国外标准中洛氏硬度值测量不确定度的评定方法对比与分析(2)

国外标准中洛氏硬度值测量不确定度的评定方法对比与分析

52　　　　　　　　　　　　　　　　物理测试　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第24卷

下式计算:

uMeas=

Rep&NU(Material)+uReprod+uResol+uMach

2

2

2

2

uRep&NU(Rel.Block);②压痕深度测量仪器分辨力产

生的不确定度uResol;③标准块示值的标准不确定度

uRe.fBlk

kRe.fBlk

　　以上3个公式中:　　uRepeat———由硬度计重复性产生的不确定度;　　uReprod———由硬度计复现性产生的不确定度;　　uResol———压痕测深装置分辨力引起的不确定度;

　　uMach———校验硬度计“误差”产生的不确定度;　　Repeat———根据测量平均值的硬度计重复性引起的不确定度;　uRep&NU(材料)———由于硬度计重复性和材料不均匀复合引起的不确定度;在uRep&NU中加上名称(材料)表明不确定度是针对具体材料的硬度测量而言。　　对于多次测量的平均值,标准不确定度的分量Repeat是标准不确定度uRepeat除以硬度测量次数的平方根所得的值,即:　　　　Repeat=

T

　　　　uRe.fBlk=

22

　　uMach=2Rep&NU(Rel.Block)+uResol+uRe.fBlk　　当用平均测量值表示材料测量不确定度时,在

试样适当的位置做足够次数的测量十分重要。　　以上3种情况扩展不确定度UMeas均根据下式计算:

　　　　UMeas=kuMeas+ABS(B)示例:

　　在一个产品上进行6次洛氏硬度测量作为该产品的硬度值。硬度值用分辨力0.5HRC的表盘显示。

　　:3331.5、32、31、32.5,　　计算合成标准不确定度uMeas的公式为:　uMeas=

Rep&NU(Material)+uReprod+uResol+uMach

2

2

2

2

式中:

　　uRepeat———式计算:

　　　　uRep&NU=

T

　　　　STDEV(H1,H2,…,Hn)=22　　　　

n-1

　　31.92HRC的硬度接近HRC标尺的低范围。在HRC标尺的低范围间接检验报告为UMach=0.8HRC“,误差”为-0.3HRC。因此:　　uRep&NU(Material)=　　nT是用于平均的试验单值的次数。　　uReprod———洛氏硬度计复现性产生的不确定度,是定期对洛氏硬度计检查的结果,用各时期各组检测结果的平均值M1～Mn的标准偏差计算:　　　　uReprod=STDEV(M1,M2,…,Mn)　　　　STDEV(M1,M2,…,Mn)=22

n-1

　　　　uRep&NU(Material)=0.300HRC

　　对此例,如果对硬度计监测持续了很长时间,以每组值为一个数据求出标准偏差,在C标尺低硬度范围得到uReprod=0.21HRC。其它不确定度组分计算如下:　　　　uResol=　　　　uMach=

=0.144HRC=-0.4HRC2

　　uResol———洛氏硬度计压痕测深仪器分辨力产生的不确定度,通常当分辨力r低于0.5个洛氏硬度单位时,对测量不确定度趋于明显,按矩形分布考虑,计算公式如下:

　　　　uResol==

　　　　uMeas=3002+0.212+0.1442+0.42=　　　　　　　0.561HRC　　对本产品洛氏硬度测量的平均值,由于B=-0.3HRC,UMeas=(2×0.561)+ABS(-0.3),即UMeas=1.42HRC。

　　uMach———测定洛氏硬度计“误差”时的不确定

度。由于硬度计是采用间接的方式进行校验的,因此硬度计的误差与标准块示值有关,包括:①硬度计重复性与标准块不均匀性复合产生的不确定度

3　对比与分析

　　对金属洛氏硬度试验方法国际标准ISO/DIS

国外标准中洛氏硬度值测量不确定度的评定方法对比与分析

第1期　　　　　　　　　李久林等:国外标准中洛氏硬度值测量不确定度的评定方法对比与分析　　　　　53

6508:1和美国ASTM标准E18中关于洛氏硬度测

量值不确定度的评定方法比较可以看出,在总的方面是一致的,但对于影响合成不确定度的各分量有不同考虑。现分析如下。311　洛氏硬度计校准方式

　　针对硬度试验的特点,对于洛氏硬度计分直接校准和间接校准两种方法,直接校准中主要是检查试验力、压头和压痕深度测量装置,间接校准是用标准块检查硬度计,反映的是整个试验系统的综合误差。由于在考虑不确定度分量时要包括所有单项偏差的来源,比较困难,而间接校验则可反映各分量的综合影响。因此对于测量的洛氏硬度值,ISO和ASTM标准中均以硬度计进行间接校准的方式考虑各不确定度分量。即检定中用二等标准硬度块校验硬度计,用测量平均值和标准值之差作为硬度计的误差,在标准中给出硬度计允许的误差范围。312　评定不确定度的种类　　从结构上讲,ISO6508中将洛氏硬度试验分成3个标准,即试验方法、的标定三部分,而这三方面内容洛氏硬度测量值不确定度的内容。对于试验室,直接相关的是评定洛氏硬度测量值不确定度的方法。313　计算方法　　根据所考虑到的各个不确定度分量,ISO6508/DIS和ASTME18均采用方根和法计算合成不确定度,扩展不确定度用合成不确定度乘以包含因子(k=2)得到,相应于95%的置信水平。314　修正方法　　在ISO/DIS650821中,计算洛氏硬度测量值采用两种方法,即无偏差法和偏差修正法。在无偏差法中,对于相应标尺,用标准规定的洛氏硬度计最大允许误差计算此项不确定度分量;对于偏差修正法,使用硬度计系统偏差,即测得的平均值与标准块值之差作为此项不确定度分量。ASTM标准中使用的方法与ISO标准中偏差修正法相同,即将硬度计的测量偏差绝对值加入扩展不确定度中。315　计算洛氏硬度测量不确定度的分量　　在ISO/DIS650821中,针对偏差修正法,对洛氏硬度测量值合成标准不确定度的计算中归纳了5个分量,在ASTME18标准中,计算合成标准不确定度时归纳了4个分量,分析如下。　　(1)洛氏标准硬度块的不确定度

　　按照计量传递程序,标准硬度块的硬度值是用标准硬度计标定的,其硬度值仍受到标准硬度计的误差和稳定性、压痕深度测量仪器等影响,因此在相应标准中要给出洛氏硬度标准块的不确定度。在ISO/DIS650821中给出的是标准块的扩展不确定度,在计算中使用的是标准硬度块的合成不确定度uCRM。对于洛氏标准硬度块的不确定度,ASTME18没有单独作为一项考虑,而是在确定洛氏硬度计误差不确定度时,作为用洛氏硬度标准块校准硬度计时不确定度的一个分项考虑。

　　(2)用洛氏硬度标准块校准硬度计时的不确定度

　　ISO/DIS650821中用uH表示,用标准硬度块多次测量数据的标准偏差计算。此分量与ASTME18uMach相应,但E18,即,相当于ISO/DIS650821中公式给出的uH与uCRM的总和。但在此分量中ISO/DIS650821没有包括校准硬度计中压痕测深仪器分辨力产生的不确定度。

　　(3)测定试样硬度值的标准不确定度

　　ISO/DIS650821中用ux表示,在试样上测量多点硬度值,求出标准偏差后计算试样的标准不确定度。此项分量与ASTME18的uRep&NU(材料)相应,实际上是硬度计重复性及材料均匀性复合产生的不确定度,即在相同试验条件下以试样连续几次测量的平均值为依据确定的此项分量,反映的是硬度计稳定性和试验材料均匀性的综合影响。

　　(4)压痕测深仪器分辨力引起的标准不确定度　　在ISO/DIS650821中,测量试样的洛氏硬度时压痕测深仪器分辨力产生的标准不确定度符号为ums,分辨力用压入深度表示。此项分量与ASTME18中uResol相应,但分辨力用洛氏硬度表示,而不是ISO/DIS650821公式中给出的压入深度。在确定

此分量时都是按均匀分布计算的。

　　(5)洛氏硬度计复现性引起的标准不确定度　　在A …… 此处隐藏：2870字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……