測力杠桿校準(zhǔn)拉力試驗機測量誤差分析

2、測量模型
ΔF=F2-F1                    (1)
式中:ΔF一拉力試驗機示值誤差;F1一拉力試驗機示值;F2一測力杠桿產(chǎn)生的力值。
3、誤差來源過程分析
 
測力杠桿校準(zhǔn)拉力試驗機實際狀態(tài)如圖1所示，依據(jù)對標(biāo)準(zhǔn)測力杠桿的特性進(jìn)行系統(tǒng)理論分析，杠桿力點端和拉力試驗機的下連接件聯(lián)接后的受力軸線垂直度、杠桿尺身水平度和杠桿配套砝碼的質(zhì)量誤差是測力杠桿在校準(zhǔn)拉力試驗機過程中的標(biāo)準(zhǔn)器具引入的附加不確定度分量，具體如下:
(1)杠桿水平度引入的相對不確定度u1;
(2)杠桿力點端受力軸線垂直度引入的相對不確定度u2;
(3)杠桿配套砝碼示值誤差引入的相對不確定度u3;
(4)測量重復(fù)性引入的相對不確定度u4;
(5)被校拉力試驗機分辨力引入的不確定度u5.
4、不確定度分量計算
4.1杠桿水平度引入的相對不確定度u1
理論計算和實際試驗表明，若杠桿水平度控制在0.05%以內(nèi)，則由水平角度引入的誤差為±0.03%，以均勻分布估計:
 
4.2杠桿力點端受力軸線垂直度引入的相對不確定度u2
理論計算和實際試驗表明，當(dāng)杠桿呈水平狀態(tài)時，如果杠桿下連接器偏心距離與杠桿短臂長度的一致性誤差控制在12%以內(nèi)，杠桿支點端傾斜角度控制在±0.5°以內(nèi)，則由垂直角度引入的誤差為±0.05%，以均勻分布估計:
 
4.3杠桿配套砝碼示值誤差引入的相對不確定度u3
依據(jù)JJG808一2014《標(biāo)準(zhǔn)測力杠桿檢定規(guī)程》的要求杠桿配套力值砝碼質(zhì)量的允許誤差為±0.02%，以均勻分布估計:

4.4測量重復(fù)性引入的相對不確定度u4
以恒宇儀器電子拉力試驗機為例，在重復(fù)性條件下，用測力杠桿分別對其500N,1000N和2000N示值點連續(xù)重復(fù)測量10次，相應(yīng)測量結(jié)果如表1所示:

在實際拉力機校準(zhǔn)過程中測量次數(shù)為三次，因此取三個校準(zhǔn)點中重復(fù)性不確定度大值為重復(fù)性分量(1000N處):u4=0.032%
4.5被校拉力試驗機分辨力引入的不確定度u5
依據(jù)JJG75-2008《電子式萬能試驗機檢定規(guī)程》的試驗機分辨力判定規(guī)則要求，被校拉力機在開機狀態(tài)下示值得波動范圍為4個字，則分辨力為0.3N，以均勻分布估計:
 
5、相對合成擴展不確定度評定
測量結(jié)果的不確定度分量匯總(見表2)

6、結(jié)束語
通過對測力杠桿校準(zhǔn)拉力試驗機的測量過程分析可以看出，使用0.1級標(biāo)準(zhǔn)測力杠桿可以滿足0.5級電子式拉力試驗機的檢定或校準(zhǔn)。在校準(zhǔn)的過程中只要對杠桿的水平度和杠桿力點端受力軸線垂直度進(jìn)行有效的控制，完全可以保證校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。