落锤式冲击试验机测量不确定度评定

落锤式冲击试验机校准结果的测量不确定度评定
一、概述
1.检定依据
JJG1445-2014《落锤式冲击试验机校准规范》。

2.检定环境
温度（10～35）℃，
3.测量标准
a)电子天平，TC30KH ，最大允许误差不超过±1g ，
b ）钢卷尺，5m ，最大允许误差不超过±1mm ，
c ）速度测量装置，（1～10）m/s ，最大允许误差不超过±0.5%。

4.被检对象
非金属落锤式冲击试验机。

5.校准方法
5.1在规定条件下，用电子天平直接测量落锤质量，重复测量3次，取3次测量的算术平均值作为落锤质量m ；
5.2在规定条件下，用钢卷尺直接测量跌落高度，重复测量3次，取3次测量的算术平均值作为跌落高度h ；
5.3在规定条件下，用速度测量装置测量落锤接近冲击点时的冲击速度，重复测量3次，取3次测量的算术平均值作为落锤冲击速度v 。

6.评定结果的使用
符合上述条件的测量结果，一般可参照使用本不确定度的评定方法。

二、数学模型
依据上面的测量方法，得到如下数学模型：
1.落锤质量 n m m n i i ∑==
1
2.跌落高度 n h h n i i
∑==1
3.落锤冲击速度
n v v n i i
∑==1
4.能量损失
h
g v 212
-=η
三、标准不确定度分量的计算
1、落锤质量m 的标准不确定度分量)(m u 评定
)(m u 的标准不确定度主要来源于两个方面，其一是电子天平不准确引入的不确定度分量u δm ，其二是落锤质量测量重复性引入的不确定度分量u Rm 。

1.1由电子天平不准确引入的不确定度分量u δm ；
采用B 类方法评定，已知电子天平的最大允许误差为±1.0g ，故半宽为1.0g ，服从均匀分布，包含因子3=k ；因此：u δm =3
0.1g =0.58g 1.2落锤质量测量重复性引入的不确定度分量u Rm ；
采用A 类方法进行评定，用电子天平在重复性条件下，对一3kg 落锤连续进行3次测量，得到实测值的测量列：测得值为3000g ，3001g ，3002g ，极差R =（3002-3000）g=2g ，估计服从正态分布，则单次测量结果的实验标准差s ： s ==C
R 2/1.69=1.2g 实际测量中测量3次，因此u Rm ===3
s 0.69g 1.3合成标准不确定度)(m u c 的评定
)(m u c =22Rm m u u +δ=0.9g
2、跌落高度h 的标准不确定度分量)(h u 评定
)(h u 的标准不确定度主要来源于两个方面，其一是钢卷尺不准确引入的不确定度分量u δh ，其二是跌落高度测量重复性引入的不确定度分量u Rh 。

2.1由钢卷尺不准确引入的不确定度分量u δh ；
采用B 类方法评定，已知钢卷尺的最大允许误差为±1.0mm ，故半宽为1.0mm ，服从均匀分布，包含因子3=k ；因此：u δh =3
0.1mm =0.58mm
1.2钢卷尺测量重复性引入的不确定度分量u Rh ；
采用A 类方法进行评定，用钢卷尺在重复性条件下，连续进行3次测量，得到实测值的测量列：测得值为1500mm ，1501mm ，1502mm ，极差R =（1502-1500）mm=2mm ，估计服从正态分布，则单次测量结果的实验标准差s ： s ==C
R 2/1.69=1.2mm 实际测量中测量3次，因此u Rh ===3
s 0.69mm 1.3合成标准不确定度)(h u c 的评定
)(h u c =22Rh h u u +δ=0.9mm
3、落锤冲击速度v 的标准不确定度分量)(νu 评定
)(νu 的标准不确定度主要来源于两个方面，其一是冲击速度测量重复性引入的不确定度分量u Rv ，其二是速度测量装置不准确引入的不确定度分量u δv 。

3.1由速度测量装置测量重复性引入的不确定度分量u Rv ；
采用A 类方法进行评定，用速度测量装置在重复性条件下，连续进行3次测量，得到实测值的测量列：测得值为5.40m/s ，5.41m/s ，5.41m/s ，极差R =
（5.41-5.40）m/s=0.01m/s ，估计服从正态分布，则单次测量结果的实验标准差s ： s ==C
R 0.01/1.69=0.0059m/s 实际测量中测量3次，因此u Rm ===3
s 0.0034m/s 3.2由速度测量装置不准确引入的不确定度分量u δv ；
采用B 类方法评定，已知速度测量装置的最大允许误差为±1%v ，
v =5.41m/s,故半宽为0.0541m/s,，服从均匀分布，包含因子3=k ；
因此：u δv =
3
0.0541m/s =0.0312m/s, 3.3合成标准不确定度)(v u c 的评定
)(v u c =22Rv v u u +δ=0.03m/s 。

四、能量损失η的标准合成不确定度)(ηc u 评定
由公式：h
g v 212
-=η得 灵敏系数为：
C 1,η=∂∂=
v η-h g v =-501
.18.941.5⨯=-0.037m/s, C 2,η=∂∂=h
η 222h g v =22501.18.9241.5⨯⨯=0.66m -1 所以η的标准合成不确定度)(ηc u 为:
)(ηc u =)()(22,222,1h u c v u c ηη+=1.16%
五、扩展不确定度的评定
取包含因子k=2
扩展不确定度为：U =k ×)(ηc u =2×1.16%=2.4%
六、测量不确定度报告
本次测量扩展不确定度表达如下： U =2.4% （k =2）。