摆锤式冲击试验机初始位能的不确定度评定1. 概述1.1测量方法：依据JJG145—1982《摆锤式冲击试验机检定规程》1.2环境条件：检定过程中室温条件满足(20 5)°C1.3 测量标准：测量准确度摆锤重量测量： 0.15%摆长测量： 0.15%扬角：±1’1.4测量对象：最大冲击能量在100J 一 500J之间的摆锤式冲击试验机1.5 测量过程：在规定的环境条件下，使用摆锤测重仪和游标卡尺测出摆锤式 冲击试验机的摆重F和打击中心距d,据此求出力矩常数Fd,使用象限仪测出摆 杆的初始扬角为a，结合力矩常数Fd计算出摆锤式冲击试验机的最大冲击能 量1.6 评定结果的使用符合上述环境条件且测量上限在IOOJ〜500J之间的摆锤式冲击试验机，可 使用本方法导出的公式(6)来评定其最大冲击能量的不确定度本文以一台最大冲击能量为300J的A型摆锤式冲击试验机为例，对其最大 冲击能的测量结果进行不确定度评定2. 数学模型E二Fd(l—cosa ) (1)式中：E—初始位能(最大冲击能量)；Fd—力矩常数；a —摆杆初始扬角3. 输入量的标准不确定度评定 由公式(1)知，摆锤式冲击试验机的最大冲击能是由分别测得的 Fd 和 a 经计算得到的，所以首先应对各输入量的标准不确定度进行评定。
又根据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》中第4.4条：当测量次数较少时,可用极差的方法进行评定第 3.6 条：对于测量所要求的准 确度来说，测量标准的不确定度及比较过程导致的不确定度，通常可以忽略不 计3.1 输入量 Fd 的标准不确定度 u (Fd) 评定根据JJG145中第30条规定，Fd三次测量的示值变动性不大于0.5%Fd,用B 类方法进行评定估计其为正态分布，故此，取极差系数 C =1.64 和自由度v =1.8，得/ 0 005 Fd \ 2u(Fd) J 0.005Fd 二 0.00i7Fd (2)叭1・64 x 1.8丿3.2输入量a的标准不确定度u (a )的评定根据JJG145附录3,可知扬角a是三次重复测量结果的算术平均值，用A类方法进行评定，估计其为正态分布故此，取极差系数 C =1.64 和自由度v =1.8，得u(Fd)=『Aa ]2叭 1.64 x 1.8 丿0.3388 A a3)4.1 灵敏系数数学模型 E = Fd (1- cosa )©EC = = 1- cosa (4)1 dFdOFC = = Fdsina (5)2 Oa4.2 标准不确定度汇部表标准不确定度汇总表标准不确定度不确定度来源标准不确定度值ci(ci)u(xi)u(Fd)摆锤力矩0.0017Fd1-cos0.0017Fd(l-cos)u( a )初始扬角0.3388 AaFdsina0.3388Aa ( Fdsina )4.3 合成标准不确定度的计算输入量 Fd 与 a 彼此独立，所以合成标准不确定度按下式计算可得u 二 丫 (0.0017 Fd (1 - cos a))2 + (0.3388 Aa (Fd sin a))2 (6)c5 扩展不确定度的评定5.1 测量结果的扩展不确定度U =k uc(k=2)(7)式中： k—置信应子。
5.2 相对扩展不确定度rel E(k=2) (8)6 公式(6) 的应用:对一台规格为300J的A型摆锤式冲击试验机用直接法进行校准，得下列测量数据及计算结果:项目F (N)id (m)iFd (Nm)ia (°)i1217.4630.7410161.140148.10° (148°06‘ )2214.1960.7508160.818149.12° (149°07‘ )3211.1190.7606160.577149.22° (149°13‘ )平均214.2240.7508160.845148.81°极差//0.5631.12°符合性F - F-161・140 -16°.577 - 0・563 —035% 乙 0 5%FdFd160.845 160.845结果E = Fd (1 — cos a )二 298.44Nm将表中有关测量结果Fd、a和Aa代入公式(6)得合成标准不确定度:u「(0.0017 X 160.845(1 + 0.8555))2 + (0.3388 x 0.01955 x (160.845 x 0.5179))2c0.5072 + 0.55182=0.75Nm得扩展不确定度:U =k u =1.5Nm (k=2)c式中:k—置信应子。
得相对扩展不确定度二 0.5%(k=2)=U = 1.5 Nmre厂 E = 298.44Nm由本院机械所和所分别对同一台 300J 的摆锤式冲击试验机进行检验，得检定结果如下：初始位能扩展不确定度机械所所机械所所E =299.82E =300.10U =0.71U =0.841212根据 代入数据，得不等式0.28W1.10成立，符合要求。