力学计量中不确定度分析测量的应用意义及应用思路

摘要：力学计量用途广泛，在许多专业领域具有重要的应用价值。力学计量与检测精度直接影响检测结果，但是在力学计量中涉及不确定度问题，科学分析不确定度对提高试验精度具有积极意义。工程力学的定理、定律和结论广泛应用于各行各业的工程技术中，是解决工程实际问题的重要基础，因此科学地分析不确定度对提高测试精度具有积极的意义，材料测量仪器和测量步骤与不确定度有关，物理测量仪器、测量步骤与不确定度具有相关性。常用的不确定性分析方法是数学模型分析，帮助研究人员定位不确定性的来源。

关键词：力学计量；不确定度；应用

随着我国社会的进步与发展，科学技术水平也得到了大力的改变和提高，国家基础建设的不断推进，使得我国的工业技术和工程技术发生了巨大的变革。在这些技术之中测量不确定度分析得到了社会多方面的关注，在力学计量中发挥着越来越重要的作用。测量不确定度分析的运用增加了工程中数据的准确性与可控性，使得社会上相关行业的工作变得更加快捷、安全、可靠，改进工作质量增强工作效率，推动了社会的进步和发展。文章根据测量不确定度分析在力学计量中的应用做了相关分析，以期为各项检测工作提供帮助。

一、测量不确定度产生的原因

1、测量条件不明确。力学计量实施中，测量部分数值时具有不确定性，产生此种问题的因素是测量前未准确描述测量环境与测量条件。常见问题是测量时对测量单位描述不精准，此外未能准确描述测量环境。

2、测量方法不科学。测量方法不当也是影响计量结果的常见因素，降低计量精度。在实验室测量时，未准确还原测量环境，导致被测量对象检测结果受到密度、压力和压强等差异影响，出现测量偏差，影响测量精度。在制定决策前，测量数据无法作为唯一参考依据。测量得出数据具有直接性，可对测量对象在特定环境下相关系数进行反映。测量某个对象时，需要科学选择和调试测量方法。

3、测量过程误差。测量过程中较易产生误差。在测量工程中通常要求执行严格的测量流程，但是在实际测量中，部分测量人员因为技术不熟练或者主观因素影响未执行标准测量顺序，导致操作顺序错误或者遗漏某一流程，导致测量结果出现错误或者误差。测量次数对测量精度产生一定影响。相关研究认为，测量次数与测量精度呈正相关。但是此种正相关关系具有局限性，有研究者提出，当测量次数超过 10 次时，再通过增加测量次数提高测量精度作用较低。测量点数方面，在实际检测中更改测量点数可能影响最终测量结果。瞄准方法是影响测量精度的因素。测量时选用不同仪器和方法，瞄准方式也存在差异。此外是方向性影响，测量过程要求在稳态条件下进行，但是实验室测量中，因为磁滞性、滞后性等因素影响，测量设备读数存在误差，影响测量结果。

二、测量不确定度在力学计量中的应用

1、设计测量不确定度的流程。将利用实验的方式，在力学计量中应用测量不确定度进行观测。测量不确定度的流程首先是进行数学建模，其次是进行不确定度溯源，再次是进行 A 类评定方法，最后则是进行 B 类评定方法，以上共计四个过程。当进行第一个过程，也就是数学模型的建立时，运用测量不确定度对力学计量做详细分析，应当建立一个与之匹配的数学模型，才能进行下一个步骤的顺利开展。建立的数学模型当中包含了与不确定度有关的作用因素，既能够准确把控整体测量结果，又便于记忆相应的参与内容，有效避免单独数据和参数重复出现的情况发生。第二个模块则是分析不确定度的来源，结合第一个模块中创建的数学模型，能够准确进行多个关键影响分量的计算，这些分量的作用能够保证流程不会被遗漏更不会被重复，一旦出现遗漏情况，则测量不确定度的范围将会变大，对后期的验证造成困难。

2、材料实验机示值误差测量结果的不确定度评定。材料实验机能够对多种金属材料、非金属材料、复合材料、机器部件、工程构件等物体开展机械性能、工艺特点、内部情况等多种数据的精确监测，并且可以根据物体所处环境进行模拟环境和条件的测量。因此，材料试验机是一种不可或缺的十分重要的检测仪器，材料实验机能够为人们探究发明新材料、发现新的制作工艺、发现新的科学技术和新的物质结构方面起到十分重要的作用。材料实验机对金属和非金属以及多种复合材料可以进行拉伸、压缩、弯曲、切割、剥离、张拉等多项静力学性能测试和分析研究，并能够根据 GB、ISO、DIN、ASTM、JIS 等多项国内、国际标准化组织的标准进行试验，并提供所需的各项数据。对示值测量结果运用材料试验机进行不确定度评测，其测量方案主要有三个板块，第一个板块是进行测量准备工作，将专业材料实验机作为试验的目标，将多项环境参数分别设定为： 温度 10 ～ 35℃、湿度≤80%、测试环境内温度差不得超出 2℃。第二个板块是建立测量机制。对选定的材料实验机和测力装置进行外部力的加载，当加载的外力数值达到一定标准后，进行实验数据的读取和记录。第三个板块是测量手段的选用和具体程序的设定。对选定的材料实验机监测空间的对应量程序进行调整，由 20%逐步增大，直到材料实验机的极限值为止。

3、千斤顶的不确定度评定。在生产、建筑、运输等多个行业之中，千斤顶都是其中常见的一种工具，千斤顶借助液压原理，可以提供不同位置的压力帮助，进行力量的由小至大转变，还可以依据所处位置的特点进行压强的增加，能够起到以小博大的效果，因此千斤顶的不确定度评定具有十分重要的意义和作用。当进行千斤顶的不确定度评定时，一般可以分为三个步骤： 第一个步骤进行实验的准备工作，实验的目标选用相应规格与参数的千斤顶，首先标记各千斤顶的性能参数，方便后续工作中与实验的数据进行对比，保证实验结果的可靠性、科学性; 第二个步骤总结实验原理。千斤顶产生的作用力，出自油泵对对应装置供油产生的作用，因此可知，在此次实验中应当记录千斤顶外部施力的相关数据; 第三个步骤选取适合的测量方法并制定具体实验程序，对选取的千斤顶中油管、压力表等部件给予连接处理，然后将千斤顶安放在实验结构的中间部分，使得千斤顶与标准器紧密相连，最后开启油泵进行工作，将外部作用力释放出来。

4、混凝土回弹仪率定值测量结果的不确定度评定。混凝土回弹仪属于建筑施工中蝉蛹的检测设备，主要用于进行混凝土的抗压能力测试，鉴于混凝土在建筑施工项目中的普遍应用，由此可知，混凝土回弹仪在建筑施工的质量保证和安全保证以及正常施工方面具有不可替代的重要作用。其检测工作具有专业性、科学性、严密性等多项特点。由于建筑施工项目中对混凝土的大量使用，使得混凝土回弹仪的测量结果广泛运用于建筑施工项目中的各个环节当中，比如： 建筑构配件、桥梁、房屋建筑等。在对混凝土回弹仪率定值测量结果进行测量不确定度评估工作中，由于混凝土回弹仪的基本原理和监测特性，导致其工作中包含多项技术指标，是较为复杂的一种力学计量仪器，所以混凝土回弹仪的校准环境以及温度要求都较为严格。混凝土回弹仪的校准温度应当控制在 20℃ 左右，并且对钢钻的硬度也应当进行密切关注。

在当今的大背景下，测量不确定度的评定依靠建立测量模型完成，将力学计量校准工作中的测量不确定度重要性进行观察分析，利用各种材料通过实验总结出参考数据，研究出工程力学中测量不确定度的相关问题，从多个方面和层次分析测量不确定度在力学计量中的应用，使得测量不确定度能够更好地在力学计量中发挥其重要的作用。

参考文献：

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