陳楠 尹雪 郝世豪

摘 ? 要：該文將圍繞測量不確定度的概念以及其在力學測量中的重要性進行闡述，詳細分析其在力學測量中的具體應用方式，在實際研究過程中，將回彈儀以及千斤頂?shù)扔行ЫY合在一起，深入地對測定相關的不確定度進行分析，堅持理論聯(lián)系實際的基本原則，旨在為日后研究工作的順利進行奠定基礎。

關鍵詞：力學測量;不確定度;數(shù)學模型

中圖分類號：TH82 ? 文獻標志碼：A

0 前言

測量不確定度的優(yōu)勢較為顯著，如今已經被廣泛應用在社會各個領域，尤其是對于建筑基礎性工程來說，測量不確定度在力學測量中應用時，首先需要做好數(shù)學模型的構建工作，對不確定度的來源進行分析，并將A類評定方式與B類評定方式有效結合在一起，使之適應力學測量的實際需要。

1 測量不確定度的概念以及其在力學測量中的重要性

1.1 測量不確定度

從測量不確定度概念角度進行分析，為了明確測量對象的數(shù)值，需要對其進行測量，以此來獲得結果數(shù)值的可信狀態(tài)，主要是對結果的質量進行分析與描述，在測量結果描述的過程中，首先需要找準被測量對象的數(shù)值，為了保證測量的全面性，需要充分考慮到其與被測量對象的所對應的不確定度，并進行整合。其中具體的測量與分析主要包括標準不確定度、相對標準不確定度、合成標準不確定度以及擴展不確定等方面。以合成標準不確定度為例進行分析，其中預測數(shù)值與實際數(shù)值之間存在差異性，在對其進行描述的過程中，一般采用UC符號。為了突出不確定度的顯著性，將方差概念應用其中，在對結果參數(shù)進行分析時，呈現(xiàn)出一定的分散性，采用這種合成的方式，對所運用的系數(shù)進行確定，主要是指靈敏系統(tǒng)，在描述時采用符號CI。

1.2 測量不確定度在力學測量中應用重要性

從測量不確定度在力學測量中的重要性角度進行分析，在分析結果質量等級的過程中，往往需要借助檢測不確定度來完成，這是其中的關鍵性指標，并為研究不確定度問題提供了理論依據(jù)。如今，隨著社會經濟的不斷發(fā)展，不確定度的研究領域逐漸延伸，尤其是在校準證書文件等領域中會應用到不確定度。校準已經被廣泛應用在社會的各個領域中，在實際應用的環(huán)節(jié)中，可以發(fā)揮技術保障以及分包手段等優(yōu)勢。例如：在對設備安裝進行檢測的過程中，當不符合安裝標準時，為了保證正常應用，要通過科學的校準程序來進行調節(jié)。同時，需要注意的是，在開展檢測與校準工作的過程中，要做好前期的準備工作，要充分結合標準實驗室的認定與許可的標準。校準應用范圍相對較廣，在實際應用的過程中，分包手段具有多樣性，為了提升競爭實力，要注重實驗室方面的創(chuàng)新工作，結合實驗室關鍵業(yè)務的實際情況，充分結合試驗機、千斤頂以及回彈儀等計量裝置開展評定工作。

2 測量不確定度在力學測量中的應用研究

2.1 測量不確定度的流程

2.1.1 建立數(shù)學模型

在建立數(shù)學模型的過程中，主要是開展不確定度的分析與明確工作，要充分結合測定工作環(huán)境的實際情況，掌握測量對象以及關系量之間的關系，將前者設定為Y，后者設定為Xi，并嚴格按照Y=f（X1、X2、...XN）進行描述，在對該數(shù)學模型進行分析的過程中，要充分考慮不確定度，并將其所包含的作用因素充分考慮在內，以此來保證整體測量程序的準確性。整合X1、X2、...XN數(shù)值以及Y，通過前者的最理想數(shù)值x1、x2、...xN來對后者的最理想數(shù)據(jù)y進行全方位的把握，并需要對Xi的不確定度問題進行研究。

2.1.2 分析不確定度來源

從不確定度來源角度進行分析，要充分結合數(shù)學模型的具體情況，對測量對象進行分析，并將產生影響的多個分量有效整合在一起，保證分量的準確性。針對不確定度來源存在的遺漏問題，如果不對其進行及時處理，那么當Y不確定度出現(xiàn)不足現(xiàn)象時，其中所對應的不確定度會隨著反復問題的出現(xiàn)而增加，一定程度上不利于后續(xù)工作的順利進行。因此，在對不確定來源進行分析的過程中，要注重對修正數(shù)據(jù)進行整合并分析，保證不確定度來源的完整性，避免出現(xiàn)遺漏的問題，同時要對數(shù)據(jù)進行分析，及時處理好不符合標準的數(shù)據(jù)，以此來保證理想數(shù)值掌握的準確性。

2.1.3 設計測量不確定度的A類評定方法

從設計測量不確定度的A類評定方法角度進行分析，在開展評定工作的過程中，主要是通過整體觀測分析數(shù)據(jù)的方式來實現(xiàn)的，將此時的不確定度以及標準差分別設定為u、σ，前者通過全部觀測數(shù)值的方式來形成后者。此時需要確定被測量對象的預估數(shù)值，分析測定工作的次數(shù)以及獲得的數(shù)值，分別設定為n、xi（i=1，2，...，n），并將平均數(shù)值設定為，按照公式，對所測定的數(shù)值

進行計算。需要掌握測量后數(shù)值的不確定度，并將其設定為，此時可以按照公式進行運算。開展標準差分析運算的方式具有多樣性，在實際選定的環(huán)節(jié)中，要充分結合實際情況，避免對最終結果造成影響。

2.1.4 設計測量不確定度的B類評定方法

從設計測量不確定度的B類評定方法角度進行分析，在開展測定工作時，不需要進行反復測定，可以應用非統(tǒng)計運算的方式，對B類評定方式進行研究，主要是借助經驗來完成的，將測量對象設定為X，在開展B類評定的過程中，首先需要確認X的預測數(shù)值，并將其設定為x。對于B類評定信息源頭層面來說，可以發(fā)現(xiàn)信息來源的方式具有多樣性，除了所涉及的測量設備的性能以及生產單位所提供的指南之外，還包括準確度相關的參數(shù)信息以及確定度數(shù)據(jù)等，在描述B類方差時，可以通過預測方差u（xi）來實現(xiàn)。這種方式在不確定度相關研究工作中所占的比重較大，在不確定度B類檢測過程中，要對具體程序進行總結，保證分析結果的準確性[1]。

2.2 材料試驗機示值誤差測量結果的不確定度評定

材料試驗機示值誤差測量結果的不確定度評定的過程中，首先需要將測量方案、測量模型以及不確定度評定三者有效整合在一起。首先，制定測定方案。這一階段主要包括測量準備、測量機制以及測量手段與具體程序。從測量準備角度進行分析，在實驗目標的設定上，將專業(yè)試驗機設備應用其中，并設定外部環(huán)境參數(shù)，切實掌握好溫度因素、溫度指標以及溫差變動，將其分別設定為（10 ℃～35 ℃）、不超過80%、不超過2 ℃/h。其次，設置測量機制。準備好測力裝置，為了提升活塞的運行效率，可以通過調節(jié)特定閥門的方式實現(xiàn)，此時關注試驗設備以及測力裝置的狀態(tài)，前者會對后者提供外部加載力。最后，設定測量手段與具體的程序。在布置測定位置的過程中要始終堅持均勻性的原則，尤其是在添加外部力的過程中，要保證與檢測位置保持一致，以此來確保讀取數(shù)據(jù)的準確性。測量模型的構建過程中，要確定試驗機3次示值的算術平均值、標準測量儀上的標準力值、標準測力儀的溫度修正系數(shù)、標準測力儀定度溫度以及環(huán)境溫度，將其分別設定為、F、K、t0、t，其中試驗機的示值誤差表示為。不確定度的評定過程中，需要確認輸入量標準的不確定度、輸入量F的標準不確定度U（F）、輸入量t的標準不確定度U（t）以及輸入量標準測力儀溫度修正系數(shù)K的標準不確定度U（K），其中第1種為A類評定，后3種為B類評定[2]。

2.3 千斤頂?shù)牟淮_定度評定

千斤頂?shù)牟淮_定度的評定仍然需要從測量方案、測量模型與不確定度評定3個角度進行分析。1） 測量方案。包括實驗準備、實驗原理、測量手段以及具體程序等環(huán)節(jié)，在試驗準備階段，將液壓裝置應用其中，確認樁基項目的檢測誤差以及結構項目檢測誤差，其中前者要控制在±3%，后者要控制在±2%，并對該裝置的外部運行環(huán)境進行控制，一般在5 ℃～35 ℃。重點關注千斤頂油管以及壓力表的運行情況，對其進行連接，在完成與標準器之間的連接過程中，為了提升外部荷載，將啟動油泵，此時觀察指示器的參數(shù)信息，進行調整與校準，保證數(shù)據(jù)讀取的準確性。2）測量模型。要確定標準測力儀上的標準力值、校準方程的斜率以及壓力修正值，將其分別設定為F、b、a，并對此時液壓千斤頂?shù)恼{整公式進行確認，為Pe=bF+a。3）不確定度評定。在評定的過程中，要對千斤頂壓表進行觀察，對檢驗程序進行優(yōu)化，為了將誤差控制在最低的范圍內，需要保證壓力表裝置的準確性，針對在實際檢驗過程中存在的損壞現(xiàn)象，要及時處理，以此來保證后續(xù)操作的順利進行。

2.4 混凝土回彈儀率定值測量結果不確定度評定

從混凝土回彈儀率定值測量結果的不確定度評定角度進行分析，確定測量的方法以及模型，將專業(yè)回彈儀檢測設備應用其中，對回彈儀率數(shù)值進行試驗，在實際操作過程中，要按照4個方向來進行，并對桿裝置的旋轉角度進行確認，通常為90°，從中選取數(shù)值，并由專業(yè)人員進行記錄，在該環(huán)節(jié)中，要對數(shù)字回彈儀率定值的每次測量示值以及標準鋼鉆的率定值進行整合，將其分別設定為Li、L，所涉及的數(shù)學公式以及靈敏系統(tǒng)表達方式進行確認，前者為ΔL=Li-L0，后者為，其中L0為測量得到的彈擊錘彈回距離。

回彈儀率定值不確定度評定要對Li的不確定U1（Li）、L的不確定度U2（L），以及標準不確定度等問題進行分析與運算，在完成評定任務的過程中，可以借助A類手段或者B類手段來實現(xiàn)[3]。

3 結論

在對測量不確定度在力學測量中的應用進行研究時，分別從試驗機示值誤差、千斤頂以及回彈率等角度進行分析。在實際分析的過程中，制定好科學的測量方案以及測量模型，堅持實事求是的基本原則，并對不確定度進行評定，以此為測量不確定度的研究工作提供理論依據(jù)。

參考文獻

[1]彭彬.力學計量儀器檢定應注意的問題和對策探索[J].科技創(chuàng)新導報，2020，17（6）：61，64.

[2]宋金強.力學計量儀器檢定的相關問題探討[J].科技創(chuàng)新導報，2020，17（4）：72-73.

[3]李卿.力學計量中測量不確定度的應用與研究[D].西安：西安理工大學，2019.