張宏量

(桓仁世元工程質(zhì)量檢測有限公司，遼寧 本溪 117200)

0 引 言

水利工程檢驗檢測市場準入限制的放寬以及“放管服”改革工作的不斷深入，使得檢測機構(gòu)數(shù)量越來越多。質(zhì)量檢測機構(gòu)自身的整體水平和實力可依據(jù)是否具備測量不確定度評定能力來反映，這也是提升其市場競爭力的重要手段。另外，企業(yè)資質(zhì)認定能力評價相關(guān)要求明確提出，應(yīng)結(jié)合實際情況設(shè)立和保持不確定度評定流程，因此檢測單位在制度上被要求掌握相應(yīng)的評定方法。目前，大多數(shù)測量過程均認為可不考慮水利工程質(zhì)量測量不確定度，而采用量值直接反映測量結(jié)果，水利工程質(zhì)量檢測中不確定測量方法的應(yīng)用還不夠廣泛。在面對客戶要求、內(nèi)部質(zhì)量控制或存在臨界值的條件下，水利工程檢測機構(gòu)有能力給出相應(yīng)的評定報告，這對于提升水利行業(yè)服務(wù)水平和解決實際工程問題極其重要[1-6]。

1 測量不確定度

在不確定度評定過程中，通常采用一個不確定度和單個測得的量值反映檢測結(jié)果。為準確反映測量值的分散特征有必要引入不確定度，它體現(xiàn)了量值落入半寬度區(qū)間的概率范圍，屬于數(shù)軸上的一個區(qū)間。誤差與不確定度存在較大的差異，前者為一個點，后者從概率范圍的角度衡量測量量值的不確定程度[7-8]。因此，引入不確定度會在應(yīng)用上更具可傳遞性、統(tǒng)一性和普遍適用性，更加嚴謹?shù)耐瓿蓽y量工作。

不確定度可以被應(yīng)用于水利工程質(zhì)量檢測的多個方面，如不同實驗室之間的檢測能力驗證與對比試驗結(jié)果評定，儀器設(shè)備內(nèi)部校準值量值溯源與校準結(jié)果判斷、檢測項目測量結(jié)果描述等。在水利工程質(zhì)量檢測中推進建立不確定度的應(yīng)用程序，對于完善工程質(zhì)量服務(wù)體系和提升檢測行業(yè)技術(shù)水平等具有重要意義[9]。

2 測量設(shè)備校準評價中不確定度的應(yīng)用

結(jié)果確認為測量設(shè)備校準和檢定的重要環(huán)節(jié)，相應(yīng)的評定結(jié)論會由檢定證書給出，而被校設(shè)備的測量不確定度和誤差一般由校準證書的結(jié)果給出，檢驗檢測機構(gòu)必須準確判斷校準后的設(shè)備能夠符合使用要求[10-13]。校準證書中的不確定度為評判過程中的重要依據(jù)，具體如下：

1)通常情況下，儀器設(shè)備最小分度值、規(guī)范標準要求的最大允許范圍、廠家給定的技術(shù)參數(shù)為最大允許誤差參數(shù)|MPE|的主要來源，它是測量設(shè)備用于評定校準結(jié)果的重要指標。實際應(yīng)用時，通過比較最大允許誤差和校準的示值誤差|▲|來評定。

2)評判條件一：在儀器設(shè)備測量對應(yīng)的不確定度U(U95或k=2)之比≥3的情況下，即U≤1/3|MPE|，若設(shè)備滿足|△|≤|MPE|-U條件，則認為合格；若設(shè)備滿足|△|>|MPE|-U條件，則認為不合格。

3)評判條件二：在儀器設(shè)備測量對應(yīng)的不確定度U(U95或k=2)之比<3的情況下，即U>1/3|MPE|，若設(shè)備滿足|△|≤|MPE|-U條件，則認為合格；若設(shè)備滿足|△|>|MPE|-U條件，則認為不合格。

4)靜載荷測試儀為水利工程樁基檢測最為常用的設(shè)備，校準后的YS-JCY型測試儀結(jié)果見表1。

表1 靜載荷測試儀校準結(jié)果

根據(jù)儀器設(shè)備技術(shù)參數(shù)確定RS-JCY靜載荷測試儀的測量精度為±0.5%，壓力傳感器的測量區(qū)間為0-70MPa，因此測量示值最大允許誤差為|MPE|=0.5%。根據(jù)以上評定條件，獲取評定結(jié)果及其過程見表2。

表2 靜載荷測試儀評定結(jié)論

RS-JCY靜載荷測試儀技術(shù)參數(shù)要求的范圍為0-45MPa，結(jié)合校準結(jié)果確認值可認為設(shè)備能夠正常使用。技術(shù)參數(shù)在校準點為60MPa的情況下，判定為不滿足標準要求，此時必須核查設(shè)備，操作過程中若存在此區(qū)間內(nèi)的測量值應(yīng)在引起注意。

3 檢測設(shè)備內(nèi)部校準中不確定度評定

水利工程質(zhì)量檢測五個類別對應(yīng)的檢測設(shè)備數(shù)量和類型較多，其中甲級資質(zhì)的相關(guān)參數(shù)有235個。針對部分無法送校或送檢的測量設(shè)備需要進行量值溯源，即采用內(nèi)部校準的方式對該部分設(shè)備進行溯源，這屬于一種較為常用的校準形式。根據(jù)相關(guān)技術(shù)文件和規(guī)范標準的規(guī)定，由實驗室按照參考標準校準測量設(shè)備。對測量設(shè)備示值能否達到測量精度要求的準確判斷為內(nèi)部校準的主要目的，所以實驗室提供設(shè)備的不確定度和示值誤差為按照校準結(jié)果確認程序的重要基礎(chǔ)[14]。

參考JJF1059.1-2012中的相關(guān)標準測量設(shè)備的不確定度，該規(guī)范適用于多種檢測設(shè)備。在規(guī)定測量條件的情況下主要采用兩種評定方法，其一是對A類量值利用統(tǒng)計分析法評定其不確定度，其一是對量值的A類測量不確定度利用統(tǒng)計分析法進行評定，其二是對量值的B類不確定度結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗或信息給予合理評定，在內(nèi)部校準的不確定度評定中以上兩種方法均適用于水利工程量測設(shè)備。

4 檢測結(jié)果中測量不確定度評定

當前，大多數(shù)工程質(zhì)量檢測規(guī)范并未明確給出測量不確定度的具體要求，但測量結(jié)果不確定度評定方法應(yīng)作為檢測機構(gòu)資質(zhì)能力評定的重要參數(shù)，應(yīng)結(jié)合實際情況給出相應(yīng)的方法[15]。為詳細說明水利工程質(zhì)量檢查中測量不確定度評定方法的應(yīng)用，以工程實踐中較為常見的無紡?fù)凉げ伎估瓘姸葯z查為研究對象，評定過程如下：

1)土工布的抗拉強度數(shù)學(xué)模型按照土工合成材料測試規(guī)程為y=F/B，其中B、F為試樣寬度和最大拉力，mm、N；y為拉伸強度，N/mm。

2)測量設(shè)備的選取。選取測量范圍為1-30kN的萬能材料試驗機，其準確度為1級，MPE±1%；采用擴展不確定度U為0.09mm、量測范圍為0-300mm的鋼直尺，MPE±0.10mm。

3)測量過程。首先裁剪長度為200mm、寬度為50mm的5個無紡?fù)凉げ荚嚇?，其長度計量值為100mm；然后將拉力機夾具調(diào)整至初始的100mm，設(shè)定工作速率20mm/min，開啟試驗機并記錄伸長量-拉力曲線；持續(xù)運行至試樣破壞，停止運行試驗完成，取多次試驗平均值作為拉伸強度值。

4)統(tǒng)計整理最終的試驗數(shù)據(jù)，結(jié)果見表3。

5)靈敏系數(shù)c1、c2和方差u(y)按照數(shù)學(xué)模型構(gòu)造，其表達式如下：

u2(y)=c12u12(F)+c22u2(B)

(1)

(2)

(3)

表3 試驗數(shù)據(jù)

5 結(jié) 論

測量不確定度可以應(yīng)用于水利工程質(zhì)量檢測中的多個領(lǐng)域，得出的結(jié)論如下：

1)工程質(zhì)量檢測校準證書提供的校準誤差、最大允許誤差和不確定度為校準結(jié)果確認的重要條件，在校準范圍內(nèi)測量設(shè)備能夠達到使用要求的判別依據(jù)為以上比較結(jié)果。為確保設(shè)備量值溯源的準確性應(yīng)建立校準結(jié)果的確認程度，檢驗檢測機構(gòu)要有效利用不確定度值。

2)在校準過程中還需要判定設(shè)備內(nèi)部校準的有效性，然后對校準結(jié)果按照不確定度再次給予確認。各項參數(shù)的測量在水利工程質(zhì)量檢測中均有明確的方法，結(jié)合測量方法和理構(gòu)建有效的測量模型。為提高檢測結(jié)果的準確性與可靠性應(yīng)考慮多種因素作用，按照分析結(jié)

3)引入測量誤差的各種因素，通過分析模型得到相應(yīng)的不確定度，可為提升檢驗檢測機構(gòu)服務(wù)水平和水利工程質(zhì)量提供重要保障。