如何測量張力計誤差和不確定度分析
1.當(dāng)張力計安裝到鋼索上后，由于張力計的測量結(jié)構(gòu)特點，如采用調(diào)整鋼索標(biāo)準(zhǔn)張力值，則此時張力計由于支點處的摩擦阻力的影響，張力計的示值將不隨鋼索標(biāo)準(zhǔn)張力值調(diào)整而變化(或變化很小)，這給校準(zhǔn)引入了較大的誤差。利用CDI公司TFC-2000型張力計測得的數(shù)據(jù)分析，其不確定度主要來源包括標(biāo)準(zhǔn)扭矩傳感器示值偏差產(chǎn)生的不確定度分量<I>u</I>(<I>M</I>)、力臂長度偏差產(chǎn)生的不確定度分量<I>u</I>(<I>L</I>)、鋼索直徑偏差產(chǎn)生的不確定度分量<I>u</I>(<I>D</I>)。最后得出不確定度為0.5%。
2.杠桿砝碼加載式校準(zhǔn)方法
當(dāng)張力計安裝到鋼索上后，由于張力計的測量結(jié)構(gòu)特點將改變砝碼力臂的水平狀態(tài)，該標(biāo)準(zhǔn)裝置采用調(diào)整加力器方式，調(diào)整砝碼力臂水平狀態(tài)。同上所述，這給校準(zhǔn)引入了一定的誤差。利用杠桿砝碼加載式裝置測得的數(shù)據(jù)分析，其不確定度主要來源包括力臂受力產(chǎn)生的繞度、力臂水平位置偏差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量<I>u</I>(<I>L</I>)，砝碼質(zhì)量測量的不確定度、裝置所處地理位置的差異(<I>g</I>值)、測試環(huán)境溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量<I>u</I>(<I>F</I>)。最后得出不確定度為0.4%。
3.砝碼垂直加載式校準(zhǔn)方法
按張力計要求正確選擇鋼索，根據(jù)檢定點數(shù)值加載砝碼，然后將張力計正確安裝在鋼索上。此校準(zhǔn)方法由于鋼索螺旋編織原因，鋼索在加載張力后，會發(fā)生旋轉(zhuǎn)伸長現(xiàn)象，這給校準(zhǔn)引入了一定的誤差。應(yīng)防止鋼索受力后的砝碼旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象發(fā)生，否則將影響校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。利用砝碼垂直加載式裝置測得的數(shù)據(jù)分析，其不確定度主要來源包括砝碼質(zhì)量測量的不確定度、裝置所處地理位置的差異(<I>g</I>值)、測試環(huán)境溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量<I>u</I>(<I>F</I>)。最后得出不確定度為0.05%。
通過對3種數(shù)顯張力計校準(zhǔn)方法的比較，我們可以知道，利用力傳感器式校準(zhǔn)方法研制的設(shè)備體積小、便于攜帶，量程和準(zhǔn)確度取決于所選用的傳感器，測量不確定度相比其他兩種方法略高一些。而利用砝碼垂直加載式校準(zhǔn)方法研制的設(shè)備所需的砝碼量多，在測量時較費力，但此校準(zhǔn)方法的測量不確定度最小。利用杠桿砝碼加載式校準(zhǔn)方法研制的設(shè)備體積較大，所需的砝碼相對砝碼垂直加載式的要少，測量不確定度在前兩種校準(zhǔn)方法之間。根據(jù)目前各個計量單位的使用和校準(zhǔn)現(xiàn)狀，力傳感器式校準(zhǔn)方法適用于作為工作標(biāo)準(zhǔn)使用的計量單位，而杠桿砝碼加載式校準(zhǔn)方法和砝碼垂直加載式校準(zhǔn)方法適用于作為實驗室標(biāo)準(zhǔn)使用的計量單位。
