数显扭矩扳子不确定度评定

数显扭矩扳子不确定度评定

石鑫

陕西省计量科学研究院

1 、测量依据和方法

依据：JJG707-2014《扭矩扳子》

方法：比对中对示值的读数和记录方法参照JJG707-2014《扭矩扳子》，即以扭矩扳子的示值为依据，在读取标准装置的示值。其示值误差为扭矩扳子的扭矩值与扭矩测量仪的扭矩值之差。校准样品为350Nm规格数显扭矩扳子，校准点为100Nm、200Nm、300Nm。

2、建立数学模型

e = M_i - M ---------------------（1）

其中： e — 扭矩扳子的示值误差。

M_i— 扭矩扳子的示值。

— 扭矩检定仪的测量值。

3、方差与灵敏系数

式（１）中　 　， 　互不相关，得：

　　　　　c₁= =1　 c₂ = =-1

得：u²_c＝u ²（ ）+ u ²（ ）

4、测量不确定度来源分析

影响扭矩扳子示值测量结果的因素主要有：

4.1扭矩扳子的测量重复性引入的不确定度u(M_i1)

4.2扭矩扳子的示值分辨力引入的不确定度u(M_i2)

4.3扭矩检定仪准确度引入的不确定度u(M₁)

4.4其他因素引入的不确定度u(M₂)

5、测量不确定度分量计算

5.1．扭矩扳子的测量重复性引入的不确定度u(M_i1)（A类）

对100Nm、200Nm、300Nm 校准点分别进行10次独立重复性测量得到测量值如下表所示：

(单位：Nm)

分别计算单次实验标准差及平均值：

100Nm时：s₁₀₀=0.022Nm

200Nm时：s₂₀₀=0.018Nm

300Nm时：s₃₀₀=0.043Nm

实际测量中，在重复性条件下连续测量3次，以该3次测量值的算术平均值作为测量结果，可得：

100Nm时：u(M_i1)=s₁₀₀/ =0.013Nm

200Nm时：u(M_i1)=s₂₀₀/ =0.010Nm

300Nm时：u(M_i1)=s₃₀₀/ =0.025Nm

5.2．扭矩扳子的示值分辨力引入的不确定度u(M_i12)

试验中扭矩扳子的示值分辨力为0.1N.m， 则

u(M_i2)=0.029Nm

根据JJF1059.1-2015，实际计算中重复性和分辨力引入的误差取其大者，得：

100Nm时：u(M_i)= 0.029Nm

200Nm时：u(M_i)= 0.029Nm

300Nm时：u(M_i)= 0.029Nm

5.3. 扭矩测量仪准确度引入的不确定度u(M₁)（B类）

由扭矩测量仪检定证书知其准确度为0.3级，可得：

100Nm时：u(M₁)=100×0.3%/ =0.173Nm

200Nm时：u(M₁)=200×0.3%/

=0.346Nm

300Nm时：u(M₁)=300×0.3%/ =0.520Nm

5.4.其他因素引入的不确定度u(M₂)

在试验过程由于采用跟随模式读数，检定员在读取扭矩扳子和扭矩测量仪的数值时存在一定的不一致性，扭矩扳子与扭矩测量仪的配合上存在一定的间隙和摩擦，其影响量估算为0.1Nm，属均匀分布，则

u(M₂)= 0.1/ ==0.058Nm

测量过程采用水平仪控制将扳手水平控制在±0.5°以内，可基本不考虑扳手倾斜引入的误差。

6、合成标准测量不确定度

100Nm时：u_c=0.183Nm

200Nm时：u_c=0.352Nm

300Nm时：u_c=0.526Nm

7、扩展不确定度，取k=2，则

100Nm时：U=ku_c=2×0.183=0.366≈0.37Nm

200Nm时：U=ku_c=2×0.352=0.704≈0.70Nm

300Nm时：U=ku_c=2×0.526=1.052≈1.05Nm

8、报告，该扭矩扳手的测量结果不确定度为：

100Nm时：99.76Nm，U=0.37Nm（k=2）

200Nm时：199.45Nm，U=0.70Nm（k=2）

300Nm时：299.01Nm，U=1.05Nm（k=2）

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