金属布氏硬度计测量不确定度评定[2]

1. 测量方法

依据JJG150-2005《金属布氏硬度计》,采用直接测量法,用标准硬度块对布氏硬度计进行校准。

2. 数学模型

y=Hm-Hb

式中: y ——被测硬度计的示值误差HBW

Hm——硬度计示值HBW Hb——硬度块硬度值HBW

3. 方差与灵敏系数 3.1 方差由(1)式得

222

uc=u1+u2

(1)

uc(y)=c1u1(hm)+c2u2(hb)

22222

(2)

3.2 灵敏系数

将c1.c2代入(2)得:

ci=∂f/∂xic1=c(hm)=∂y/∂hm=1c2=c(hb)=∂y/∂hb=-1

(3)(4)

4. 计算分量标准不确定度

4.1 示值重复性测量引起的不确定度分量(A类评定)

选取一硬度值为HBW2.5/62.5/89.1的布氏硬度块,对布氏硬度计进行测量,测试数据如下

1n

x=∑xi=89.3HBW

ni=1

单次实验差:

s(xi)=

1

(xi-x)2≈0.6HBW ∑n

平均值的实验标准差:

u12=

s(xi)≈0.2HBW

u1(p)=u2(x1)+u2(x2)+u2(x3)+u2(x4)+u2(x5)

=(0.2)2+(1.15)2+(0.27)2+(0.27)2+(0.39)2 =1.28HBW

Urel1=1.4%

扩展不确定度

取k=2时的最佳测量能力

U1=kuc=2⨯1.4%=2.8%

选取一硬度值为HBW10/3000/204的布氏硬度块,对布氏硬度计进行测量,测试数据如下:

1n

x=∑xi=205.6HBW

ni=1

单次实验差:

s(xi)=

1

(xi-x)2≈2.6HBW ∑n

平均值的实验标准差:

u21=

s(xi)≈0.8HBW

u2(p)=u2(x1)+u2(x2)+u2(x3)+u2(x4)+u2(x5)

=(0.8)2+(1.15)2+(0.27)2+(0.27)2+(0.39)2 =2.26HBW

Urel1=1.1%

扩展不确定度

取k=2时的最佳测量能力

U2=kuc=2⨯1.1%=2.2%

选取一硬度值为HBW5/750/263的布氏硬度块,对布氏硬度计进行测量,测试数据如下

1n

x=∑xi=264.2HBW

ni=1

单次实验差:

s(xi)=

1

(xi-x)2≈2.1HBW ∑n

平均值的实验标准差:

u32=

s(xi)≈0.7HBW

u3(p)=u2(x1)+u2(x2)+u2(x3)+u2(x4)+u2(x5)

=(0.7)2+(1.15)2+(0.27)2+(0.27)2+(0.39)2 =1.86HBW

Urel1=0.7%

扩展不确定度

取k=2时的最佳测量能力

U3=kuc=2⨯0.7%=1.4% U1=kuc=2⨯1.4%=2.8%

4.2 标准硬度块不均匀度引起的不确定度分量(B类评定)

根据JJG147-2005《标准金属布氏硬度块》的规定,均匀度≤2.0%,得

u(x2)=δn-1/3=2.0/=1.15%HBW

4.3 钢球直径误差引起的不确定分量(B类评定)

根据JJG150-2005规程可知,钢球直径允差为±0.005mm,其对布氏硬度值的量值影响为0.0125%HBW。

u(x3)=0.00125/=0.27%HBW(均匀分布)

4.4 测量时估读误差引起的不确定度分量(B类评定)

在压痕轮廓清晰的前提下,检定人员的估读误差<0.2分度(0.002mm),其对布氏硬度的影响量为±0.47HBW

u(x4)=0.47/3=0.27%(均匀分布)

4.5 压痕测量装置引起的不确定度分量(B类评定)

压痕测量装置的允差为≤±0.025mm,其对布氏硬度影响量为0.67%

u(x5)=0.67/=0.39%

5. 校准和测量能力(CMC)

(均匀分布)

金属布氏硬度计(<125HBW)的CMC为:Urel=2.8%,

金属布氏硬度计(125~225)HBW的CMC为:Urel=2.2%, 金属布氏硬度计(>225HBW)的 CMC为:Urel=1.4%,

1. 测量方法

依据JJG150-2005《金属布氏硬度计》,采用直接测量法,用标准硬度块对布氏硬度计进行校准。

2. 数学模型

y=Hm-Hb

式中: y ——被测硬度计的示值误差HBW

Hm——硬度计示值HBW Hb——硬度块硬度值HBW

3. 方差与灵敏系数 3.1 方差由(1)式得

222

uc=u1+u2

(1)

uc(y)=c1u1(hm)+c2u2(hb)

22222

(2)

3.2 灵敏系数

将c1.c2代入(2)得:

ci=∂f/∂xic1=c(hm)=∂y/∂hm=1c2=c(hb)=∂y/∂hb=-1

(3)(4)

4. 计算分量标准不确定度

4.1 示值重复性测量引起的不确定度分量(A类评定)

选取一硬度值为HBW2.5/62.5/89.1的布氏硬度块,对布氏硬度计进行测量,测试数据如下

1n

x=∑xi=89.3HBW

ni=1

单次实验差:

s(xi)=

1

(xi-x)2≈0.6HBW ∑n

平均值的实验标准差:

u12=

s(xi)≈0.2HBW

u1(p)=u2(x1)+u2(x2)+u2(x3)+u2(x4)+u2(x5)

=(0.2)2+(1.15)2+(0.27)2+(0.27)2+(0.39)2 =1.28HBW

Urel1=1.4%

扩展不确定度

取k=2时的最佳测量能力

U1=kuc=2⨯1.4%=2.8%

选取一硬度值为HBW10/3000/204的布氏硬度块,对布氏硬度计进行测量,测试数据如下:

1n

x=∑xi=205.6HBW

ni=1

单次实验差:

s(xi)=

1

(xi-x)2≈2.6HBW ∑n

平均值的实验标准差:

u21=

s(xi)≈0.8HBW

u2(p)=u2(x1)+u2(x2)+u2(x3)+u2(x4)+u2(x5)

=(0.8)2+(1.15)2+(0.27)2+(0.27)2+(0.39)2 =2.26HBW

Urel1=1.1%

扩展不确定度

取k=2时的最佳测量能力

U2=kuc=2⨯1.1%=2.2%

选取一硬度值为HBW5/750/263的布氏硬度块,对布氏硬度计进行测量,测试数据如下

1n

x=∑xi=264.2HBW

ni=1

单次实验差:

s(xi)=

1

(xi-x)2≈2.1HBW ∑n

平均值的实验标准差:

u32=

s(xi)≈0.7HBW

u3(p)=u2(x1)+u2(x2)+u2(x3)+u2(x4)+u2(x5)

=(0.7)2+(1.15)2+(0.27)2+(0.27)2+(0.39)2 =1.86HBW

Urel1=0.7%

扩展不确定度

取k=2时的最佳测量能力

U3=kuc=2⨯0.7%=1.4% U1=kuc=2⨯1.4%=2.8%

4.2 标准硬度块不均匀度引起的不确定度分量(B类评定)

根据JJG147-2005《标准金属布氏硬度块》的规定,均匀度≤2.0%,得

u(x2)=δn-1/3=2.0/=1.15%HBW

4.3 钢球直径误差引起的不确定分量(B类评定)

根据JJG150-2005规程可知,钢球直径允差为±0.005mm,其对布氏硬度值的量值影响为0.0125%HBW。

u(x3)=0.00125/=0.27%HBW(均匀分布)

4.4 测量时估读误差引起的不确定度分量(B类评定)

在压痕轮廓清晰的前提下,检定人员的估读误差<0.2分度(0.002mm),其对布氏硬度的影响量为±0.47HBW

u(x4)=0.47/3=0.27%(均匀分布)

4.5 压痕测量装置引起的不确定度分量(B类评定)

压痕测量装置的允差为≤±0.025mm,其对布氏硬度影响量为0.67%

u(x5)=0.67/=0.39%

5. 校准和测量能力(CMC)

(均匀分布)

金属布氏硬度计(<125HBW)的CMC为:Urel=2.8%,

金属布氏硬度计(125~225)HBW的CMC为:Urel=2.2%, 金属布氏硬度计(>225HBW)的 CMC为:Urel=1.4%,


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