弹击拉簧刚度、力值、长度对回弹仪测量结果不确定度影响的分析

弹击拉簧刚度、力值、长度对回弹仪测
量结果不确定度影响的分析1概述
回弹仪广泛应用于建筑、交通、公路等行业混凝土、砂浆、砖抗压强度的检测领域，回弹仪是一个多参数指标的计量器具，其检定周期为半年，由此可知其测量的准确度直接影响工程的质量。

因此，做好回弹仪测量结果不确定度评定分析意义重大，本文主要从弹击拉簧刚度、力值、长度三个方面来分析回弹仪的测量结果不确定度。

关键词：刚度、力值、长度、回弹仪、不确定度
1.1测量依据：JJG817-2011《回弹仪检定规程》
1.2计量标准：主要计量校准设备为回弹仪检定器，专用砝码，游标卡尺，双向测力计，半径样板，回弹仪专用钢砧等，其具体技术参数如表1所示。

1.3被测主要参量（见表2）：
表2 被测主要参量
2弹击拉簧刚度
2.1测量方法：
按照规程要求将回弹仪的三联件拉簧座、拉簧、弹击锤从机芯中取出，将拉簧座安装在回弹仪拉簧检定仪上，把横架游标调整到专用尺零位，分别添加不同质量（2kg、4kg、6kg）的砝码，，读取专用尺上相应的拉伸长度、、，根据规程公式计算弹击拉簧刚度的平均值
×（1）
式中：（i=1.2.3）分别加砝码2kg，4kg，6kg，在专用尺上读数取的相应拉簧拉伸长度，g为检定地点的重力加速度。

调整弹击拉簧角度，按照上述的检定方法，重复测量3次，得 ,取三次的平均值为该弹击拉簧的刚度
（2）
2.2数学模型：
（3）
式中：——拉伸砝码质量（kg）
——拉簧拉伸长度（m）
由（3）式，且为常数，得：
（4）
式中：——的不确定度
——的不确定度
——的不确定度
2.3评定标准不确定度
2.3.1标准拉伸砝码质量的不确定度分量
砝码误差为：0.006kg，均匀分布，得：
2.3.2拉伸长度测量的不确定度分量
（1）专用尺误差引入的不确定度分量
专用标尺误差为0.1mm，取均匀分布，将mm转换成m有：
（2）专用尺读数引入的不确定度分量
专用标尺分度值为1mm，以佑读到1/10，取均匀分布，将mm转换成m有：
（3）拉伸长度测量估算的不确定度分量
2.3.3测量重复性的不确定度分量
由重复性试验计算得出s=2.71N/m
测量重复性的不确定度分量
2.4合成标准不确定度
2.4.1主要指标不确定度一览表（见表3）
表3弹击拉簧刚度标准不确定度一览表
标准不确定分量标准不确定度值
, 通过计算得出： N/m
2.4.2扩展不确定度
N/m，
取U=6.0 N/m，
3指针摩擦力
3.1测量方法
卸去机壳上刻度尺，用双向测力计测量指针摩擦力。

3.2数学模型
依据上述，建立下式为数学模型：
（5）
式中：
——回弹仪指针摩擦力
——回弹仪指针摩擦力的测力计测量值
3.3方差和灵敏系数
3.3.1方差
由（5）式，得：
（6）
3.3.2灵敏系数
3.4标准不确定度一览表
表4指针摩擦力标准不确定度一览表
标准不确定分量
标准不确定度值
3.5计算分量标准不确定度
3.5.1由双向测力计误差计算的不确定度分量
双向测力计的示值允差为：±2.0%，即：±0.04，均匀分布，所以：
3.5.2 由双向测力计读数误差估算的不确定度分量
双向测力计的分度值为：
，估读到±0.2分度，均匀分布，所以：
3.5.3 测量重复性估算的不确定度分量
对 进行重复试验10次，测量结果见表6：
表5对 进行重复试验的结果
1
单次测量结果的标准差一般不大于0.02 ，取单次测量结果的标准差为
0.02 计算，在实际的检定过程中，通常取三次测量值的平均值作为测量结果，
故：
3.6合成标准不确定度
3.7扩展不确定度
4长度测量
4.1测量方法
用半径样板光隙法检测回弹仪弹击杆端部球面半径，用游标卡尺直接测量指针长度、弹击拉簧工作长度、弹击拉簧拉伸长度等长度量，在这里列举指针长度作为评定。

4.2 数学模型
（7）
式中：
：被测量长度（mm）
：指针水平投影总长度（mm）
：示值刻线至指针块边缘的距离（mm）
4.3方差与灵敏系数
4.3.1 方差
由（7）式得：
（8）
4.3.2 灵敏系数
4.4标准不确定度一览表
表6长度测量标准不确定度一览表
标准不确定分量
标准不确定度值
4.5计算分量标准不确定度
4.5.1 由游戏标卡尺不确定度估算的不确定度分量 游标卡尺的示值允差为：±0.02mm，均匀分布，所以：
4.5.2测量重复性估算的不确定度分量
取一被测量 （以指针长度为例）进行重复试验10次，： 指针长度 进行重复试验的结果（mm ）
=0.02mm
单次测量结果的标准差一般不大于0.02mm，取单次测量结果的标准差为
0.02mm计算，在实际的检定过程中，通常取三次测量值的平均值作为测量结果，故：
4.6合成标准不确定度
4.7扩展不确定度
因此有：
弹击拉簧刚度：，；
指针摩擦力：，
长度：，
5、小结
本文通过弹击拉簧刚度、力值、长度三个方面详细分析回弹仪的测量结果不确定度，可知该方法满足规程的要求，测量数据和测量结果不确定度准确可靠。

参考文献
[1] JJG817-2011<<回弹仪检定规程>>
[2] JJF1059.1-2012<<测量不确定度评定与评定>>。