Page 57 - 理化检验-物理分册2025年第四期

尹思博，等：双引伸计式和应变计式同轴度测试仪的测量不确定度

表3 应变计式同轴度测试仪测量不确定度评定结果
Δ
Δ
Δ
Δ
u e = c u ( L 1 )+c u ( L 2 )+c u ( L 3 )+c u ( L 4 )×
22
22
22
22
4
3
1
2
试验机力值传感器最大使用范围的倍数 扩展不确定度U /%
C
100%=1.02% 。
0.04 3.1
3.2.2 测量结果的扩展不确定度 0.06 1.4
测量结果的扩展不确定度 ， 0.08 2.2
其中包含因子k=2。
行同轴度测试时，会分别使用双引伸计式和应变计
3.3 载荷为8%时同轴度的不确定度评定 式同轴度测试仪，以对比测试结果的一致性。若测
3.3.1 同轴度测试仪测量结果的不确定度u
e
试结果在允许偏差范围内具有较好的一致性，说明
e ∂ e ∂
c 1 = L = 0.933 mm -1 ， c 2 = L = 2.481 mm -1 , 两种试验机都能准确反映其同轴度水平；若二者差
∂Δ
1 ∂Δ 2 异较大，则需分析其不确定度构成是否存在明显不
e ∂ e ∂
c 3 = L =-1.016 mm ， =c 4 =-2.563 mm ，因此 同，或者试验机本身存在超差或校准过期等问题 。
-1
-1
[4]
∂Δ
3 ∂Δ L 4
u = c u ( L 1 )+c u ( L 2 )+c u ( L 3 )+c u ( L 4 )× 通常情况下，应变计式同轴度测试仪可测量多
Δ
Δ
Δ
Δ
22
22
22
22
1 e
4
3
2
100%=0.76% 。 截面、多应变片的数据，对不对中应力的空间分布掌
握更全面，能更敏感地捕捉到局部弯曲效应，从而在
3.3.2 测量结果的扩展不确定度
某些载荷点呈现相对更大的弯曲百分数。若需要进
测量结果的扩展不确定度U =k×u =1.5%，
e
C
其中包含因子k=2。 行更精确、更全面的同轴度测试，则应选择应变计式
同轴度测试仪；若需进行日常快速测试或判断同轴
4 应变计式同轴度测试仪不确定度分量 度是否大幅偏离标准，则应选择双引伸计式同轴度
评定 测试仪。
应变计式同轴度测试仪测量结果的不确定度分 在各类设备的比对试验中，还应关注随机误差
量统计结果如表 2 所示 （表中 为 3 次测量值的平 对重复性与再现性的影响。通过多次重复测试试样，
均值）。 可得到弯曲百分数随加载力的变化曲线，以及用统
计方法量化的重复性。这一过程不仅有助于判断装
表2 应变计式同轴度测试仪测量结果的不确定度分量统计结果
置本身的性能，也可反映试验机的夹具及加载力系
评定 分布
不确定度来源 不确定度u/% 统是否存在不稳定或非线性问题，从而为后续优化
类型 情况
试验流程、改进设备结构提供指导。
同轴度测试仪测量结果的
A —
复现性引入的不确定度
6 结语与建议
试验机力值控制误差引入的 u 1%
B 均匀 =
不确定度 2 3 双引伸计式与应变计式同轴度测试仪的弯曲应
数据采集系统引入的 u 0.2% 变测量范围和数据处理方法不同。采用双引伸计式
B 均匀 =
不确定度 3 3 同轴度测试仪时，应更关注引伸计的准确度、夹具对
同轴度测试仪分辨力引入的 中情况，以及材料均匀性等因素；采用应变计式同轴
B 均匀
不确定度
度测试仪时，应额外考虑多截面贴片位置、数据采
同轴度测试仪线性误差 集系统线性误差，以及每次重新安装的定位偏差等
B 均匀
引入的不确定度
因素。
温度变化引入的不确定度 B 均匀 双引伸计式同轴度测试仪的结构相对简单，可
安装位置、间隙误差和定心程 1% 直接读取数据，适合常规的试验机同轴度日常检定；
B 均匀 u =
度等因素引入的不确定度 7 3 应变计式装置布置较为复杂，但能在多个截面同步
监测弯曲应变，适合精度要求高或需要较全面分析
在试验机力值传感器最大使用范围的4%，6%，
同轴度分布的场合。引伸计、应变计和数据采集系
8%条件下，对各不确定度分量进行评定，结果如表3
统在长期使用中易受到冲击、疲劳、温度变化等因素
所示。
的影响，导致零点漂移或灵敏度波动；标准试棒也可
5 综合分析 能在频繁装夹或弯曲应力作用下发生微小变形或性
在实际使用中，许多机构在对同一台试验机进 能退化。因此，建议使用单位建立周期性校准和维
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