金属布氏硬度计示值误差不确定度分析与评定

　　0　概述

　　金属布氏硬度计是按照JJG150-91《金属布氏硬度计》国家计量检定规程的要求开发生产的一种计量仪器,用于金属布氏硬度测量。本文根据JJF《测量不确定度评定与表示》,对金属布氏硬度计的示值误差的测量不确定度进行了分析和评定。

　　1　测量方法

　　根据JJG150-91《金属布氏硬度计》,使用中的硬度计主要是检定硬度计的示值误差。布氏硬度计的示值误差是使用标准硬度块进行校准的,而硬度块必须符合JJG147-90《金属布氏硬度块》的要求。

　　下面分析布氏硬度计10D2:100HB/10/1000/30点的示值误差的测量不确定度的评定与表示。

　　2　数学模型

　　式中,e为被检布式硬度计的示值误差;Hm为布式硬度计示值;Hb为标准硬度块硬度值。

　　3　方差与灵敏系数

　　由式(1)可得

　　式中,c1=1;c2=-1;u1、u2分别表示Hm、Hb的标准不确定度。

　　4　计算分量标准不确定度

　　4·1　硬度计示值给出的不确定度分量u1

　　4·1·1　示值变动性估算的不确定度分量u11

　　依据规程,10D2:100HB/10/1000/30点的示值变动性不大于±4%,硬度计示值变动性来源于硬度计本身测量的重复性和标准硬度块的均匀性两个因素,其中标准硬度块10D2:100HB/10/1000/30点的硬度块的均匀性±2%,显然硬度块的均匀性在硬度计的变动性中起了主要的作用,由于下面硬度块的不确定度也将考虑硬度块这个因素的影响,为避免重复,现将均匀性的影响从硬度计示值变动性扣除,得到硬度计的实际重复性为:

　　测量次数为n=5,这里,采用极差法估算出相应的标准偏差和标准不确定度。

　　4·1·2　示值读数误差得不确定度分量u12

　　在金属布氏硬度中,示值读数误差是一项重要的误差来源,根据规程JJG150-91《金属布氏硬度计》的要求,测量装置为读数显微镜,分度值为0·01mm,则示值读数误差为0·01mm。压线误差为2×0·01=0·141mm,故:读数误差为0·017mm,且均匀分布:

　　4·2　标准硬度块不确定度分量u2

　　4·2·1　定度标准硬度块的标准硬度计引起的不确定度分量u21

　　标准金属布氏硬度块是采用标准布氏硬度计定度的,根据JJG147-90《金属布氏硬度块》,在10D2:100HB/10/1000/30点的硬度范围,标准硬度计的误差为0·5%。该误差为均匀分布,

　　u21的评估可视为有很高的可靠性,故:ν21=∞