王蓁麗　郭貴勇

【摘 要】介紹了自由膨脹率試驗(yàn)儀的工作原理和用途，建立了自由膨脹率試驗(yàn)儀校準(zhǔn)結(jié)果的測(cè)量模型，分析了各不確定度分量主要來源，結(jié)合測(cè)量實(shí)例具體數(shù)據(jù)，對(duì)其合成不確定度進(jìn)行分析評(píng)定，對(duì)各不確定度分量進(jìn)行計(jì)算并得出合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度，最終可得出該項(xiàng)目的校準(zhǔn)測(cè)量能力，為交通檢測(cè)部門檢測(cè)松散土的特征提供有力的技術(shù)支撐。

【關(guān)鍵詞】自由膨脹率試驗(yàn)儀;校準(zhǔn)方法;測(cè)量;性能影響;不確定度評(píng)定

中圖分類號(hào)： TH871 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）35-0134-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.35.062

The Analysis and Research on Performance Impact and Calibration Method for Free Swelling Testers

WANG Zhen-li1，2 GUO Gui-yong1，2

（1.Fujian Metrology Institute，F(xiàn)uzhou Fujian 350003，China;

2.Fujian Provincial Key Laboratory of Force Measurement，F(xiàn)uzhou Fujian 350003，China）

【Abstract】This paper introduces the working principle and application of free swelling testers，establishes the measurement model of the calibration results of free swelling testers，analyzes the main sources of each uncertainty component，analyzes and evaluates the synthetic uncertainty combined with the concrete data of the measurement example， calculates each uncertainty component，obtains the composite standard uncertainty and extended uncertainty.Finally，the calibration and measurement ability of the project can be obtained.Overall，this paper can provide strong technical support for traffic detection department testing loose soil features.

【Key words】Free swelling testers;Calibration method;Measurement;Performance impact;Evaluation of uncertainty

0 引言

自由膨脹率試驗(yàn)儀主要由無頸漏斗、量土杯、攪拌器等部件組成，其工作原理是測(cè)定松散的烘干土粘在水中和空氣中分別自由堆積的體積之差與在空氣中自由堆積的體積比，以百分?jǐn)?shù)表示，用于判定無結(jié)構(gòu)的松散土粘在水中的膨脹特性，是按照中華人民共和國(guó)交通部發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTG E40-2007《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》與中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50123-2019《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的試驗(yàn)方法研制的。

1 自由膨脹率試驗(yàn)儀的校準(zhǔn)

在規(guī)定條件下，使用測(cè)量范圍為（0～200）mm電子數(shù)顯卡尺分別測(cè)量自由膨脹率試驗(yàn)儀的無頸漏斗、量土杯、攪拌器尺寸，重復(fù)測(cè)量三次并記錄數(shù)據(jù)，各取三次測(cè)量值的平均值作為相應(yīng)參數(shù)的測(cè)量結(jié)果。

2 自由膨脹率試驗(yàn)儀的無頸漏斗上口徑測(cè)量結(jié)果不確定評(píng)定

2.1 測(cè)量模型L=■

式中：L——自由膨脹率試驗(yàn)儀的無頸漏斗上口徑實(shí)際值，mm

■——自由膨脹率試驗(yàn)儀的無頸漏斗上口徑三次測(cè)量值的平均值，mm

2.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

2.2.1 輸入量■的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（■）的評(píng)定：其不確定度來源主要是測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度，可以A類方法評(píng)定u1（■）;其測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器不確定度來源主要是電子數(shù)顯卡尺的準(zhǔn)確度引入的不確定度，可以B類方法評(píng)定u2（■）。

1）選取一臺(tái)自由膨脹率試驗(yàn)儀，以電子數(shù)顯卡尺對(duì)其無頸漏斗上口徑連續(xù)進(jìn)行10次測(cè)量，得到測(cè)量列為表1所示。

其所求的平均值： ■=■■L■=50.01mm

單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差：s=■=0.005mm

實(shí)際測(cè)量中是在重復(fù)性條件下測(cè)量3次，取其平均值作為測(cè)量結(jié)果。

則u■（■）=■=0.003mm

2）電子數(shù)顯卡尺的最大允許誤差為±0.03mm，估計(jì)為均勻分布，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u■（■）=■=■mm=0.017mm

2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

2.3.1 靈敏系數(shù)：由L=■得

■c2=c1=1

2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表，見表2

表2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表

2.3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算：

u■（L）=u■（■）=■=■=0.017mm

2.4 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定：取包含因子k=2，則U=k·u■（L）=0.04mm

2.5 擴(kuò)展不確定度的報(bào)告與表示

自由膨脹率試驗(yàn)儀的無頸漏斗上口徑測(cè)量結(jié)果擴(kuò)展不確定度為U=0.04mm。它是由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u■（L）=0.017mm和包含因子k=2之乘積得到。

2.6 對(duì)自由膨脹率試驗(yàn)儀的無頸漏斗下口直徑、量土杯與攪拌器尺寸測(cè)量結(jié)果的測(cè)量不確定度評(píng)估：其測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定參照上述方法進(jìn)行評(píng)定，各校準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評(píng)估如表3。

表3 測(cè)量不確定度匯總表

3 結(jié)語

為保證自由膨脹率試驗(yàn)儀的準(zhǔn)確性，通過校準(zhǔn)等方法實(shí)現(xiàn)量值的溯源性，在交通檢測(cè)行業(yè)的質(zhì)量控制中起到重要作用;本文介紹我院對(duì)自由膨脹率試驗(yàn)儀進(jìn)行校準(zhǔn)的校準(zhǔn)方法和不確定度評(píng)定方法。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華人民共和國(guó)交通部.JTG E40-2007，《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》[S].北京：人民交通出版社，2007.

[2]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB/T 50123-2019，《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2019.