1.前言

測量不確定度表征合理賦予被測量之值的分散程度是定量說明測量質量的參數(shù)。申請國家試驗室認可的檢測實驗室在遞交申請時，必須提供典型的測量不確定度評定報告。當測量不確定度影響到對規(guī)范限度的符合性時，認可試驗室的檢測報告中需要包括有關不確定度的信息。

在日常檢測中，有些多功能硬度計由于結構原理不同，往往需要經常更換壓頭和調整試驗力。年度檢定時校準狀態(tài)可能早已改變，將檢定證書上的信息用于不確定度評定是不嚴密的;而采用與本文介紹的實例相類似的方法，可在硬度測試時給出較準確的測量不確定度。

2 洛氏硬度測量不確定度評定實例

2.1概述

2.1.1 測量儀器：sc.hh;nc.k rvr 1r7.sh 布、洛、維多功能硬度計(彈簧片加載，通過滑塊調整、杠桿傳遞主負荷)

2.1.2 測量方法：1s0 6508一1一1999《金屬材料洛氏硬度試驗第一部分》

2.1.3環(huán)境溫度：20a

2.1.4 測量儀器校準方法：根據(jù) "7? @>06424/555《金屬材料洛氏硬度試驗第二部分：試驗機檢定與校準》，用二等標準硬度塊，間接校準法。

2.1.5被測對象：標準樣品

2.1.6測量過程：依據(jù)064/4/555，在規(guī)定的環(huán)境條件下，選用本試驗室日常生產檢驗中使用較多的9*8(中、低)標尺、9*;(高)標尺硬度塊作為標準樣品。首先，施加初負荷，然后施加主負荷，保持規(guī)定時間后，卸除主負荷而保持初負荷，從刻度盤讀取測量結果。

2.2 建立數(shù)學模型

因測量結果是從刻度盤直接讀取的，所以數(shù)學模型為：

式中

e d —被測樣品硬度讀數(shù);

y, —被測樣品測量結果。

2.3 測量不確定度來源

2.3.1由測量重復性引入的標準不確定度：由不同測量者、樣品均勻性、所用儀器構成。

2.3.2 由測量儀器不確定度引入的標準不確定度：主要由負荷誤差、壓頭尺寸與形狀公差、表面質量和表面光潔度、壓頭硬度、儀器分辨率、示值誤差等構成。

2.3.3 由校準用硬度塊不確定度引入的標準不確定度

2.3.4 由樣品不確定度引入的標準不確定度：主要由樣品表面光潔度、樣品厚度、樣品不平行度和樣品均勻性構成。本試驗采用標準硬度塊作為樣品，由幾何形狀和加工質量引入的標準不確定度可以忽略，而由均勻性引入的不確定度已包含在2.3.1中，故不要重復評定。

2.3.5由試驗溫度變化引入的標準不確定度:試驗是在20℃室溫條件下進行的，整個試驗過程溫度兒乎沒有變化，因此不必考慮溫度變化引入的標準不確定度。

2.4測量不確定席分量的評定

2.4.1不確定度的a類評定

為評價由不同人員測量重復性引入的標準不確定度，任選5人，每人在重復條件下用bvr 187.5h硬度計測試hrb高標尺、hrc } }，標尺和hrc低標尺標準樣品的硬度值，測量結果見表1一表3.

由貝塞爾公式求出各標尺中次實驗標準差:

將表1}表3數(shù)據(jù)代入計算得

hrb高標尺中次實驗標準差

hrc標尺中次實驗標準差

hrc低標尺中次實驗標準差

實驗測量時常以三次測量平均值報出測量結果，所以對應的a類標準不確定席為:

hrb高標尺平均值的實驗標準差

hrc標尺平均值的實驗標準差

hrc低標尺平均值的實驗標準差

2.4.2測量不確定度的b類評定

試驗用儀器是布洛維多功能硬度計。其特點是，要經常根據(jù)不同試驗要求更換合適壓頭，同時通過調整加載彈簧滑塊位置決定施加載荷大小，每次調整是有微小差別的，其載荷誤差對實驗結果必然帶來影響在每次試驗前必須用標準硬度塊對儀器進行校準。表4列出了本次實驗校準信息。

硬度塊小值為出)一前用校準試驗機測定的5點平均值;硬度塊均勻性是這5點硬度值的最大值減最小值。

硬度計小值誤差為用硬度塊校準時測定5點硬度值的平均值減去硬度塊小值;而重復性是指這5點硬度值的最大值與最小值之差。

4>由測量儀器不確定度引入的標準不確定度

本試驗儀器采用間接校準法，因此由負荷誤差、壓頭尺寸與形狀公差、表面質量和表面光潔度、壓頭硬度引入的標準不確定度已包含在由儀器分辨率、小值誤差和校準硬度塊均勻性引入的標準不確定度，不需評定?，F(xiàn)僅對后者進行評定。

①由小值誤差引入的標準不確定度:設小值誤差服從均勻分布，、為小值誤差的半寬，則不確定度分量

根據(jù)表4，對不同洛氏硬度標尺的計算結果為:

硬度計的重復性受到校準硬度塊均勻性的影響，為避免重復計算，不考慮由此引入的不確定度。

②由儀器分辨率引入的標準不確定度:儀器的最小刻度為1個洛氏硬度中位，分辨率為0.5，由此引入的標準不確定度為:

2)由校準用標準硬度塊不確定度引入的標準不確定度

設硬度塊均勻性服從均勻分布，}/2為均勻性的半寬，則不確定度分量// hr3)為:

根據(jù)表4，對不同洛氏標尺標準硬度塊的計算結果為:

3)由硬度計小值誤差、分辨率和標準硬度塊均勻性引入的標準不確定度彼此相互獨立。于是，可以將它們合成為:

將式2)和式3)計算結果代入式4)，可相

2.5合成標準不確定度評定

由測量重復性引入的標準不確定度與由測量儀器不確定度引入的標準不確定度和由校準用硬度塊引入的標準不確定度是相互獨立的，可以將它們合成為:

將式4)和式5)計算結果代入式6)，可tr

2.6擴展不確定度評定

將合成標準不確定度//， hr)乘以包含囚子k}即為擴展不確定度u:

取k =2，則

其意義是:可以期望在his-u至his+u的區(qū)間內，以大約95%的置信概率包含了測量結果的可能值。

將式6)的計算結果代入，可得:

2.7測量不確定度報告

見表5。

3討論

3.1有的多功能硬度計在口常檢測，因不同試驗目的需經常更換壓頭和調整試驗力。年度檢定時校準狀態(tài)早已改變，因此，不宜將檢定證書上的信息用于不確定度評定，應以試驗前校準信息校準用標準硬度塊均勻性、硬度計小值誤差)作為不確定度評定依據(jù)，由此得到的評定結果是比較準確的。

3.2如不需要對測量不確定度作如此準確評定，可以將所執(zhí)行試驗標準，}，對測量儀器規(guī)定的最大允許小值誤差和校準用標準硬度塊均勻性作為評定依據(jù)隨后的測量過程滿足標準規(guī)定即可)，由此計算的不確定度比本文所用方法要大，但可用于大多數(shù)測量結果。

3.3以標準硬度塊作為待測樣品，因其具有較好的均勻性，對測量不確定度的貢獻不大。實際樣品的均勻j勝不一定很好，可以對其進行多次重復性測量，來決定對測量不確定度的貢獻。

3.4校準用標準硬度塊的均勻性既影響到它的不確定度，也影響到硬度計的測量重復性，而目‘有時影響還相當大，這時注意不要重復計算。