硬度测量

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硬度测量范文第1篇

陕西省产品质量监督检验研究院陕西西安710048

摘要 在物理量测量结果中，通常会出现不确定度，所谓不确定度是指由于存在测量误差，不能准确确定被测量值的程度，也就是说，不确定度代表着测量结果的可信赖程度。在报告物理量测量结果时，给出不确定度的作用主要表现为便于使用它的人评定可靠性，同时增强测量结果的可比性。本文从洛氏硬度测量的角度进行阐述，同时对金属材料洛氏硬度不确定度评定方法进行分析，为评定金属材料落实硬度的不确定度提供参考。

关键词 不确定度；标准偏差；硬度测量

1 概述

测量对象：选择材质为45 钢的钢板；

检测设备：TH300 自动数显洛氏硬度计；

检测环境：室温为23.5益，相对湿度为55%；

检测过程：按照GB/T 230.1 - 2009《金属材料洛氏硬度试验试验方法》的相关要求，先用硬度水平为48.2HRC 的标准硬度块检测硬度计，在硬度块上选择5 点测定其洛氏硬度值，当硬度计正常运行后，再测定试样的洛氏硬度，测定5 点硬度值。

2 数学模型和不确定度分项的评定

2.1 测量标准物质时硬度试验机的不确定度

2.1.1 在整个试验面上，使用标准硬度块均匀分布地压出5 个相应的压痕，分别测定其硬度值，试验结果如下表所示：

2.1.2 单次试验标准偏差

评定选择A 类方法

在评定过程中，按照JJF1059—2012 推荐的极差法进行计算，相应的计算公式如下所示：

其中：

R 为测量结果中的最大值与最小值之差；

C 为极差系数（当n=5 时极差系数C=2.33）。

将R=48.2-47.9=0.3HRC、C=2.33 代入上述公式，

2.1.3 测量标准物质时硬度试验机的不确定度

对标准物质进行测量时，硬度实验机的不确定度选择5 次测量值的平均值，为

2.2 试样测量重复性的标准不确定度ux

2.2.2 测量试样的标准偏差

在测量试样的过程中，采用极差法对测量结果的标准偏差进行处理，当n=5 时，极差系数C=为2.33，将R=0.40HRC 带入下列公式为

2.2.3 评定试样测量重复性标准不确定度对单次测量标准的不确定度进行评定：

2.3 评定标准硬度块的标准不确定度uCRM根据GB/T 230.3-2012 规定，将rrel 定为1.0%、HCMR=48.2HRC带入下列公式：

整理uCRM=0.1703。

2.4 评定标准不确定度uE

在硬度计误差允许的情况下，按照GB/ 230.2-2012 的相关要求，洛氏硬度的允许误差Erel 为1.5HRC

2.5 评定压痕测量分辨力的标准不确定度ums

在测量过程中，测量装置的测压痕分辨率为啄ms=0.1HRC。

3 评定合成标准不确定度

3.1 灵敏系数

通过上述分析，汇总各标准不确定度分项，如下表所示：

3.2 计算合成标准不确定度uc

在计算合成标准不确定度时，将输入量看成彼此相互独立的，同时按照下式对标准不确定度进行合成处理：

4 评定扩展不确定度

置信概率P、包含因子k 分别取95豫和2，那么扩展不确定度U95为

5 测量结果

参考文献

[1]GB/T8170-2008,数值修约规则与极限数值的表示和判定[S].

[2]GB/T230.1-2009,金属材料洛氏硬度试验第1 部分：试验方法[S].

硬度测量范文第2篇

资料与方法

一、研究对象

1. 正视组：收集2004年5月至2004年11月在本中心门诊检查的正常志愿者 121 例199 眼，年龄（18～69）岁，平均（35.74± 11.75）岁，屈光度+0.5D～-0.5D。

2. 近视组：收集2004年3月至2004年6月在本中心门诊与准分子激光治疗部诊治的近视患者81例159眼，年龄13岁～63岁，平均（26.12±6.98）岁，屈光度-1.00～-22.00D,平均屈光度为（-5.93± 3.74）D。

3. 入选标准：所有入选正视组者裸眼视力均≥1.0，所有入选近视组者矫正视力均≥0.8。所有入选者均无眼部刺激症状、无外伤史、眼球手术史、干眼症、角膜接触镜配戴史及糖尿病史；裂隙灯检查眼前段无异常；散瞳后用70D 前置镜检查眼底无异常。

二、OCT 中央角膜厚度测量

采用美国 Carl Zeiss 公司生产的Zeiss-Hu-mphrey 光学相干断层扫描仪（OCT3）进行中央角膜厚度检查。OCT3 的轴向分辨率≤ 10μm，横向分辨率为 20μm，每幅断层图像轴向扫描组数为 128，每组轴向扫描有1024个数据点，所以每幅图像的扫描像素为 131072（128×1024）。进行角膜厚度测量时，扫描线长度设置为3mm，行水平及垂直扫描；扫描方向为水平扫描从左至右，垂直扫描从上至下。受检查在正常瞳孔状态下进行检查。取坐位，下颌置于下颌托上，调整眼部位置，采用内注视的方法，即让患者注视镜头内的注视点。在红色背景光下，患者可看到瞄准光的扫描方向，检查者也可通过监视屏了解患者的注视情况以及扫描情况。扫描时，将水平或垂直扫描线的中点经过瞳孔中央，以确保扫描部位位于角膜中央。OCT显示器在1.9s内显示扫描图像，将水平及垂直扫描成像质量好的图像各3 张储存于计算机。采用 OCT3自带分析程序Scan Profile分析图像。选择扫描线经中央角膜的图像进行角膜厚度测量。

三、Goldmann 压平眼压计眼压测量：采用瑞士 Haag-Streit 公司生产的 T900 型 Goldmann 压平眼压计测量眼压。

四、统计学方法

采用 SPSS11.5 统计软件。正视组和近视组的CCT 值及眼压值的比较采用独立样本 T 检验；采用相关与回归分析近视组的眼压与屈光度的关系，以及正视组、近视组的CCT 与眼压关系。

结果

一、正视组和近视组中央角膜厚度值、眼压值的比较

正视组 121 例 199 眼的 CCT 平均值为（525.05± 32.83）μm,95% 置信区间为（520.46,529.64）μm;Goldmann 压平眼压的均值为（12.91 ± 2.26）mmHg，95% 置信区间为（12.59,13.23）mmHg。近视组81例159眼的CCT平均值为（524.85± 29.76）μm,95% 置信区间为（520.19,529.51）μm；Goldmann 压平眼压的均值为（14.23 ± 2.54）mmHg，95% 置信区间为（13.84,14.63）mmHg。进一步将近视组按屈光度（等效球镜）分为低度近视组（-0.50～-3.00D）、中度近视组（-3.25～-6.00D）、高度近视组（>-6.00D）三组.各组分别的 CCT 值和 Goldmann 压平眼压测量值与正视组进行比较(表1),结果表明,高度近视组的角膜较薄,随着屈光度的加深,眼压呈升高的趋势。

二、屈光度与眼压关系

对近视组的屈光度与 Goldmann 压平眼压进行相关分析，结果为r=-0.296，P<0.001；控制年龄、性别、中央角膜厚度等因素后，对屈光度与眼压进行相关分析，r=-0.394，P<0.001。上述结果表明，眼压与屈光度呈负相关。即近视度数越大，眼压越高。对近视组年龄、性别、屈光度、CCT 与眼压进行多因素逐步回归分析，屈光度、CCT 进入回归方程，回归方程为：IOPG=-0.247 ×屈光度 +0.035 × CCT-5.387回归方程的 F=25.707，P<0.001，即回归方程有意义；屈光度在回归方程中的斜率 K=-0.247，t=-5.229，P<0.001。根据回归方程可知：屈光度数每增加 -4.05D，眼内升高 1mmHg。

三、中央角膜厚度与眼压的关系

1. 正视组 CCT 与眼压的关系：对正视组的眼压与 CCT 进行相关分析，r=0.317，P<0.001;对两者进行回归分析，F=21.991,P<0.001,回归方程为：IOPG=0.022 × CCT+1.437回归方程的斜率 K=0.022,t=4.689,P<0.001。回归方程表述为 C C T 每偏离正常值 4 5 . 4 5 μm ，Goldmann 眼压测量值偏差1mmHg。由此获得的眼压校正公式为：IOP（校正）=IOPG+（525-CCT）/34.48(mmHg)

2. 近视组 CCT 与眼压的关系：对近视组的眼压与 CCT 进行相关分析，r=0.341，p＜ 0.001；对两者进行回归分析，F=21.617，P ＜ 0.001，得回归方程：IOPG=0.029 × CCT-1.024回归方程的斜率K=0.029，t=4.541，p＜0.001。回归方程表述为 CCT 每偏离正常值 34.48/μm，Goldmann 眼压测量值偏差 1mmHg。眼压校正公式为：IOP（校正）=IOPG+（525-CCT）/34.48（m m H g ）

讨论

一、中央角膜厚度与屈光度的关系

屈光度与CCT的关系，存在一定的争议。李镜海[4]的研究认为随着屈光度的增加，CCT逐渐变薄。杨斌等[5]发现近视屈光度每加 -1.0D，颞下象限角膜变薄 0.935μm。陆建国的研究则表明[6]，CCT 的改变与近视的类型有关，屈光性近视的CCT随屈光度的增加而变薄，轴性近视则无此倾向；Chang[7]认为轴性近视的角膜随屈光度的增加而变薄。在本研究中，低、中度近视者CCT与正视者无显著性差异，而高度近视眼的CCT较薄。回归分析提示屈光度每增加 -1.0D,CCT 变薄 1.40μm。

二、眼压与屈光度的关系

许多研究表明，近视患者的眼压较正常人高。David等[8]的研究发现，眼压随屈光度的增加而逐渐升高。在Nomura[9]的研究中，远视组、正视组、低度近视组、中度近视组的眼压分别为12.6mmHg、12.9mmHg、13.1mmHg、14.0mmHg,随着近视屈光度的加重，眼压也升高。Edwards等[10]对儿童的一项前瞻性研究发现，当儿童发生近视时，眼压出现突然升高的现象，而正视儿童的眼压则无此改变。本研究近视组的眼压较正常人高，眼压与屈光度相关，屈光度每增加 -4.05D，眼内压随之增加 1mmHg。传统的观念认为高度近视眼的巩膜薄弱、硬度低，可能存在测量眼压低估的现象。Goldmann 压平眼压计受巩膜的硬度影响极小，但最近有研究认为，随年龄的增加角膜的机械抵抗性发生改变，并可能影响眼压的测量[11]。近视眼的角膜机械抵抗性是否与正常人不一致；屈光度对眼压的影响是测量上的误差造成的，抑或随着近视的加深确有眼内压升高？均有待于进一步的研究。

三、CCT 对眼压测量值的影响

硬度测量范文第3篇

【关键词】 长度测量 计量 准确度 影响因素

引言

长度测量过程，因为各个特性与参数的不同，会出现不同的测量结果，有些接近真值，而有些则相差大些。但根据不同的工程需要，这些不同程度的测量值均满足了人们长度测量的需求，并可认为所测量的结果是正确的。而为了更好的表现物体的长度物理特性，提高其长度测量准确度，这样可有效提高工程应用水平，使得实验计算更加接近理论值。知其然，而不追求知其所以然，则很难找到影响长度测量准确度的因素。因此，从事长度计量核对工作的同仁们，有必要的结合自己的工作内容，有针对性的总结影响长度准确度的主要因素，可为我国的长度计量工作进一步添砖加瓦，为工程的应用提供的有力的后勤保障。

通过学习和工作经验总结得知，影响长度测量准确度的主要因素主要有测量误差、计量仪器的选用、测量方法、被测对象的结构特性、以及计量定位方式、测量的环境条件等[1]。本文就这几点分别阐述其影响的特征，以及提高长度测量准确度的方法建议，供从事相类似工作的同行们一定的技术参考。

1. 测量误差对测量结果的影响

测量时，造成长度测量误差的主要因素：误读、误算、视差、刻度误差、磨耗误差、接触力误差、挠曲误差、余弦误差、阿贝 （Abbe） 误差、热变形误差等。这些误差一般属于系统误差，在测量过程是不变的，有些是可以预测和修正或调整减少的。其中误读常发生在游标尺、分厘卡等量具。游标尺刻度易造成误读一个最小读数，如在10.00 mm处常误读成10.02 mm或9.98 mm。分厘卡刻度易造成误读一个螺距的大小，如在10.20 mm常误读成10.70 mm或9.70 mm。误算常在计算错误或输入错误数据时所发生。视差常在读取测量值的方向不同或刻度面不在同一平面时所发生，两刻度面相差约在0.3～0.4 mm之间，若读取尺寸在非垂直于刻度面时，即会产生误差量。将游尺的刻划设计成与本尺的刻划等高或接近等高，（游尺刻划有圆弧形形成与本尺刻划几近等高，游尺为凹V形且本尺为凸V形，形成两刻划等高等方法，可在一定程度上有效减少此类误差，并在一定程度上提高了长度测量的准确度[2]。

2. 计量仪器的选用与测量处理方法对测量结果的影响

2.1计量仪器的选择原则

对于计量检定或校准，在检定规程或规范中对所采用的计量标准器具的名称、规格和准确度等级有明确规定。对于长度测量，计量器具的选择按以下原则：

2.1.1准确度原则。所选计量器具的准确度和测量范围，必须满足被测对象的要求。

2.1.2经济原则。在保证测量不确定度的前提下，应考虑计量器具的经济性，包括计量器具的价值及使用寿命、操作方便性、设备的维护保养、使用的环境条件和计量人员的技术水平等。

2.1.3被测对象特征。根据被测对象的大小选择合适测量范围的计量器具。根据被测件材质、形状、表面粗糙度等进行合理的选择。如对于很粗糙的表面不宜用高精度计量器具测量。对于簿壁或材质较软的被测对象，用光学法、电磁法等无测力或测力很小的方法测量。

2.1.4被测件数量。批量大的用气动量仪、电子量规等专用量具；少量或单件选用通用计量器具。

2.2计量仪器准确度等级的选择标准

选择计量器具准确度等级时，取决于计量器具在测量方法中对测量结果不确定度U的贡献。一般情况下，U≤1/3T。T为测量对象的公差值（最大允许误差）。在分析计量仪器对测量结果不确定度U的影响时，首先要看采用什么测量方法，在该方法中计量仪器示值误差测量结果的不确定度所起的作用。

例如，采用100 mm 4等量块以比较法测量某一精密工件的尺寸时，如测量结果加上量块的修正量，量块引起的标准不确定度u=U量块/k=0.4/2.6=0.15二器=0.15μm。式中U量块是100mm 4等量块尺寸测量结果的扩展不确定度（其数值0.4μm从量块检定规程中查出）；k是扩展因子（从量块证书中得到）。同样方法测量，但测量结果不加上量块修正量，量块引起的标准不确定度u=te/k=0.6/1=0.6μm。式中的te是1级（4等量块应符合1、2级量块的要求）量块标称长度的极限偏差（0.6μm从量块检定规程或标准中查出）；k是扩展因子，其概率分布视为两点分布k=1。由此可知，即使选择相同的计量器具，采用相同的测量方法，计算处理的方法不一样，计量器具对测量结果不确定度的影响是不一样的。

在分析测量结果的不确定度时，一般情况下，如直接测量，测量结果加上计量器具示值检定或校准结果的修正量的（如量块的实际尺寸），由计量器具引起的测量结果的标准不确定度u可引用该计量器具检定或校准证书上给出的U和k值，则u=U/k。在长度测量中大部分计量器具的示值是无法修正的（如千分尺测量工件的尺寸），由计量器具引起的测量结果的标准不确定度可引用该计量器具最大允许示值误差（即MPE，该值可从检定规程或标准中查到），按式u=MPE/k。对于量仪（如千分尺、千分表、工具显微镜等）一般取k=1.732（其概率分布视作均匀分布）；对于单值量具（如按级使用的量块、直角尺等）一般取k=1（其概率分布视作两点分布）。

3. 被测对象特征与测量环境对测量结果的影响

3.1被测对象特性因素

长度测量的被测对象主要指在技术测量中的几何量，包括长度、角度、表面粗糙度及形位公差等。由于几何量的种类繁多、形状样式多种，其表现出的物理特点都相差不齐，对长度测量的影响均有所不同。因此，有必要对被测对象的结构特性、参数的定义以及标杆等加以研究和熟悉，才能有效提高长度测量准确度。

3.2测量环境条件因素

测量时受环境或场地之不同，可能造成的误差有热变形误差和随机误差为最显着。热变形误差通常发生于因室温、人体接触及加工后工件温度等情形下，因此必须在温湿度控制下，不可用手接触工件及量具、工件加工后待冷却后才测量。但为了缩短加工时在加工中需实时测量，因此必须考虑各种材料之热胀系数作为补偿，以因应温度材料的热膨胀系数不同所造成的误差。

3.3减少环境温度产生误差的方法

3.3.1尽量在温度接近标准温度20℃时进行测量。在实际工作中，量具的检定和工件的精密测量最好在具备标准温度的计量检定室中进行。为了使被检量具和被测工件尽快地达到室内温度，将它们放在铸铁平板上。

3.3.2为使工件与量具温度相等，测量前应将工件和量具在一起放一段时间。尽量保持1小时以上。

3.3.3避免人手温度对工件和量具的影响。这种影响所产生的误差是无法预测的，只有通过正确地使用量具和在工作中加以注意来避免和减小。例如使用和检定量具时，必须戴手套或握住绝热板[3]。

结束语

长度测量的结果，不同程度影响着被测量的有效性。而影响长度测量准确度的主要因素有测量误差、计量仪器的选用、测量方法、被测对象的结构特性、以及计量定位方式、测量的环境条件等。总结影响测量准确度因素的特性，可在实际测量过程，有目的的避免以导致精力物力损失的不必要的测量失误，更好的保证了国家现阶段工程的建设质量。

参考文献：

[1] 罗刚.影响长度测量准确度的主要因素[J]. 计量与测试技术，2008，（05）：33-34.

硬度测量范文第4篇

关键词：不确定度评定应用

Abstract: this paper briefly introduces the measurement uncertainty of development, the uncertainty of measurement main characteristics, uncertainty and error relations, and through the for example, for your reference.

Key words: the uncertainty applications

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

一、测量结果是一个区域

测量的目的是为了确定被测量的量值。测量结果的品质是量度测量结果可信程度的最重要的依据。测量不确定度就是对测量结果质量的定量表征，测量结果的可用性很大程度上取决于其不确定度的大小。所以，测量结果表述必须同时包含赋予被测量的值及与该值相关的测量不确定度，才是完整并有意义的。

表征合理地赋予被测量之值的分散性、与测量结果相联系的参数，称为测量不确定度。字典中不确定度（uncertainty）的定义为“变化、不可靠、不确知、不确定”。因此，广义上说，测量不确定度意味着对测量结果可信性、有效性的怀疑程度或不肯定程度。实际上，由于测量不完善和人们认识的不足，所得的被测量值具有分散性，即每次测得的结果不是同一值，而是以一定的概率分散在某个区域内的多个值。虽然客观存在的系统误差是一个相对确定的值，但由于我们无法完全认知或掌握它，而只能认为它是以某种概率分布于某区域内的，且这种概率分布本身也具有分散性。测量不确定度正是一个说明被测量之值分散性的参数，测量结果的不确定度反映了人们在对被测量值准确认识方面的不足。即使经过对已确定的系统误差的修正后，测量结果仍只是被测量值的一个估计值，这是因为，不仅测量中存在的随机效应将产生不确定度，而且，不完全的系统效应修正也同样存在不确定度。

二、不确定度与误差

概率论、线性代数和积分变换是误差理论的数学基础，经过几十年的发展，误差理论已自成体系。实验标准差是分析误差的基本手段，也是不确定度理论的基础。因此从本质上说不确定度理论是在误差理论基础上发展起来的，其基本分析和计算方法是共同的。但在概念上存在比较大的差异。

测量不确定度表明赋予被测量之值的分散性，是通过对测量过程的分析和评定得出的一个区间。测量误差则是表明测量结果偏离真值的差值。经过修正的测量结果可能非常接近于真值（即误差很小），但由于认识不足，人们赋予它的值却落在一个较大区间内（即测量不确定度较大）。测量不确定度与测量误差在概念上有许多差异，列表说明如下：

测量误差 测量不确定度

有正号或负号的量值，其值为测量结果减去被测量的真值 无符号的参数，用标准差或标准差的倍数或置信区间的半宽表示

表明测量结果偏离真值 表明被测量值的分散性

客观存在，不以人的认知程度而改变 与人们对被测量、影响量及测量过程的认知有关

由于真值未知，往往不能准确得到，当用约定真值代替真值时，可以得到其估计值 可以由人们根据实验、资料、经验等信息进行评定，从而可以定量确定。

按性质可分为随机误差和系统误差两类 按评定方法分为A，B两类

已知系统误差的估计值时可以对测量结果进行修正，得到已修正的测量结果 不能用不确定度对测量结果进行修正，在已修正测量结果的不确定度中应考虑修正不完善而引入的不确定度

三、不确定度的A类评定与B类评定

用对观测列进行统计分析的方法，来评定标准不确定度称为A类标准不确定度，用不同于对观测列进行统计分析的方法，来评定标准不确定度称为B类标准不确定度。将不确定度分为“A”类与“B”类，仅为讨论方便，并不意味着两类评定之间存在本质上的区别，A类不确定度是由一组观测得到的频率分布导出的概率密度函数得出：B类不确定度则是基于对一个事件发生的信任程度。它们都基于概率分布，并都用方差或标准差表征。两类不确定度不存在那一类较为可靠的问题。一般来说，A类比B类较为客观，并具有统计学上的严格性。测量的独立性、是否处于统计控制状态和测量次数决定A类不确定度的可靠性。

“A”、“B”两类不确定度与“随机误差”与“系统误差”的分类之间不存在简单的对应关系。“随机”与“系统”表示误差的两种不同的性质，“A”类与“B”类表示不确定度的两种不同的评定方法。随机误差与系统误差的合成是没有确定的原则可遵循的，造成对实验结果处理时的差异和混乱。而A类不确定度与B类不确定度在合成时均采用标准不确定度，这也是不确定度理论的进步之一。

四、分布

在工程检测领域常见的分布有正态分布和均匀分布等。

1. 正态分布

正态分布是人们考察自然科学和工程技术中得到的一种连续分布，是大量实践经验抽象的结果，在计量领域极其重要。由概率论可以证明，若xi（i=1，2，...，n）为独立分布的随机变量，则其和的分布近似于正态分布，而不管个别变量的分布如何。随着n的增大，这种近似程度也增加。通常若xi同分布，且每一xi的分布与正态分布相差不大时，则即使n≥4，也能保证相当好的近似正态分布。这个结论具有重要的实际意义。

如给出了xi在置信概率为p时的置信区间的半宽Up，除非另有说明，一般按正态分布考虑评定其标准不确定度u（xi）。即

――单次测量标准偏差；

――平均值标准偏差；

――合并样本标准偏差；

工程检测中，一般取 p=95%。此时kp =1.645。

2. 均匀分布

当缺乏任何其他信息的情况下，一般假设为服从均匀分布。 。

五、合成和扩展不确定度的表述

在工程检测中，常使用合成和扩展不确定度的概念，在JJF1059中具体步骤为：1）找输入量与输出量的函数关系或影响被测量的不确定度来源 ；2）写出数学模型 求灵敏系数 ；3）确定求标准不确定度的方法，条件；4）求输入量 的标准不确定度(A类或B类)；5）计算各输入量的标准不确定度分量，若输入量之间不相关，则计算各分量的方差 ; 若输入量之间相关，还需求协方差项（协方差项为 ；6）计算合成标准不确定度 ；7）求扩展不确定度，若简易法取 ；标准法取。

六、举例说明

用钢带尺测一长度L，n=6，得到6个测量值10.0006，10.0004，10.0008，10.0002，10.0005，10.0003（单位：m）；钢带尺的最大允许误差Δ=±1mm。用6次测量的平均值作测量结果，求测量不确定度U95。

6.1 数学模型L=x+δLs L(测量结果)；x(测量值)；

δLs(带尺刻度误差的影响)。

6.2 不确定度传播律

6.3 求标准不确定度（分量） mm

6.4求标准不确定度（分量）

Δ=±1mm，按均匀分布考虑，取

mm

6.5求合成标准不确定度

mm

6.6 求扩展不确定度U

由于矩形分布的分量占优势，故L接近矩形分布。取置性概率p=95%

6.7 测量不确定度报告L=（10.00047±0.00096）m；

6.8 结果分析

由上述评定可见，钢带尺刻度误差的影响对总不确定度的贡献很大（占98.8%），要想减少总不确定度，必须减少钢带尺刻度误差。办法是更换高准确度的钢带尺或用先进的仪器或对钢带尺进行校准。

七、结论

硬度测量范文第5篇

关键词：低浓度；粉尘测量仪；不确定度；评定

中图分类号：TH83 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）07-0071-02

随着采矿业不断发展，工业规模的不断扩大和科学技术的迅速发展，粉尘带来的危害也逐渐加大。越来越多的人患上呼吸道疾病，严重患上尘肺病。此外，粉尘还容易引起燃烧和爆炸。现如今，生产工艺的加工精度要求不断提高，生产工艺对无尘或微尘的要求越来越高，因此，对粉尘浓度监测的准确性要求越来越高。近年来，全国各地的雾霾情况越来越频繁和加剧，PM2.5严重超标，准确监测这些粉尘颗粒和烟尘浓度，可以为环保部门控制空气污染提供依据。

为了确保低浓度粉尘测量仪计量的准确性，我们引进了低浓度粉尘测量仪检定装置。

1 低浓度粉尘测量仪检定方法

低浓度粉尘测量仪检定装置主要分为4个部分：发尘装置部分、扩散腔、检测腔和除尘装置部分，如图1所示。

发尘装置采用Wright原理，装置的顶部有一个旋转的刷子，刷子匀速转动，尘柱被刷子磨蚀后，形成大量的颗粒物，颗粒物分散开来，被高压气流带入稀释腔，再经过2米长的扩散腔，最后到达检测腔。在稀释腔里，有一管路为清洁空气，可以根据需要对粉尘进行再次稀释。扩散腔比较高，可以让粉尘更好的沉降和稀释，使粉尘更均匀混合，减少测量误差。在检测腔里的底部，装有横竖排列的铁架，铁架上可以放置若干台被测粉尘测量仪和滤膜采样装置。由于检测腔面积很大，滤膜的截面积与它比起来，微乎其微，可以忽略不计，我们可以近似的认为检测腔内的粉尘没受到有影响，还是均匀的。在装置的底部安装一个风机，风机会产生负压，一方面为过滤过的洁净空气进入稀释腔提供动力，一方面将穿过检测器的粉尘气溶胶吸走。

待粉尘均匀稳定后，启动标准采样装置，装置内放置一片已经称量过其质量的滤膜，质量记为m1，设定标准采样装置的采样时间和采样流量，分别为t和qv，在启动标准采样装置的同时，放入被检粉尘测量仪。待采样完毕，读取被检粉尘测量仪的示值，记为c1，同时，将标准采样装置的滤膜取下并称量其质量，记为m2。

装置的粉尘浓度用公式（1-1）计算。

（1-1）

式中：c0――标准粉尘的质量浓度，mg/m3；

m1――采样前滤膜的质量，mg；

m2――采样后滤膜的质量，mg；

qv――标准装置的采恿髁浚L/min；

t――采样时间，min。

粉尘浓度测量仪的示值误差用公式（1-2）表示。

（1-2）

式中：――示值误差

c1――被检粉尘测量仪的示值

c0――标准粉尘的质量浓度

2 低浓度粉尘测量仪不确定度评定

（1）测量依据，JJG846-2015《粉尘浓度测量仪检定规程》。

（2）环境条件，温度：（15～30）℃，湿度≤85%。

（3）测量设备。低浓度粉尘发生装置、标准采样装置（用粉尘采样器代替）、电子天平（精确到0.1mg）、电子秒表（精确到0.01s）。

（4）测量对象，低浓度粉尘测量仪。

（5）测量过程，利用称重法，测定粉尘测量仪的显示值。

（6）测量模型

A类不确定度评定。

选取5mg/m3左右点来评定。由于发尘装置有若干个档位，测量的时候选用固定的档位连续发尘。记录低浓度粉尘测量仪的数据，分别为：（单位mg/m3）

5.304；5.493；5.538；5.621；5.396；5.452；5.228；5.406；5.352；5.540

平均值：

根据贝塞尔公式，得到s=0.110mg/m3

重复测量10次，测量结果的不确定度为：

B类不确定度评定。

对整个低浓度粉尘测量仪检定装置来说，响应其不确定的因素主要有以下几个方面：

（1）仪器的最小分辨力引入的不确定度分量。低浓度粉尘测量仪显示值的最小分度值d=0.001mg/m3，则区间半宽度a=d/2=0.0005 mg/m3， 假定是按均匀分布，则有仪器分辨力引入的不确定分量：

（2）发尘的不均匀性引入的不确定度。在检测腔的中间位置安装一个标准采样装置，记为1号采样装置。在相同的横截面上，距离1号相邻和四周（按前后左右均匀放置）处安装另一个采样装置，记为2号采样装置。发尘浓度保持在5 mg/m3。这两个采样设备的采样率设置为20L/min，采样时间设定在20min，以2号采样装置和1号采样装置之差的最大值来评定装置的不确定度，检测结果如表1所示。

由上表可以看出，2号采样装置和1号采样装置差值的最大值，按均匀分布，则有

（3）尘箱的不稳定性引入的不确定度。我们用一台可以连续采样并能储存数据的低浓度粉尘测量仪，平均2分钟采样一次，一共采样20分钟。选取5mg/m3点左右发尘，发尘稳定后，放入被检粉尘仪。数据记录如下（单位mg/m3）。

5.341；5.353；5.482；5.444；5.565；5.203；5.625；5.701；5.448；5.242

实验标准偏差：

单次测量的的标准差，也就是尘箱的不稳定性引入的不确定度为

（4）电子天平引入的不确定度。电子天平经计量机构检定，其误差为0.2mg。天平在检测过程中用到两次，两次的影响不互相关，因此，天平引入的不确定度为

在测量中，标准采样装置，采样流量设定为20L/min，采样时间设置为20min，根据公式

即：

天平相对于装置的灵敏度系数为：

，

天平引入的不确定度分量为：

（5）粉尘采样器引入的不确定分量。标准采样装置经江苏省计量院检定，最大允许误差为±0.2L/min，假设标准采样装置均匀分布，，则有，

标准采样装置相对于整个装置的不确定度分量：

，

经过称量，m1=142.2mg；m2=144.2mg，=2mg

在测量的时候将粉尘采样器的采样流量设为20L/min，采样时间设定为20min。

将数据代入公式，得到

（6）标准采样器的采样时间引入的不确定分量。标准采样装置的采样时间的不确定度分量对装置的贡献很小，可以忽略不计。

3 不确定度的合成

（1）灵敏系数。

测量模型：

灵敏度系数：

（2）标准不确定度一览表（表2）。

（3）不确定度的合成。

以上不确定度分量是互不相关的，对此进行合成：

（4）扩展不确定度。

取置信因子k=2，则示值误差的扩展不确定度为：

因此，对于低浓度粉尘测量仪检定装置，在5.430mg/m3点测量结果的不确定度是U=0.8 mg/m3（k=2）。

参考文献

[1]JJG846-2015粉尘浓度测量仪检定规程[S].