摘要：本文介绍了低温测试的测量方法，建立了测量不确定度的数学模型，确定了影响测试结果的来源，并给出了每个源测量不确定度的评估过程，并通过实际案例对低温试验中测量不确定度的分析方法进行了评估，对结果的不确定性评估提供了一定的参考。对于相关领域科研工作者和同行业工作人员具有十分重要的参考意义。
关键词：低温试验；不确定度；应用
1引言
通常，测量结果由误差表示，但误差只能显示测量结果的当前质量。至于是否控制整个测量过程，是否可以长时间稳定地保持测量结果，在这方面表示测量误差。看起来很脆弱。这需要借用另一个参数，测量不确定度，它与测量结果密切相关，并用于表征测量结果的分散。测量不确定度越大，测量能力越差，反之亦然。
2测量不确定度在误差分析中的定义
核心意义是测量不确定性表征测量结果的分散。这表明测量不确定度描述了测量正确性的怀疑程度或不确定性。使用“测量不确定度”评估测量的水平和质量。不确定性越小，测量结果的可疑性越小，可信度越高，测量结果的质量越高，水平越高，使用价值越高，反之亦然。
在实践中，许多测量的估计通常通过使用最小二乘法的实验数据拟合的直线或曲线获得。表征曲线拟合参数的估计或标准不确定性需要已知的统计数据。该计划是计算的。例如，在物理和化学测试中，使用潜在的裂缝方法来确定疲劳裂纹扩展长度，从而获得裂纹扩展速率，当元素的含量由原子吸收分光光度计测定时，采用空白标准和一系列已知浓度。为了确定解，从仪器读取相应的值，并从y到x回归计算线性回归方程或标准曲线。在测试工作中，标准曲线或线性回归方程用于确定要测量的实际值。必须指出，在综合不确定性时必须考虑两种情况。在找到每个输入量的不确定性分量之后：1如果各个分量是独立且不相关的，并且输入之间的函数关系是乘积或商关系，那么每个分量可以是绝对不确定分量形式的平方或根或在合成输出的组合不确定性时的相对不确定性分量;2如果输入之间的函数关系不是乘积或商关系是加法或减法或加法或减法的算术关系。然后，每个分量可以以绝对不确定分量的形式被平方和根，并且不能以相对不确定分量的形式操作。通常，在报告基本计量研究，基本物理常数测量以及国际单位制单位的重复国际比较时，使用合成标准不确定度以及有效自由度。在其他情况下，例如实验室间能力比较测试，工业测试测试，商业测试，特别是在安全和健康的情况下，在报告结果时，应同时报告扩展的不确定性。
3低温试验中测量不确定度的方法
线路连接温控器将样品放置在试验箱外，样品感温探头放入低温箱中，接通电源，开启低温箱，从常温开始降温，观察氖灯状态，至氖灯熄灭，记录氖灯熄灭瞬间低温箱的温度。测量仪器：恒温恒湿试验机。测试环境温度22.0℃、湿度51.3%RH符合标准大气条件要求。数学模型是恒温恒湿试验机是直接读数，数学模型为：Tx=T
式中：Tx：测试样品上氖灯熄灭瞬间低温箱的温度；T：恒温恒湿试验机上显示的温度值
方差和传播系数测量结果为和的形式，传播系数均为1，故：uc2=u(Tx)2
从样品、检测设备、检测方法、人员、环境等方面识别影响检测结果不确定度的分量，其分量如下：
1）由于测量样品被指定，测量方法被统一，故由此引起的不确定度此处不作分析；
2）由恒温恒湿试验机校准引起的不确定度u(T1)；
3）由恒温恒湿试验机温度波动度引起的不确定度u(T2)；
4）由恒温恒湿试验机温度均匀度引起的不确定度u(T3)；
5）由恒温恒湿试验机分辨率引起的不确定度u(T4)；
6）由数据修约引起的不确定度u(T5)；
7）由环境温湿度引起的不确定度，由于实验室环境温湿度被管控，环境轻微变化对检测结果影响较小，可忽略不计。
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恒温恒湿试验机温度校准引起的不确定度分量u(T1)；根据校准证书可得，恒温恒湿试验机的温度校准不确定度为U=0.6℃，k=2，故：u(T1)=0.6/2= 0.3℃
恒温恒湿试验机温度波动度引起的不确定度u(T2)；从该设备的校准证书得知距测量结果-13.1℃最接近的-10℃时设备的温度波动度为±0.03℃，其半宽度为0.03℃，呈矩形（均匀）分布，故：u(T2)=0.03/3=0.02℃
恒温恒湿试验机温度均匀度引起的不确定度u(T3)；从该设备的校准证书得知距测量结果-13.1℃最接近的-10℃时设备的温度均匀度为1.17℃，其半宽度为0.585℃，呈矩形（均匀）分布，故：u(T3)=0.585/3=0.34℃
恒温恒湿试验机的分辨率引起的不确定度u(T4)；根据仪器使用说明书可得，仪器的分辨率为0.01℃，其半宽度为0.005℃，呈矩形（均匀）分布，故：u(T4)=0.005/3=0.003℃
由数据修约引起的不确定度u(T5)；由于仪器的分辨率为0.01℃，结果要求保留一位，修约间隔为0.1℃，其半宽度为0.05℃，呈矩形（均匀）分布，故：u(T5)=0.05/3=0.03℃
合成标准不确定度，因为各输入量彼此独立，不相关，故:
uc2=u(T1)2+u(T2)2+u(T3)2+u(T4)2+u(T5)2uc2=0.207℃
uc=0.45℃
扩展不确定度，按置信概率p=95%，所以取k=2，则U=2×uc=0.9℃，不确定度报告，低温试验温度测量结果不确定度为：U=0.9℃，k=2。
4低温测量不确定度实际应用
热轧带肋钢筋是钢筋混凝土常用的钢筋，广泛应用于建筑，冶金，机械等行业。该产品必须符合GB1499-1998标准，并且当拉伸试验测量拉伸性能时测量结果的测量不确定性是检查员非常关注的工作。测量方法：按GB/T228-2002“金属拉伸试验方法”;评估依据：JJF1059-1999“测量不确定度和评估”;环境条件：温度（10-35℃）0℃，温度波动不大于20℃/h，实验温度为200℃±20℃，相对湿度小于80％;测量标准：WE600万能材料试验机（度板式），验证证书作为一级试验机（载荷指示值的最大允许误差为1％）;试验对象：HRB335热轧带肋钢筋，公称直径20mm，屈服强度检测Rel，抗拉强度R，断裂后伸长率A.测量过程：根据GB/T228-2002，在规定的环境条件下（包括通用材料试验机处于受控状态），试样选择300kN的试验机，试样以标准加载速率施加。轴向拉力用于测试样品的较低屈服强度和最大力。原始标距长度由合格的标记机和游标卡尺测量，并测量位移后的标距长度。最后，通过计算获得Rel，拉伸强度Rm和后续断裂。伸长率A.
对于钢筋的拉伸试验，经过分析，测量结果的主要不确定性来源为：钢筋直径允许偏差引起的不确定度分量;由试验力值测量引起的不确定性分量，样品的原始标距长度和由断裂后标距长度的测量引起的不确定性分量。这些组件包括由测试仪的测量可重复性引起的不确定性以及由测量设备或量具误差引起的不确定性。一些部件还包括由钢材料的不均匀性引起的不确定性，这将在以下描述中进行分析。另外，试验方法标准规定必须根据标准修改结果，无论是强度指标还是塑性指数，因此数值四舍五入也带来不确定性成分。
影响拉伸试验结果的因素是试验速率，取样位置，样品处理，材料均匀性，样品保持方法，施力同轴度等，如果需要，条件允许由这些因素引起的不确定性。还应评估该组成部分。如果有一些因素，如采样现场已严格按照GB/T2975-1998标准，样品处理已严格按照相关标准并符合要求，则采样引起的不确定性站点和样本处理可以忽略。在机械测试中，始终需要使用一些仪表测量样本大小和断裂规长度。由这些仪表允许的最大指示误差引入的测量不确定度可以直接引用。
5结束语
测量不确定性是许多测试实验室的薄弱环节，当然我们也不例外。随着测试实验室测量不确定度要求的增加以及用户对测试结果的高要求，测试实验室必须努力提高测试质量。然后，无论测量过程是否受控，测量结果是否能够长期稳定维护都与测量不确定性密不可分。因此，环境检测实验室必须注意不确定性工作。
参考文献
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论文作者:郑映生
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/30
标签：测量论文; 不确定论文; 不确定性论文; 低温论文; 分量论文; 测试论文; 温度论文; 《基层建设》2019年第14期论文;