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        混凝土貫入阻力測(cè)定儀測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

        2023-12-07 08:29:18
        中國科技縱橫 2023年20期
        關(guān)鍵詞:測(cè)定儀示值阻力

        王 奎

        (貴州理化測(cè)試技術(shù)研究院有限公司,貴州貴陽 550014)

        0 引言

        通過對(duì)混凝土貫入阻力測(cè)定儀實(shí)施量值傳遞,能夠進(jìn)一步提高混凝土貫入阻力測(cè)定儀在檢測(cè)期間的精確性。在混凝土測(cè)試時(shí)采取的是杠桿原理,結(jié)合混凝土貫入阻力測(cè)定儀使用時(shí)的原理,在對(duì)混凝土拌合物凝結(jié)度測(cè)定時(shí),可選擇標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀。本文將針對(duì)混凝土貫入阻力測(cè)定儀測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定展開深入探討[1]。

        1 測(cè)量原理

        1.1 測(cè)量依據(jù)

        JJG(交通)095-2009 混凝土貫入阻力測(cè)定儀檢定規(guī)程。

        1.2 測(cè)量設(shè)備

        (1)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀:量程大于1000N,準(zhǔn)確度等級(jí)0.3 級(jí)。(2)秒表:分度值0.1s。(3)游標(biāo)卡尺:量程(0 ~200)mm,分度值0.02mm。(4)深度游標(biāo)卡尺:量程(0 ~300)mm,分度值0.02mm。(5)外徑千分尺:量程(0 ~25)mm,分度值0.01mm。(6)絕緣電阻測(cè)量?jī)x。

        1.3 環(huán)境條件

        校準(zhǔn)時(shí)無振動(dòng)、無腐蝕性氣體。

        2 混凝土貫入阻力測(cè)定儀測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

        2.1 混凝土貫入阻力測(cè)定儀力值測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

        2.1.1 概述

        (1)測(cè)量方法:依據(jù)JJG(交通)095-2009 混凝土貫入阻力測(cè)定儀檢定規(guī)程。(2)測(cè)量環(huán)境:校準(zhǔn)時(shí)無振動(dòng)、無腐蝕性氣體。(3)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn):0.3 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀,相對(duì)最大允許誤差位:±0.3%,(0.1 ~5.0)kN。(4)被測(cè)對(duì)象:混凝土貫入阻力測(cè)定儀。(5)測(cè)量過程:基于特定環(huán)境前提下,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀使用混凝土貫入阻力測(cè)定儀施加負(fù)荷達(dá)到測(cè)量點(diǎn),這時(shí)就能獲取與標(biāo)準(zhǔn)力值相符的混凝土貫入阻力測(cè)定儀負(fù)荷示值,并將此方法連續(xù)至少3 次以上,以3 次示值的算術(shù)平均值減去標(biāo)準(zhǔn)力值,即得到測(cè)量點(diǎn)混凝土貫入阻力測(cè)定儀的示值誤差。

        2.1.2 數(shù)學(xué)模型

        數(shù)學(xué)建模:ΔF=F-

        式中,ΔF—混凝土貫入阻力測(cè)定儀的輸出力值示值誤差,kN;F—混凝土貫入阻力測(cè)定儀輸出力值負(fù)荷示值,kN;—標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀3 次示值的算術(shù)平均值,kN。

        2.1.3 不確定度來源分析

        分別由u1和u2組成,前者為測(cè)量重復(fù)誤差得出的標(biāo)準(zhǔn)不確定度;后者則為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀誤差得出的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,由兩者共同組成了不確定度來源。

        2.1.4 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

        表1 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

        單次試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s=R/1.69=0.6/1.69=0.355N,實(shí)際以3 次測(cè)量值的算術(shù)平均值為測(cè)量結(jié)果,可得(n為測(cè)量次數(shù)),則u()=0.205N。

        (2)輸入量F的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(F)的評(píng)定

        u2作為輸入量F的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,通常由標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀誤差所致?!繿屬于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀檢定證書得出的最大誤差,若前提設(shè)置均勻分布,那么可取包含因子,標(biāo)準(zhǔn)不確定度。例如,混凝土貫入阻力測(cè)定儀施力600N 時(shí),輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

        2.1.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

        標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總?cè)绫? 所示,合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(ΔF)=1.059N。

        表2 標(biāo)A.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

        2.1.6 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

        取包含因子k=2,擴(kuò)展不確定度:U=k×uc(ΔF)=2×1.059=2.118N。

        相對(duì)擴(kuò)展不確定度:Urel=k×uc(ΔF)/F=2.118/600 ≈0.4%。

        同理可得,200N 時(shí),Urel=0.4%,k=2;400N 時(shí),Urel=0.4%,k=2;800N 時(shí),Urel=0.4%,k=2;1000N 時(shí),Urel=0.4%,k=2。

        2.2 混凝土貫入阻力測(cè)定儀貫入測(cè)針測(cè)頭直徑示值誤差測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

        2.2.1 概述

        (1)測(cè)量方法:依據(jù)JJG(交通)095-2009 混凝土貫入阻力測(cè)定儀檢定規(guī)程。(2)測(cè)量環(huán)境:校準(zhǔn)時(shí)無振動(dòng)、無腐蝕性氣體。(3)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn):外徑千分尺,測(cè)量范圍:(0 ~25)mm,U=0.7μm(k=2)。(4)被測(cè)對(duì)象:混凝土貫入阻力測(cè)定儀貫入測(cè)針測(cè)頭直徑。(5)測(cè)量過程:用外徑千分尺的讀數(shù)和混凝土貫入阻力儀測(cè)定儀貫入測(cè)針測(cè)頭直徑的被測(cè)長(zhǎng)度相比較,得出示值誤差[2]。(6)評(píng)定結(jié)果的使用:符合上述條件的測(cè)量結(jié)果,一般可參照使用本不確定度的評(píng)定方法。

        2.2.2 數(shù)學(xué)模型

        以混凝土貫入阻力測(cè)定儀測(cè)針測(cè)頭直徑(11.28mm)為例,混凝土貫入阻力測(cè)定儀貫入測(cè)針測(cè)頭直徑。

        測(cè)量示值誤差:

        式中,LS被測(cè)混凝土貫入阻力測(cè)定儀貫入測(cè)針測(cè)頭直徑,mm;Lm外徑千分尺示值,mm。

        2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量計(jì)算

        不確定度的來源共體現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先,基于重復(fù)性背景下,由被測(cè)混凝土貫入阻力測(cè)定儀貫入測(cè)針測(cè)頭直徑測(cè)量重復(fù)性所致得到的不確定度分項(xiàng)u(Ls),采用A 類評(píng)定方法。其次,u(Lm)作為外徑千分尺的示值誤差而導(dǎo)致的不確定度分項(xiàng),可選擇B 類評(píng)定方法。

        (1)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(Ls)的評(píng)定

        該不確定度分量主要是由于被檢混凝土貫入阻力測(cè)定儀貫入測(cè)針測(cè)頭直徑的測(cè)量重復(fù)性引起的,可以通過連續(xù)測(cè)量得到測(cè)量列,采用A 類方法進(jìn)行評(píng)定。用外徑千分尺對(duì)一臺(tái)混凝土貫入阻力測(cè)定儀貫入測(cè)針測(cè)頭直徑重復(fù)測(cè)量10 次(11.28mm 時(shí)),得到測(cè)量列:11.283、11.284、11.282、11.282、11.282、11.283、11.282、11.281、11.284、11.282。

        (2)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(Lm)的評(píng)定

        該不確定度分量主要由外徑千分尺的誤差引起,外徑千分尺最大允許誤差為±4μm,標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

        2.2.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

        合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算公式:

        2.2.5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總

        標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總?cè)绫? 所示。

        表3 B1標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

        2.2.6 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

        取包含因子k=2,擴(kuò)展不確定度U=kuc=2×2.51 ≈6μm。

        2.2.7 不確定度報(bào)告

        混凝土貫入阻力測(cè)定儀貫入測(cè)針測(cè)頭直徑在11.28mm時(shí),示值誤差測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度U=6μm,k=2。同理可得其他尺寸時(shí),U=6μm,k=2。

        2.2.8 校準(zhǔn)和測(cè)量能力

        校準(zhǔn)和測(cè)量能力如表4 所示。

        表4 校準(zhǔn)與測(cè)量能力

        2.3 混凝土貫入阻力測(cè)定儀試樣筒長(zhǎng)度示值誤差測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

        2.3.1 概述

        (1)測(cè)量方法:依據(jù)JJG(交通)095-2009 混凝土貫入阻力測(cè)定儀檢定規(guī)程。(2)測(cè)量環(huán)境:校準(zhǔn)時(shí)無振動(dòng)、無腐蝕性氣體。(3)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn):電子數(shù)顯卡尺。(4)被測(cè)對(duì)象:混凝土貫入阻力測(cè)定儀試樣筒長(zhǎng)度。(5)測(cè)量過程:用電子數(shù)顯卡尺的讀數(shù)和混凝土貫入阻力測(cè)定儀的被測(cè)試樣筒長(zhǎng)度相比較,得出示值誤差。(6)評(píng)定結(jié)果的使用:符合上述條件的測(cè)量結(jié)果,一般可參照使用本不確定度的評(píng)定方法。

        2.3.2 數(shù)學(xué)模型

        以混凝土貫入阻力測(cè)定儀試樣筒上口直徑(160mm)為例,混凝土貫入阻力測(cè)定儀試樣筒上口直徑測(cè)量示值誤差方程:

        式中,LS被測(cè)混凝土貫入阻力測(cè)定儀試樣筒上口直徑,mm;Lm電子數(shù)顯卡尺示值,mm。

        2.3.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量計(jì)算

        不確定度的來源主要有以下兩個(gè)方面。首先,在重復(fù)性條件下由被測(cè)混凝土貫入阻力測(cè)定儀試樣筒上口直徑測(cè)量重復(fù)性所致得到的不確定度分項(xiàng)u(Ls),通常可選擇A類評(píng)定方法。其次,對(duì)于電子數(shù)顯卡尺的示值誤差所致得出的不確定度分項(xiàng)u(Lm),則可選擇B 類評(píng)定方法[3]。

        (1)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(Ls)的評(píng)定

        該不確定度分量主要是由于被檢混凝土貫入阻力測(cè)定儀試樣筒上口直徑的測(cè)量重復(fù)性引起的,可以通過連續(xù)測(cè)量得到測(cè)量列,采用A 類方法進(jìn)行評(píng)定[4-7]。用電子數(shù)顯卡尺對(duì)一臺(tái)混凝土貫入阻力測(cè)定儀試樣筒上口直徑重復(fù)測(cè)量10 次(160mm 時(shí)),得到測(cè)量列:160.23、160.24、160.23;160.24、160.23、160.24、160.23、160.24、160.24、160.23。

        (2)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(Lm)的評(píng)定

        該不確定度分量主要由電子數(shù)顯卡尺的誤差引起,電子數(shù)顯卡尺證書給出的最大允許誤差為±0.04mm,假設(shè)服從均勻分布,取包含因子,則標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

        2.3.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

        合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算公式:

        2.3.5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總

        標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總?cè)绫? 所示。

        2.3.6 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

        取包含因子k=2,擴(kuò)展不確定度U=kuc=2×0.04=0.08mm。

        2.3.7 不確定度報(bào)告

        混凝土貫入阻力測(cè)定儀試樣筒上口直徑,在160mm時(shí),示值誤差測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度U=0.1mm,k=2。同理可得其他尺寸時(shí),U=0.1mm,k=2。

        2.3.8 校準(zhǔn)和測(cè)量能力

        校準(zhǔn)和測(cè)量能力如表6 所示。

        表6 校準(zhǔn)與測(cè)量能力

        3 結(jié)語

        混凝土貫入阻力測(cè)定儀測(cè)量期間,主要是對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間利用貫入阻力法實(shí)施檢測(cè),屬于確保混凝土拌合質(zhì)量的一種必備儀器。結(jié)合混凝土貫入阻力測(cè)定儀測(cè)量原理,深入剖析了混凝土貫入阻力測(cè)定儀測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定過程,以期能為相關(guān)行業(yè)及業(yè)界人士工作質(zhì)量的提升給予參考性建議。

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