林勛安

摘要： 本文對(duì)金屬布氏硬度測(cè)量不確定度進(jìn)行了評(píng)定，分析了各測(cè)量不確定度主要來(lái)源，并對(duì)各個(gè)分量進(jìn)行了量化，求出了合成不確定度和擴(kuò)展不確定度。

Abstract： This paper evaluates the uncertainty in the hardness measurements using metal Brinell hardness testers. The main sources of measurement uncertainty are investigated and the calculations of combined and expanded uncertainties is conducted for metal Brinell hardness measurements.

關(guān)鍵詞： 布氏硬度；測(cè)量；不確定度；評(píng)定

Key words： Brinell hardness；measurement；uncertainty；evaluation

中圖分類號(hào)：TH87 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）14-0213-02

0 引言

“硬度”廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、國(guó)防建設(shè)，搞好硬度計(jì)量和測(cè)試，建立標(biāo)準(zhǔn)有著重要意義。開展金屬布氏硬度檢定之前，必須對(duì)金屬布氏硬度測(cè)量不確定度進(jìn)行正確評(píng)價(jià)并建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置，以保證布氏硬度量值傳遞的統(tǒng)一和準(zhǔn)確可靠。

本文對(duì)金屬布氏硬度測(cè)量不確定度進(jìn)行了評(píng)定，分析了各測(cè)量不確定度主要來(lái)源，并對(duì)各個(gè)分量進(jìn)行了量化，求出了合成不確定度和擴(kuò)展不確定度。

1 概述

①測(cè)量依據(jù)：JJG150-2005《金屬布氏硬度計(jì)檢定規(guī)程》。

②環(huán)境條件：室溫（18～28）℃。，在此溫度下檢定，由于溫度影響引入的不確定度可忽略不計(jì)。

③測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)布氏硬度塊。

④被測(cè)對(duì)象：金屬布氏硬度計(jì)。

⑤測(cè)量方法：用符合要求的布氏硬度塊對(duì)布氏硬度計(jì)（以下簡(jiǎn)稱硬度計(jì)）進(jìn)行示值測(cè)量，在硬度塊上重復(fù)測(cè)量5次（？準(zhǔn)10mm鋼球?yàn)?次），5次測(cè)量的算術(shù)平均值與硬度塊標(biāo)準(zhǔn)值之差即為硬度計(jì)的示值誤差。

⑥評(píng)定結(jié)果的使用：在符合上述條件下的測(cè)量，一般可使用本不確定度的評(píng)定方法。

2 測(cè)量模型

h=Hm-Hb

式中：？駐h——硬度計(jì)的示值誤差；

Hm——硬度計(jì)示值的算術(shù)平均值；

Hb——硬度塊的標(biāo)準(zhǔn)值。

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

3.1 Hm的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（Hm）的評(píng)定

Hm的不確定來(lái)源主要是：硬度計(jì)的測(cè)量重復(fù)性引起的，來(lái)源于所選用的硬度計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)硬度塊的均勻度兩個(gè)因素。由于測(cè)量時(shí)是在硬度塊不同區(qū)域進(jìn)行的，所以硬度計(jì)的測(cè)量重復(fù)性已經(jīng)包含了硬度塊均勻度對(duì)示值的影響，采用A類方法進(jìn)行評(píng)定。

選一臺(tái)硬度計(jì)，用一塊190HBS10/3000的標(biāo)準(zhǔn)氏硬度塊進(jìn)行連續(xù)10次測(cè)量，得到一測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。

3.2 Hb的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（Hb）的評(píng)定

Hb的標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)源主要有以下兩部分構(gòu)成：

①定度硬度塊的工作基準(zhǔn)布氏硬度計(jì)引入的分項(xiàng)

u（Hb1）；

②標(biāo)準(zhǔn)硬度塊穩(wěn)定度引入的分項(xiàng)u（Hb2）。

兩者彼此獨(dú)立互不相關(guān)。

3.2.1 u（Hb1）的評(píng)定

標(biāo)準(zhǔn)布氏硬度塊是在工作基準(zhǔn)布氏硬度計(jì)上標(biāo)定的，由定值證書給出，以B類方法評(píng)定。依參照文獻(xiàn)，工作基準(zhǔn)布氏硬度計(jì)的擴(kuò)展不確定度為0.7%，包含因子k=3，在190HBS10/3000標(biāo)尺時(shí)u（Hb1）=190×=0.44HB。

3.2.2 u（Hb2）的評(píng)定

根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)文獻(xiàn)，硬度塊在周期內(nèi)使用時(shí)的穩(wěn)定度對(duì)（150～600）HBS不過(guò)超過(guò)0.3%，采用B類方法進(jìn)行評(píng)定。在190HBS10/3000標(biāo)尺時(shí)則：urel（Hb2）=0.173%。

對(duì)于190HBS10/3000標(biāo)尺時(shí)則：u（Hb2）=190×0.173%=0.33HB。

3.2.3 輸入量Hb的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（Hb）的計(jì)算

u2（Hb）=u2（Hb1）+u2（Hb2）=0.442+0.332？圯u（Hb）=0.55HB

4 合成不確定度的評(píng)定

4.1 靈敏系數(shù)

4.2 合成不確定度評(píng)定相關(guān)數(shù)據(jù)綜合表（表2）

4.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

輸入量Hm與Hb彼此獨(dú)立互不相關(guān)，所以

5 擴(kuò)展不確定度評(píng)定

k=2則擴(kuò)展不確定度為U=2×0.76=1.52HB

6 測(cè)量不確定度的報(bào)告與表示

金屬布氏硬度計(jì)示值誤差測(cè)量結(jié)果在190HBS10/3000標(biāo)尺處的擴(kuò)展不確定度為U=1.52HB，k=2。

7 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展，“硬度”廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、國(guó)防建設(shè)的不同場(chǎng)合。只有對(duì)相關(guān)不確定度的概念進(jìn)行充分理解，才能合理對(duì)測(cè)量不確定度進(jìn)行應(yīng)用，使其結(jié)果更準(zhǔn)確可信度更高。

參考文獻(xiàn)：

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