动态电阻应变仪测量结果的不确定度评定

动态电阻应变仪测量结果的不确定度评定

杜建斌 王雪飞 何意婷

中国船舶科学研究中心 江苏省无锡市 214082

摘要：本文以0.02级的标准模拟应变量校准器DR-8、模拟应变频响仪DP-1、数字多用表34401A为标准器，选择日本生产的型号为DPM-6H的动态应变仪作为被检对象，对其得到的测量结果进行不确定度分析与评定。

关键词：动态应变仪 测量结果 不确定度评定

0概述

动态应变仪是测量结构及材料在载荷作用下变形的应力分析仪器，可以配置相应的传感器来测量力、压力、扭矩、位移、振幅等物理量或物理量的变化过程。

1.测量依据

JJG623--2005《电阻应变仪检定规程》

2.测量原理

动态电阻应变仪是以测量电阻应变片的电阻相对变化∆R/R，间接测量试件应变的仪器。在一定的范围内，电阻的相对变化量∆R/R与试件长度的变化量∆L/L成正比关系，可以用下式表示：

ε= （1）

根据这个关系式，标准模拟应变量校准器采用电学的方法产生标准的电阻相对变化量来模拟标准应变值，用来检定电阻应变仪。

电阻应变仪检定装置由标准模拟应变量校准器、模拟应变频响仪、数字多用表等设备组成。

检定动态电阻应变仪线路框图如下图：

检定动态电阻应变仪频率响应线路框图如下图：

3.检定动态电阻应变仪测量不确定度分析与评定：

3.1 数学模型为：

（2）

式中：

—动态电阻应变仪示值；

—标准模拟应变量校准器给出的标准值；

—测量重复性引入的不确定度；

—数字多用表（DC档）的不准引入的不确定度；

—环境、电源电压变化引起的不确定度。

3.1.1测量不确定度的主要来源：

选取一台DPM-6H动态电阻应变仪作为被检对象，其准确度级别为0.2级。其测量结果的不确定度主要来源有：

（1） 由标准装置测量重复性引入的不确定度u（ ）：

的不确定度u（ ）的来源是由标准装置测量重复性引起的，为A类不确定度。在10000με下重复测量10次，数据如下：

=0.048%

（2）由标准模拟应变量校准器自身引入的不确定度 ：

的不确定度u（ ）的来源是由标准模拟应变量校准器自身误差引起的为B类不确定度，其标准不确定度（按均匀分布计算）k= 则：

=0.0115%

（3）由数字多用表（DC档）误差引入的不确定度 ：

的不确定度 的来源是数字多用表（DC档）误差引起的，其标准不确定度（按均匀分布计算）k= 则：

（4）由温度、湿度、电源电源引入的不确定度 ：

的不确定度 的来源主要是温度、湿度以及电源电压变化引起的。由于实验室均能满足要求，故该项误差可忽略不计，即：

3.1.2合成不确定度：

=0.050%

3.1.3扩展不确定度：

U=k× =0.10% （k=2）

3.2检定动态电阻应变仪频率响应测量不确定度分析：

3.2.1数学模型为

（3）

式中：

—动态电阻应变仪频响误差；

—模拟应变频响仪误差；

—测量重复性误差；

—环境、电源电压变化引起的误差。

3.2.2测量不确定度的主要来源：

选取一台DH3842动态电阻应变仪作为被检对象，其频带宽度为（0～30）kHz，技术指标为+0.5dB～-3dB。

（1）由标准装置测量重复性引入的不确定度u（ ）：

的不确定度u（ ）的来源是由被检仪器测量重复性引起的，为A类不确定度。在1000Hz下重复测量10次，数据如下：

=0.048dB

（2）由DP-1模拟应变频响仪引入的不确定度分量u（ ）：

DP-1型模拟应变频响仪在10Hz～100kHz范围内的技术指标为0.1dB，采用B类不确定度评定，按均匀分布取k= 其标准不确定度为：

_（3）由温度、湿度、电源电源引入的不确定度 ：

的不确定度 的来源主要是温度、湿度以及电源电压变化引起的。由于实验室均能满足规程要求，故该项误差可忽略不计，即：

3.2.3合成不确定度：

=0.075dB

3.2.4扩展不确定度：

U=k× =0.15dB （k=2）

4.结论

本文介绍了动态应变仪的用途及测量原理，对其测量结果的不确定度来源进行了分析及评定，实现了对动态应变仪的量值溯源，为动态应变仪在实际科研试验的测量中提供了技术保障，对于测量力、压力、扭矩、位移、振幅等物理量或物理量的变化过程具有积极的意义。

参考文献：

[1]JJG 623-2005《电阻应变仪检定规程》；
[2]JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》。

作者简介：杜建斌（1987-）男，从事计量管理、计量测试工作，主要方向为无线电学。