扭矩扳子检定装置不确定度评定

0 引言

    鉴于扭矩扳子在汽车、兵器、航空、核电、航天、造船等行业中的广泛应用，为保证扭矩扳子量值传递的准确、统一、可靠，需定期的对扭矩扳子进行检定和校准。

1 标准装置的组成和测量原理

    扭矩扳子检定装置主要由扭矩扳子检定仪( 包括: 标准扭矩传感器、稳压电源、显示仪表) 、底座和横纵向推进螺杆等组成。

    其工作原理是把扭矩扳子装在扭矩传感器上，利用纵向推进手轮使扳子产生旋转。由于扭矩传感器是固定在基座上的，所以在扭矩扳子转动作用力的作用下产生扭矩信号输出，显示仪表对输出信号进行采集处理，即时显示出当前扭矩传感器所受到的扭矩值。其中显示仪表显示的扭矩为标准扭矩值，这一扭矩与扭矩扳子显示的扭矩进行对比，可以得到其显示差值，经过计算后就确定了被检扭矩扳子的准确度等级。

2 数学模型

δ = M － Q                                          ( 1)

式中，δ为扭矩扳子的示值误差，单位Nm; M 为扭矩扳子检定装置的扭矩值，单位 Nm; Q 为扭矩扳子的扭矩值，单位 N·m。

3 不确定度的来源

    引起校准偏差的因素有人员、设备、校准方法、环境等，结合本标准装置特点，不确定度来源主要有以下几项:

    1) 标准装置重复性引入的不确定度;

    2) 扭矩扳子检定仪( 标准扭矩传感器及其带稳压电源的显示仪表) 示值误差引入的不确定度分量;

    3) 扭矩扳子检定仪显示仪表分辨力引入的不确定度分量;

    4) 扭矩扳子检定仪长期稳定性引入的不确定度分量;

    5) 扭矩扳子检定仪零点恢复引入的不确定度分量;

    6) 扭矩扳子检定仪由于温度影响引入的不确定度。

4 不确定度评定

    由于本标准装置含有多个不同量程的传感器，每个传感器的评定过程基本相同，现仅以量程为( 33 － 339) N·m 传感。

    本装置不确定度评定如下:

    1) 扭矩扳子检定装置测量重复性引入的 A 类不确定度分量:

    2) 按 B 类不确定度评定

    a． 扭矩扳子检定仪( 标准扭矩传感器及其带稳压电源的显示仪表) 示值误差引入的不确定度

    根据上级计量部门给出的检定证书，扭矩扳子检定仪( 标准扭矩传感器及其带稳压电源的显示仪表) 示值误差为± 0. 3% ，取半宽度，其概率分布为正态分布且有较高的置信概率 P = 99． 73% k = 2． 58，所以扭矩扳子检定仪引入的不确定度分量:

    e． 扭矩扳子检定仪由于温度影响引入的不确定度扭矩扳子要求的温度范围为: 10℃ ～ 30℃，实际能达到的温度范围为: ( 20 ±5) ℃，所以，扭矩扳子检定仪由于温度影响引入的不确定度分量可以忽略不计。