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液压千斤顶示值误差测量结果的不确定度评定
作者：佟炜
来源：《中国科技纵横》2016年第08期
【摘 要】液压千斤顶主要用于建设工程基承载力和工程结构预应力的力值控制，广泛应用于建筑施工领域，由于工程中对液压千斤顶安装、操作及配套设备使用不当或人为读数等原因，造成了施工中千斤顶力值误差较大，不能满足施工要求，工程质量难以保证，液压千斤顶的力值控制和测量不确定度问题日益受到重视。依据JJG621-2012《液压千斤顶》检定规程，分析了影响液压千斤顶不确定度来源，评定了液压千斤顶示值误差的不确定度。 【关键词】液压千斤顶 示值误差 不确定度 1 概述
液压千斤顶主要由千斤顶主体、油泵及相应的油路和配套的压力表组成，液压千斤顶主要用于建设工程桩基承载力和工程结构预应力的力值控制。本次不确定度评定适用于带指示装置的液压千斤顶。
（1）测量方法：依据JJG621-2012《液压千斤顶》检定规程。 （2）环境条件：温度（5～35）℃，相对湿度小于85%；
（3）测量标准：量程300kN，0.3级标准测力仪（100kN检定点处扩展不确定度U=0.3%）；
（4）被测对象：取某一液压千斤顶100 kN作为测量点，示值重复性小于2.0%； （5）测量过程：在规定的环境条件下，使用油泵对标准测力仪和千斤顶施加负荷至测量点，读取千斤顶指示器的示值，该过程连续进行3次，以3次示值的算数平均值减去标准力值，记得到该测量点试验机的示值误差。 2 数学模型与传播系数
千斤顶指示器值P与各分量的函数关系式：
式中：F为负荷；S为千斤顶活塞有效工作面积；△PR为标准测力仪引入的示值误差，△Pt为温度变化引起示值误差，△P估为压力表读数引入的误差。
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3 标准不确定度的评定 3.1标准器引入的标准不确定度
标准器引入的不确定度属于B类评定，选用0.3级的标准测力仪，标准测力仪引入的标准不确定度分量由上一级检定证书可知，U=0.3%，服从正态分布，查表可知k=2.58，根据资料，活塞面积0.010382m2，C1=96.32，在点100kN处液压千斤顶指示器示值为9.8MPa，则标准不确定度分量
3.2液压千斤顶检定重复性引入的标准不确定度
液压千斤顶检定重复性引入的标准不确定度分量可从重复性测量的数据中采用统计学的方法计算其实验标准差，作为不确定分量u2，属于A类分量。重复检定一台液压千斤顶100kN点处，得到一组数据如下 检定点（kN） 100
检定数据（MPa） 9.81 9.80 9.79 用极差法计算单次试验标准差 3.3温度变化引入的标准不确定度
温度变化引入的不确定度分量，其分布估计为均匀分布，包括室温变化和油温变化，根据检定规程要求，室温变化很小，由此引入的不确定分量可忽略；但油温变化引入不确定度分量则不可忽略。液压千斤顶检定过程中油温变化一般为（20～30）℃，取其变化量上限10℃计算，标准不确定分量
3.4压力表读数不准引入的标准不确定度
对指针类仪表要求估读到分度值的1/10，且加荷速度影响读数，估计读数误差为±0.7%，按均匀分布，其置信区间a=0.7%，因此读数不准引入的不确定度分量 u4=a/k=0.40%
3.5活塞有效工作面积不准引入的标准不确定度
估计活塞有效工作面积引入误差为±0.1%，按按均匀分布，其置信区间a=0.1%，因此读数不准引入的不确定度分量 u5=a/k=0.07%
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4 标准不确定度一览表 标准不确定度一览表
类别 符号 不确定度来源 测量结果的分布 标准不确定分量 B u1 标准器 正态 0.11% A u2 检定重复性 均匀 0.06% B u3 温度变化 均匀 0.23% B u4 压力表读数不准 均匀 0.40% B u5 活塞有效工作面积不准 均匀 0.07% 5 合成标准不确定度的评定
上述标准不确定度分量独立不相关，因此合成不确定度为： 0.48%
6 扩展不确定度
合成不确定度接近于正态分布，取包含概率p=0.95%，包含因子k=2，则扩展不确定度为 2*0.48%=0.96%
7 测量不确定度的报告与表示
千斤顶示值误差测量结果的扩展不确定度为 ， 。