曾寶軍

郴州市計(jì)量測試檢定所 湖南郴州 423000

當(dāng)前測量不確定度在多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，特別是建筑基礎(chǔ)工程中更是發(fā)揮重要作用。在力學(xué)測量中，先要?jiǎng)?chuàng)建數(shù)學(xué)模型，探究不確定度來源，將回彈儀、千斤頂?shù)扔袡C(jī)結(jié)合起來，對不確定度綜合分析，堅(jiān)持理論實(shí)踐相結(jié)合原則，通過制定測量方案、創(chuàng)建測量模型等方式進(jìn)行評定，使其與力學(xué)測量現(xiàn)實(shí)需求相適應(yīng)。

1 測量不確定度的主要流程

第一步：創(chuàng)建模型。在模型創(chuàng)建期間，重點(diǎn)實(shí)施不確定度分析工作，與現(xiàn)實(shí)工作環(huán)境相結(jié)合，探究測量對象與關(guān)系量間的聯(lián)系，前者為Y，后者為Xi，按照Y＝f（X1，X2……XN）表示出來。在模型分析中應(yīng)重視不確定度，并綜合考慮各項(xiàng)影響因素，使整體測量程序更加精準(zhǔn)有效。對Xi與Y數(shù)值進(jìn)行整合，依靠前者最理想值x1,x2,x3……xn對后者理想數(shù)據(jù)全面掌握，并對Xi不確定度問題進(jìn)行分析。

第二步：判定不確定度來源。通過對不確定來源進(jìn)行分析，與創(chuàng)建模型相結(jié)合，重點(diǎn)分析測量對象，再將產(chǎn)生的其他分量有機(jī)結(jié)合起來，使分量更加精準(zhǔn)可靠。對于不確定度來源遺漏問題，如若未能及時(shí)處理，當(dāng)Y不確定度出現(xiàn)缺陷時(shí)，與之匹配的不確定度也會(huì)出現(xiàn)異常，阻礙后續(xù)工作的持續(xù)開展。對此，在來源分析中應(yīng)重視數(shù)據(jù)修正與合并，使不確定度來源更為完整，以免造成遺漏。同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析，剔除與標(biāo)準(zhǔn)不符的數(shù)據(jù)，使理想數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

第三步：選擇評定方法。在A類評定方法方面，在評定中站在整體角度分析數(shù)據(jù)，將此時(shí)不確定度、標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行展示，前者以全部觀測值的方式形成后者。結(jié)合被測對象預(yù)估數(shù)值，對工作頻率與獲取數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，將平均數(shù)值設(shè)置為，再獲得測量后數(shù)值的不確定度。通過標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算的方式，以免影響最終結(jié)果準(zhǔn)確性。在B類評定中可知信息來源多種多樣，除測量設(shè)備性能之外，還包括參數(shù)信息、確定值等等。在B類房車表述中可通過預(yù)測方差的方式實(shí)現(xiàn)，并總結(jié)具體程序，保障分析結(jié)果精準(zhǔn)可靠[1]。

2 測量不確定度在力學(xué)計(jì)量中的應(yīng)用

2.1 制定測量方案

選擇型號為YAW2000、精度為1級的微型試驗(yàn)設(shè)備，遵循JJG139-2014標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，溫度在10-35℃之間，濕度控制在80%以內(nèi)，溫差浮動(dòng)在每小時(shí)2℃以內(nèi)。在測量機(jī)制方面，將側(cè)力裝置擺放在試驗(yàn)臺上，上下分別放置兩個(gè)承壓板，利用特定閥門變換活塞運(yùn)行效率，使試驗(yàn)設(shè)備為側(cè)力裝置提供外部驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)該力達(dá)到測量位置后，讀取裝置上的數(shù)據(jù)，便是設(shè)備在此處產(chǎn)生的誤差。在測量程序方面，營造良好的試驗(yàn)設(shè)備檢測環(huán)境，測定位置最少為5個(gè)，初始為對應(yīng)量程20%不斷提升到極限試驗(yàn)力，盡量做到均衡分布，一般與20%、40%、60%、80%相適配，在測定環(huán)節(jié)中應(yīng)具備穩(wěn)定的外部例，當(dāng)加載到指定位置后逐漸加大力度，由此獲得更加精準(zhǔn)的讀數(shù)。

2.2 創(chuàng)建測量模型

本試驗(yàn)中不確定度來源于自相關(guān)的隨機(jī)與模糊性，前者原因是條件不充分，后者原因是事物自身定義不準(zhǔn)確。測量不確定度產(chǎn)生大多因分量構(gòu)成較多，一些分量能夠通過觀測值統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行估算，還需要通過試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差表征；相關(guān)分量可采用經(jīng)驗(yàn)參考、信息概率分布等方式估算，利用標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。從整體來看，在本試驗(yàn)中不確定度主要源于被測量定義方式不理想、取樣不具代表性、模擬儀器讀書不精準(zhǔn)、測量方法存在假定性、測量儀器局限、設(shè)備誤差、數(shù)據(jù)計(jì)算常數(shù)引入不準(zhǔn)確、測量程序受環(huán)境影響等等。本次試驗(yàn)的數(shù)學(xué)模型創(chuàng)建如下：

2.3 不確定度評定

被測設(shè)備呈現(xiàn)的誤差不確定性主要與輸入因素、輸入量相關(guān)，可根據(jù)上述模型檢測設(shè)備誤差的不確定性，并針對不確定度進(jìn)行評定，具體如下。

F的不確定度主要受試驗(yàn)設(shè)備反復(fù)性影響，通過多次測定獲取相應(yīng)測量數(shù)列，再利用A類評定方法進(jìn)行分析。以2000kN設(shè)備來說，可選擇1000kN處作為測量位置，共計(jì)測定10次取平均值為1000.76kN，單次試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為0.29kN。根據(jù)當(dāng)前測量情況，在多次測定狀態(tài)下反復(fù)保持3次，并對每次相應(yīng)數(shù)據(jù)記錄下來，計(jì)算獲得平均數(shù)便是最終結(jié)果[2]。

2.3.2 F對應(yīng)不確定度分析

該元素的不確定度主要受側(cè)力裝置不確定性影響，利用B類評定方式進(jìn)行分析。因標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備穩(wěn)定度在多測測定下呈現(xiàn)較強(qiáng)分散性，與運(yùn)算效率相結(jié)合，在該部分分析計(jì)算中剔除不確定問題，統(tǒng)一測量精度值為0.3級，在該范圍內(nèi)認(rèn)定滿足正態(tài)分布特點(diǎn)，相應(yīng)因子設(shè)定為2.58。在1000kN位置計(jì)算的不確定度公式為：

u（F）=a/k×1000=1.16kN

2.3.3 t對應(yīng)不確定度分析

該項(xiàng)因素的不確定度主要跟隨試驗(yàn)室溫度變化而變，通常情況下試驗(yàn)室溫度變化每小時(shí)小于2℃，可將a值取2，按照平衡狀態(tài)分布，k值取，由此形成的不確定計(jì)算公式為：

3 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前力學(xué)測量在多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，在工程項(xiàng)目建設(shè)中評定檢測數(shù)據(jù)將對工程質(zhì)量起到直接影響。為進(jìn)一步規(guī)范力學(xué)計(jì)量相關(guān)數(shù)據(jù)，應(yīng)對計(jì)量檢定方式、流程等進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范，在測量不確定度時(shí)應(yīng)堅(jiān)持實(shí)事求是原則，制定科學(xué)完善的測量方案，創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型，采取A類或者B類評定手段，使評定檢測數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)可靠，提高工程質(zhì)量與安全。