1 引言
測(cè)量不確定度是對(duì)測(cè)量結(jié)果可能誤差的度量，其含義是對(duì)測(cè)量結(jié)果可信性、有效性的懷疑程度或不肯定程度，也是定量說(shuō)明測(cè)量結(jié)果質(zhì)量好壞的一個(gè)參數(shù)，因此他是一個(gè)與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于測(cè)量不完善和測(cè)量技術(shù)人員的認(rèn)識(shí)不足，所得的被測(cè)量值具有分散性。因此，一個(gè)完整的測(cè)量結(jié)果，在給出被測(cè)量的最近估計(jì)值的同時(shí)，還應(yīng)給出測(cè)量結(jié)果的不確定度。
金屬洛氏硬度試驗(yàn)是通過(guò)測(cè)量壓痕深度的方法來(lái)表示材料的硬度，由于試驗(yàn)操作方法簡(jiǎn)便、迅速，工作效率高，并且所采用的試驗(yàn)力小，壓痕較淺，對(duì)工件損傷很小，因此試用于測(cè)定成批生產(chǎn)的半成品或成品工件的硬度。試驗(yàn)中通過(guò)選用不同的壓頭，并配合不同試驗(yàn)力，就可測(cè)量較硬或較軟材料的硬度，可見(jiàn)洛氏硬度測(cè)量范圍較寬。因此，洛氏硬度試驗(yàn)是應(yīng)用最為廣泛的一種方法。然而，由于影響洛氏硬度測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的因素較多，且試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度較維氏或布氏硬度低。為此，洛氏硬度試驗(yàn)結(jié)果不確定度的評(píng)定也是實(shí)驗(yàn)室迫切需要解決和關(guān)注的技術(shù)問(wèn)題。查閱相關(guān)不確定的文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，很多單位對(duì)于評(píng)定測(cè)量不確定度的來(lái)源和分量分析并不全面，有時(shí)會(huì)因?yàn)橹貜?fù)計(jì)算造成計(jì)算結(jié)果偏差較大。因此，筆者根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)洛氏硬度試驗(yàn)所產(chǎn)生的不確定度來(lái)源進(jìn)行了詳細(xì)地分析，特別加入了因硬度計(jì)復(fù)現(xiàn)性所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量，以供相關(guān)檢測(cè)人員參考。
2 試驗(yàn)方法與材料
試驗(yàn)選用材料為碳鋼和標(biāo)準(zhǔn)洛氏硬度塊(HRB),兩種試驗(yàn)樣品均滿足GB/T 230.1-2004標(biāo)準(zhǔn)要求，標(biāo)準(zhǔn)洛氏硬度塊由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院提供。測(cè)量時(shí)嚴(yán)格按照GB/T 230.1-2004金屬洛氏硬度試驗(yàn)方法進(jìn)行。
試驗(yàn)采用廣州澳金全洛氏數(shù)字顯示硬度計(jì)，環(huán)境條件為(22±4) ℃,可以滿足試驗(yàn)一般在10℃-35℃室溫進(jìn)行的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。測(cè)量過(guò)程中在洛氏硬度計(jì)處于受控狀態(tài)下，安裝試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定（試驗(yàn)力保持時(shí)間、壓痕間距和壓痕中心與試樣邊緣的距離等）對(duì)碳鋼試樣和標(biāo)準(zhǔn)洛氏硬度塊進(jìn)行硬度試驗(yàn)，測(cè)得硬度值。
3 數(shù)學(xué)模型的建立
洛氏硬度計(jì)B標(biāo)尺定標(biāo)單位為0.002mm。由減去試驗(yàn)上觀測(cè)到的以毫米為單位的壓痕深度為洛氏硬度。這個(gè)策略的值除以洛氏B標(biāo)尺定標(biāo)單位0.002mm，所得商值稱為HRBW硬度值。
硬度計(jì)的壓痕深度測(cè)量裝置直接顯示B標(biāo)尺的硬度讀數(shù)值HRB，所以每個(gè)壓痕點(diǎn)的硬度h直接由硬度計(jì)的示值hs給出，即
h=hs
4 測(cè)量不確定度來(lái)源的分析
假設(shè)試驗(yàn)在恒溫的條件下進(jìn)行，即不考慮溫度效應(yīng)所引起的不確定度分量，在滿足GB/T 230.1-2004標(biāo)準(zhǔn)的條件下，在試樣表面進(jìn)行多次測(cè)量，將多個(gè)硬度測(cè)試值平均后出具試驗(yàn)報(bào)告，金屬洛氏硬度試驗(yàn)的不確定度主要來(lái)源于以下六方面因素引起的不確定度分量：
1）試驗(yàn)重復(fù)性所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量；
2）硬度計(jì)復(fù)現(xiàn)性所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量（根據(jù)對(duì)同一樣塊在不同時(shí)期進(jìn)行檢測(cè)的數(shù)據(jù)計(jì)算得到）；
3）硬度計(jì)壓痕測(cè)深裝置分辨力所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量；
4）硬度計(jì)計(jì)量溯源（使用洛氏標(biāo)準(zhǔn)硬度塊）所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量；
5）硬度計(jì)讀數(shù)所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量；
6）試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)修約所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。 |
