(zhǔn)機測量應(yīng)用范圍越來越廣泛扭矩標(biāo)準(zhǔn)機是用來檢測工作扭矩儀標(biāo)準(zhǔn)的裝置設(shè)備，在檢測程序中數(shù)據(jù)的不確定因素受到長度、摩擦及穩(wěn)定性的影響。針對突出性問題需要通過大量的試驗方法進行深入研究探索，以此提升扭矩標(biāo)準(zhǔn)機測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。文章主要對扭矩標(biāo)準(zhǔn)機測量結(jié)果不確定因素進行了合理分析，并且對具體評定方法進行了詳細(xì)說明，確保扭矩標(biāo)準(zhǔn)機測量的順利進行。

[關(guān)鍵詞]扭矩標(biāo)準(zhǔn)機;不確定度計量;不確定度評定

中圖分類號：TG806 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）24-0047-01

1 扭矩標(biāo)準(zhǔn)機測量的評定對象

在對扭矩標(biāo)準(zhǔn)機進行檢驗測量時一定要清楚扭矩標(biāo)準(zhǔn)機的基本構(gòu)造、規(guī)格型號以及相關(guān)評定對象，才能針對不同的測試對象采取合理的方式方法，減少數(shù)據(jù)測量的誤差，對存在的不準(zhǔn)確因素及時進行登記，并且加大信息資料的收集渠道，對存在的突出性問題進行深入探索研究，提升整個測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，減少誤差的產(chǎn)生。還要清楚扭矩標(biāo)準(zhǔn)機的基本數(shù)據(jù)，扭矩標(biāo)準(zhǔn)機的全名是靜重式扭矩標(biāo)準(zhǔn)機俗稱是標(biāo)準(zhǔn)機，具體規(guī)格型號為：DTM-1000，出廠設(shè)置編號為0107120，準(zhǔn)確度的測試等級一般為0.05級。

2 扭矩標(biāo)準(zhǔn)機測量的評定依據(jù)

扭矩標(biāo)準(zhǔn)機要根據(jù)相關(guān)的規(guī)章制度進行有效測定，一般情況下是根據(jù)《測量不確定度評定與表示》與《扭矩標(biāo)準(zhǔn)機檢定規(guī)程》的信息說明進行詳細(xì)的操作，有利于減少測試過程中不確定因素的產(chǎn)生，促進扭矩標(biāo)準(zhǔn)機測量準(zhǔn)確性和完整性。扭矩測量機在測量每一個點時都有一個精確度問題，在測量機中俗稱“重復(fù)性”，在測量機精度指標(biāo)程序中中就反映了這一點。測量精確值所涉及的因素很多，反映了扭矩測量機整體的質(zhì)量效果。除機器設(shè)備的因素外，測量零件表面的形狀誤差也會影響測量點的不準(zhǔn)確性，導(dǎo)致這個誤差很難消除。

3 扭矩標(biāo)準(zhǔn)機測量結(jié)果的評定方法

3.1 力臂長度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μL

（1）由溫度變化引入力臂長度變化的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度μLW。設(shè)力臂長度由于溫度變化引起的允差極限為

±ΔLW，根據(jù)公式ΔLW=LαΔt。已知鋼材的膨脹系數(shù)為α=1.2×10-5℃-1，蘇州市計量測試研究所標(biāo)準(zhǔn)機的力臂為L=0.5m。根據(jù)檢定規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)溫度（20±5）℃，所以Δt=±5℃，ΔLW=0.5×1.2×10-5×5=3×10-5（m）當(dāng)采用均勻分布時得：

μLW=3×10-5/ =1.73×10-5（m）

（2）由測量長度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μLC。根據(jù)檢定規(guī)程杠桿臂長的最大允差為標(biāo)準(zhǔn)機準(zhǔn)確度的1/3，所以杠桿臂長的最大允差為±0.015%，當(dāng)采用均勻分布時得：

μLC=0.015%÷ =0.87×10-6

（3）擾度變形引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μLb。由于力臂受集中載荷產(chǎn)生彎曲變形使力臂長度發(fā)生變化產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μLb。根據(jù)公式得到：θA=PL2/2EIP。已知θ極限值為0.115°，得到：ΔLb=1.25×10-7（m）。當(dāng)采用B類評定， 均勻分布時得：

μLb=1.25%×10-7÷ =0.72×10-7（m）

（4）力臂偏離水平位置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μLe。由于雖有水平臂拉平，但由于位移傳感器或水平指示有誤差，故引入力臂偏離水平的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。一般產(chǎn)生長度變化為ΔLE=1.25×10-7（m），當(dāng)采用均勻分布時得：

μLe=1.25×10-7/ =0.72×10-7（m）

對沒有校準(zhǔn)件的測量設(shè)備，可用工件在高一級測量儀器（如三坐標(biāo)）測出值后做為樣件基準(zhǔn)值，當(dāng)工件或標(biāo)準(zhǔn)件的被測部位Ra≥0.8時，Cg、Cgk評定可降一級，最低為Cg≥1.33，Cgk≥1.33。 后一次測量務(wù)必不能受前一次的影響，整個過程中不允許對檢測設(shè)備作任何調(diào)整，其他操作者也按上述做法實施。

（5）力臂長度與傳感器配合上引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μLt。當(dāng)力臂與傳感器配合時，產(chǎn)生在同一軸心線上引起的該項標(biāo)準(zhǔn)不確定度，這是由于加工允差所產(chǎn)生的，從而由實際測量得到ΔLt=2.5×10-5（m）。設(shè)可能值在允差范圍內(nèi)，采用均勻分布時得：μLt=2.5×10-5÷ =0.14×10-6（m）。

綜上所述，得到力臂長度變化的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μL，因此：μL= =0.90×10-6（m）。

3.2 作用力引入的相對不確定度μF/F

（1）專用砝碼引入的不確定度分量μFm。得知本所專用砝碼F2等，則允差極限為0.78×10-5N，設(shè)為均勻分布，則：μFm=0.78×10-5/ =0.45×10-5（N）。

（2）地理位置引起加速度變化而引入的相對不確定度分量μFg。因蘇州臨近上海，故采用上海地區(qū)的總力加速度g上海，已知由于地理位置引起的允差極限為？駐g=6×10-6m/s2，設(shè)為均勻分布，得到：μFg/g=6×10-6/9.7946× =0.35×10-6。

（3）溫度變化引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μFy。由于偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度（20℃）Δt℃，導(dǎo)致空氣密度和專用砝碼密度的變化，從而使密度因子Y=（1- 產(chǎn)生變化。設(shè)密度因子的最大變化量ΔY，按其公式 ΔY/Y=0.52198×10-6Δt，當(dāng)溫度變化為Δt=±5℃時，ΔY/Y=2.61×10-6，所以當(dāng)采用均勻分布時得到：μFy/y=2.61×10-6/ 1.51×10-6，根據(jù)以上所得

3.3 摩擦扭矩引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μf/T

根據(jù)測試得到其實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差為：s1=0.01N·m。根據(jù)測試得到其實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差為：s2=0.05N·m，所以摩擦力引起扭矩變化的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：

μf/T=（0.01+0.05）/1000=6×10-5軸心線變化引入的扭矩相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μδ/T。由于力臂中心和平衡臂中心不在同一軸線上，儀器測量誤差的變化。由測量并計算得出μδ/T=1.5×10-4標(biāo)準(zhǔn)機的年穩(wěn)定度引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μs/S。標(biāo)準(zhǔn)機由于長時間使用，會引起年穩(wěn)定性的變化。根據(jù)檢定規(guī)程得知，我所的扭矩標(biāo)準(zhǔn)機年穩(wěn)定度為±0.025%，當(dāng)采用均勻分布時得到。標(biāo)準(zhǔn)機重復(fù)性引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μR/R。由于在同一時間內(nèi)多次的測量引起了相對重復(fù)性的變化。根據(jù)檢定規(guī)程得知標(biāo)準(zhǔn)機的示值重復(fù)性為0.02%。認(rèn)為其為均勻分布，得到：

3.4 相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度μc

根據(jù)上述分析得知，各分量互不相關(guān)，所以得到：

=0.60×10-4。？擴展不確定度U取包含因子k=2，得到U=2μc=2×0.60×10-4=1.20×10-4<0.05%。

4 ?結(jié)語

通過對扭矩標(biāo)準(zhǔn)機測量不確定評定因素的合理分析，使我們充分認(rèn)識到數(shù)據(jù)測試結(jié)果產(chǎn)生誤差的原因，并且根據(jù)扭矩標(biāo)準(zhǔn)機測量的方法進行了詳細(xì)列舉以此減少不確定因素的產(chǎn)生，對今后工作中的扭矩標(biāo)準(zhǔn)機測量結(jié)果的不確定提供了明確的數(shù)據(jù)參考，為扭矩標(biāo)準(zhǔn)機測量帶來了極大的便利條件。

參考文獻：

[1] 崔寧.扭矩板子測量結(jié)果的不確定度評定[J].計量與測試技術(shù)，2011，04：64-65.

[2] 薛棟.扭矩扳子示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定[J].品牌與標(biāo)準(zhǔn)化，2011，24：64.

[3] 張偉，邵衍昌，李振華. 數(shù)字式扭矩扳手測量結(jié)果的不確定度評定[J]. 計量與測試技術(shù)，2010，07：70+73.

[4] 荊大永.定值扭矩扳子示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定方法[J]. 工業(yè)計量，2010，S2：319-320.

[5] 朱建榮.扭矩扳子示值測量結(jié)果的不確定度評定[J].工業(yè)計量，2005，S1：246-248.