洛氏硬度计示值误差不确定度评定

1、洛氏硬度计示值误差的测量结果不确定度评定1概述(1) 测量依据；JJG 112-2003金属洛氏硬度计检定规程(2) 测量标准：标准洛氏硬度块，均匀性：010.4HR,上级证书给出。(3) 被测对象：金属洛氏硬度计。(4) 测量方法：用符合 JJG 112-2003金属洛氏硬度计检定规程要求的二等标准硬度块(取 23.6HRC,44.8HRC,61.9HRC,92.3HRB,81.8HRA 为例)对洛氏硬度计(ABC 标尺)进行示值测 量，测量时标准硬度块应贴合硬度计试台台面移动，在每一标准硬度块面上测定 6 点，第一 点不计，其余 5 点均匀分布，所测量的 5 点硬度的算术平均值和标准块硬度值之差即为硬度 计的示值误差。2 数学模型5 = h h式中：5硬度计示值误差；HRh硬度计示值的算术平均值；HRh 标准块的硬度值； HR3 不确定度传播率U 2(5 ) = C 2U 2 + C 2U 2c 1 1 2 2式中：Ci =55/J =C2=W h=14 输入量的标准不确定度的评定4.1输入量h的标准不确定度u(h)的评定输入量 h 的不确定度主要是硬度计的测量重复性所引起的，虽然

2、硬度计的分辨力也会对重复性测量有 影响，根据JJG1.33-2008计量标准考核规范中有关技术问题的说明C.1.4中规定：被测仪器的分辨力 也会对重复性测量有影响。在不确定度评定中，当重复性引入的不确定度分量大于被测仪器的分辨力所引 入的不确定度分量时。可以不考虑分辨力所引入的不确定度分量。所以可以不考虑分辨力的影响，采用 A 类方法进行评定。在一台硬度计上，用一块硬度值为23.6HRC的洛氏硬度标准块进行连续10次测量，得到一测量列(HR)： 23.0,22.5,22.6,22.4,22.8,23.3,23.2,23.2,23.0。其市值算术平均值和单次实验标准差按下式计算： h =22.91HR。艺(h h)21i单次测量实验标准差：s = i=1= 0.325HRn 1在实际测量中，在重复条件下连续测量5次，以该3次测量的算术平均值为测量结果，可得到输入量hs的标准不确定度u（h）=5 = 0.145 hr同样分别用标准硬度块44.8HRC,61.9HRC,92.3HRB,81.8HRA在硬度计上进行连续10次测量，每组测量列分别按上述方法计算得到各自的输入量h的标准不确定度u（

3、h），见下表:硬度标尺44.8HRC61.9HRC92.3HRB81.8HRA标准不确定度0.220HR0.121HR0.171HR0.117HR4.2输入量h的标准不确定度u（h）的评定输入量h的标准不确定度来源主要有以下3部分构成：定度硬度块的标准洛氏硬度计引起的标准不确 定度分量u（h1）和标准洛氏硬度块年稳定度引入的标准不确定度分量u（h2）以及标准洛氏硬度块均匀度 引入的标准不确定定度分量u（h3）。4.2.1定度硬度块的标准洛氏硬度计引起的标准不确定度分量（件）的评定 标准洛氏硬度块是在标准洛氏硬度计上标定的，标准洛氏硬度计的的最大示值误差由检定规程给出（23.6HRC 为土 0.4HR,4.8HRC 和 61.9HRC 均为土 0.3HR,92.3HRB 为土 0.4HR,81.8HRA 为土 0.3HR）,采用 B 类 方法进行评定。对于标尺23.6HRCHE 92.3HRB,检定规程给出定度的标准洛氏硬度计的最大示值误差均为土0.4HR,估计i为均匀分布，取包含因子k =壬3，则由定度硬度块的标准洛氏硬度计引起的不确定度分量为：u（h ） = - = 4 = HR =

4、 0.231HR11 k 3对于标尺44.8HRC,61.9HRC和81.8HRA，检定规程给出定度的标准洛氏硬度计的最大示值误差均为土 0.3HR，同样按上述方法计算得到由定度硬度块的标准洛氏硬度计引起的不确定度分量为：u（h ） = - = HR = 0.173HRJ ka/34.2.2标准洛氏硬度决稳定度引起的标准不确定度分量u（h2）的评定根据检定规程，标准洛氏硬度块的稳定度，年内不超过0.4HR,稳定度变化服从均匀分布，k =3 采用B类方法进行评定。则标准不确定度分量为:u(h )=a -.4kHR = 0.231HR4.2.3标准洛氏硬度块均匀度引入的标准不确定度分量u（h3）的评定标准洛氏硬度块均匀度由检定证书给出，用B类方法进行评定。标准硬度块23.6HRC，检定证书给出均匀度为0.4HR,计为均匀分布，k = “3 ,所以标准不确定度分量为:u(h ) = - = 04 HR = 0.231HR31 k v3标准硬度块44.8HRC和61.9HRC检定证书给出均匀度均为0.2HR,计为均匀分布，k =3 ,所以标准不确定度 分量为:u (h )=-=二 HR = 0

5、.115HR32 k v3标准硬度块92.3HRB检定证书给出均匀度均为0.3HR,估计为均匀分布，k = “込,以标准不确定度分量为:u(h330.3HR = 0.173HR标准硬度块81.8HRA检定证书给出均匀度均为0.HR,计为均匀分布，k =,以标准不确定度分量为:u(h34-=01 HR = 0.0577HR k 34.2.4输入量h的标准不确定度u(h)的计算对于23.6HRC标尺，由于u(件)、u(h2)、u(h3)相互独立，则输入量h的标准不确定度为:u 二 Ju 2 + u 2 + u 2 = i 0.2312 + 0.2312 + 0.2312HR 二 0.400HRh h1h 2h3对于44.8HRC，61.9HRC，92.3HRB和81.8HRA标尺同样按上述方法计算可得到标准不确定度u(h)，见下表:硬度标尺44.8HRC61.9HRC92.3HRB81.8HRA标准不确定度0.311HR0.311HR0.370HR0.3294HR5 合成标准不确定度的评定5.1 标准不确定度汇总表各输入量的标准不确定度汇总表如下表不确定度来源23.6HRC44.8HRC6

6、1.9HRC92.3HRB81.8HRAu (h)0.1450.2200.1210.1710.117输入量h的标准不确定度u (h)的评定c 111111lc J u (h )0.1450.2200.1210.1710.117输入量h的标准不确定度u (h)的评定u (h)0.4000.3110.3110.3700.294c 2-1-1-1-1-1lc Ju (h )0.1450.2200.1210.1710.117标准硬度计引入的u (h1)0.2310.1730.1730.2310.173标准硬度块稳定度引入的u (h 2)0.2310.2310.2310.2310.231标准硬度块均匀度引入的u (h3)0.2310.1150.1150.1730.05775.2 合成标准不确定度的计算输入量h和h彼此独立不相关，所以合成标准不确定度可按下式计算:u 二 J c u(h)-2 + 1 c、1丿c u(h)J2所以，对于23.6HRC标尺:u =y0.1452 + 0.4002HR 二 0.425HRc所以，对于44.8HRC标尺:u 二 0.381HRc所以，对于44.8HEC标尺:u 二 0.334HRc所以，对于92.3HEB标尺:u 二 0.408HRc所以，对于81.8HEA标尺:u 二 0.316HRc6 扩展不确定度的评定取置信概率为95%，可取包含因子k =2,则扩展不确定度可按下式计算:U 二 k uc所以，对于23.6HEC标尺：U 二 k u = 2 X 0.425 二 0.85HRc所以，对于44.8HRC标尺：U 二 k u = 2 x 0.381 0.77HRc所以，对于61.9HRC标尺：U 二 k u = 2 x 0.334 0.67HRc所以，对于92.3HEB标尺：U 二 k u = 2 x 0.408 沁 0.82HRc所以，对于81.8HRA标尺：U 二 k u = 2 x 0.316 沁 0.63HRc7校准和测量能力（CMC） 金属洛氏硬度计的CMC为:HRC 低标尺：U =0.85HRHRC 中标尺：U =0.77HRHRC 高标尺：U =0.67HRHRB 标尺：U =0.82HRHRA 标尺：U =0.63HR

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