金属材料夏比摆锤冲击试验不确定度的评定-文档资料

金属材料夏比摆锤冲击试验不确定度的评定
： An analysis of the sources of uncertainty of the impact energy of the high strength low alloy structural steel has been studied by measuring the impact energy of the high strength low alloy structural steel. Then assess the uncertainty by using the experimental results and other related information.
0 引言
测量是通过实验合理地赋予某量一个或多个量值的过程。

测量的过程中，因为测量人员、测量方法、测量程序、测量所使用的仪器设备、测量的环境条件等的不同会产生测量误差，所得的被测量值具有分散性。

测量不确定度是表征赋予被测量之值分散性的非负参数，是通过对测量过程的分析和评定得出的一个区间。

是与测量结果相联系的参数，用于表示测量结果的可信性。

通过测量不确定度可以了解到被测量的值在什么范围内，是定量说明测量结果的质量的一个参数，不确定度越小，表示测量结果的可信度越高。

不确定度的评定在我国的应用越来越来广泛，在我国国家标准GB/T 27025-2008中明确规定了校准试验室或进行自校准的检测实验室，对所有的校准和各种校准类型都应具有并应用测量不确定度的程序。

测量不确定度是评价检验机构检验能力和检验水平的科学性的指标。

1993年由国际标准化组织（ISO）计量技术顾问组第三工作组（ISO/TAG4/WG3）起草并发布了《测量不确定度表示指南》（Guide to the expression of uncertainty in measurement 以下简称GUM），GUM采用当时国际通行的观点和方法，使涉及测量的技术领域和部门，可以用统一的准则对测量结果及其质量进行评定、表示和比较。

JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》标准中所规定的评定与表示测量不确定度的通用方法适用于各种准确度等级的测量领域，为测量结果的比较提供了国际上公认一致的依据。

1 试验方法概述
按GB/T229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》标准规定的要求，测量厚度为20mm的牌号为Q345B的低合金高强度结构钢钢板的冲击吸收能量。

分析测量冲击吸收能量的不确定度的来源，评定测量结果的不确定度。

①测量依据：GB/T 229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》。

②试验环境要求：GB/T 1591-2008标准规定试验温度为：20±2℃。

③测量仪器：经市级计量所检定合格的JB-300B 半自动冲击试验机，其准确度满足国家相应的检定规程的规定，选用小摆锤（量程为0～150J）。

④试样制备：试样的制备符合国家标准GB/T229-2007，试样为标准尺寸冲击试样，长度为
55±0.60mm。

宽度为10±0.11mm。

高度为10±0.075mm。

加工好的试样尺寸偏差应符合标准要求并经检查合格后才能进行试验。

⑤测量过程：本方法属于直接测量，冲击机直接显示试样的冲击吸收能量。

在试验前应检查钳口支座，摆锤是否可靠坚固，以防止试验结果失准。

试验前应检查摆锤空打时的回零差或空载能耗。

试样应紧贴试验机砧座，锤刃沿缺口对称面打击试样缺口的背面，试样缺口对称面偏离两砧座间的中点高水平不大于0.5mm。

2 不确定度的主要来源和分析
测量不确定度的来源要根据实际情况进行具体分析。

分析时除了定义的不确定度外，可从测量仪器、测量环境、测量人员、测量方法等方面全面考虑，特别要注意对测量结果影响较大的不确定度来源，应尽量做到不遗漏，不重复。

本试验在标准规定的条件下进行，不考虑温度效应所引起的不确定度分量，冲击吸收能量测量不确定度的主要来源有以下几个方面：①测量重复性引入的不确定度分量。

该分量包含了冲击试验机测量重复性、样品的不均匀性的随机影响引起的不确定度；②冲击试验不同试验人员之间的误差；③回零差引起的不确定度；④冲击试验机的分辨率引起的不确定度。

3 测量模型的建立
本测量为直接测量，冲击试验机的读数即是测量结果，所以测量模型为：X=Xi。

4 测量不确定度的评定
4.1 A类标准不确定度评定在同一钢板上按照GB/T
229-2007标准的要求加工20件相同的标准试样，分成两组试样，
每组10件，由两人在同一台冲击试验机上在相同的试验条件下，采用相同的试验方法进行试验。

每人连续测量10次，测得的两组冲击吸收功KV2数值见表1。

表1为在重复性条件下得出的10个观测结果，其平均值为：■■=■■x■=52.2 J
■■=■■x■=51.9 J
■=52.0 J
根据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》标准规定的要求，不确定度最终报告的U根据需要取一位或两位有效数字。

在相同计量单位下，被测量的估计值应修约到时其末位与不确定度的末位一致。

为了在连续计算中避免修约误差导致不确定度而可以多保留一位数。

观察值的实验标准偏差为：sx■=■=1.23J
sx■=■=1.13J
两组数据的合并实验室标准偏差为：
sx■=■=1.18 J
测量结果的A类标准不确定度为：
u■=s■=■=0.26 J
4.2 B类标准不确定度评定冲击吸收能量的B类标准不确定度的来源有摆锤空击时功的读数的指针的回零差和冲击试验
机的分辨率。

4.2.1 回零差引起的标准不确定度的评定
在JB-300B冲击试验机的合格证中，选用小摆锤（量程为0～150J）时的回零差为±0.15J。

回零差引入的标准不确定度为：
ux■=■=■=0.09
4.2.2 冲击试验机的分辨率引起的标准不确定度的评定
冲击试验机的分辨率为：1J，
区间半宽α=0.5J，
设可能值在区间内为均匀分布，查JJF 1059.1-2012中表3得：k=■
u（x）=■=■=0.29J
4.3 合成标准不确定度评定因为测量重复性引入的不确定度分量与冲击机的回零差引入的不确定度分量是相互独立的，所以合成不确定度为：
u■（x）=x■
=52.1×■=0.40 J
4.4 扩展不确定度评定在该检测中，包含因子取k=2，置信水平约为0.9545，扩展不确定度为：
U（x）=kuc（x）=2×0.40=0.80J
5 测量不确定度的报告
冲击吸收能量值X=52.0 J，扩展不确定度U=0.8J，k=2。

6 结束语
测量不确定度是对应于每个测量结果的，因此对不同参数、
不同测量范围的不同量值，应分别给出相应的测量不确定度。

不确定度的评定不一定每次做试验都进行评定，在使用相同的检测人员、相同的检测设备、相同的检测条件以及相同的使用量程下，可以直接应用之前评定的不确定度。

当上述条件中有条件发生变化时应重新评定测量不确定度。