力学计量中测量不确定度的应用与研究

刘锦涛

摘要：随着我国科技水平的不断进步，社会的发展也有了大幅度的提升，国家也开始更加繁荣昌盛，不断创新发展科学技术是社会的发展的基础力量，在力学计量领域，测量技术也在不断改进与优化，计量标准的准确度也在逐渐完善。测量不确定度是误差理论发展过程中形成的产物，可以明确出模糊的概念以便实际应用。力学分散性也成为了计量检定中测定不确定度的重要指标，测量中产生的误差是测量的结果和实际结果的相差值，本文通过分析力学计量的发展情况，探索不确定度在力学计量检定中的应用与研究，探究不确定度和误差的关系，为专业领域提供一些贡献。

关键词：力学计量;测量方法;不确定度;应用研究

在国际贸易与技术等领域内，统一力学计量的测量不确定度表示方法是至关重要的，测量不确定度的存在能让不同的国家展开标准的测量，可以通过对比相互的测量结果进行分析与统一，从而得到相互之间的共识与认可。力学领域的测量误差与测量不确定度是高频率出现的两个学术词语，在计量领域内也是基础语，掌握测量不确定度的含义，可以对更好地分析和理解其他计量学术语。在实际测量的工作当中，不过目前很多时候，依然无法全面理解不确定度的概念，导致其出现一些使用不当的问题。

一、力学计量装置的发展历程

1.静重式標准机

静重式标准机的使用是让具体的数据砝码动力成为标准力值，再通过对应的机构和相应的程序，将标准力值应用到实际测力仪当中，静重式标准机装置是依靠静重力基的原理，从而提升测量的准确性和稳定性，降低重力检测工作的难度，保证计量检测工作可以顺利完成，所以，在计量工作中静重式标准机比较有自身的优势。静重式标准机直接增加负荷，所以也叫做直接加荷标准机，静重式标准机有不确定的装置力值，因为设备没有确定的砝码质量，也无法确定出装置安装地点的重力加速度，无法保证砝码和空气密度之间恒定的测量值，除此之外计量的准确度还会与装置结构有关，也会与砝码稳定性负荷等有关。

2.杠杆式力标准机

杠杆式力标准机的工作原理是利用机器的不等臂杠杆系统，将已知砝码的重力进行放大，从而得到一个标准的力值。在应用杠杆式力标准机检定过程中，被测力仪可以得到平稳的施加力。这种复现的力值为F，那么F的表达是：F=kmg（1-ρa/ρw）。杠杆式力标准机在力学数值的检测过程中利用的是杠杆原理，从而我们可以设置标准杠杆，以此来对力学数值的检测加以控制，在杠杆式力标准机的实际应用过程中操作比较简单，而且比较容易得到检测结果。但是杠杆原理有一定的限制，所以得到的数据没有较高的检测精准度。但是与静重力标准机相比较之下，杠杆式力标准机的应用场合和范围会比较广泛，而且操作也比较简单和广泛，目前已经是力学计量过程中比较常见的重要装置。

二、力学计量中测量不确定度的应用

在力学计量过程中，测定不确定度已经成为了关键的指标，直接决定了计量检定的合格程度，出具的校准报告和检定证书中需要明确出有测量不确定度。当设立测量系统和装置进行计量检定工作时，需要在计算合成标准不确定度的同时，也计算出扩展不确定度，再结合实际的计算测量结果。在各个领域内都存在很多的测量不确定度，在计量检定中的应用的各领域比较广泛，生活中不确定度也会广泛存在，与我们息息相关，比如在电表的使用过程中，测量不确定度就有非常重要的存在意义。在电表的检定过程中，需要计算电表标准装置中的不确定度的分量，将分量值合为标准的不确定度后展开扩展，从而可以等得到扩展的不确定度。在日常常见的出租车计价表应用领域，也存在不确定度的因素计算原理，按照综合实际应用中的各个影响因素，从而合成标准不确定度之后就可以扩展计算出不确定度。因此可见，引入扩展不确定度值，可以通过人为引入的误差得到更好的测算书库，使误差最小化之后便会测定出对应应用的误差表达式。在此过程当中各个参考量的测量都存在一定的不确定度，我们需要对系统以及相关的装置展开一定的校准和检定。

三、在实际应用中测量不确定度常见的问题

在力学的日常计量应用过程中，测量不确定度经常出现一些问题，可以分为以下几点。

1.不确定度的溯源方面

在日常对不确定度的分析过程中，常常会忽视不确定度的来源与出处，在无法明确不确定度的源头时，测量不确定度的数值就无法得到准确的依据，而且很有可能会把测量不确定度来回重复引入到计算当中，计量检定的工作就会受到较大的影响，同时失去了测量不确定度的真正意义。在对于不确定度进行评定的过程中，要注重建立模型相关的问题，将评定模型尽量控制到偏差最小化。准确建立模型是当前计量检定至关重要的工作。当前，计量检定的评定报告也有一定的问题，很多报告的内容不完整，缺乏系统的测定方法与步骤说明，报告的表达格式不规范。由于评定检测数据可以直接影响到很多领域的质量的评定工作。所以，还需要最大程度规范力学计量检测过程中的方法，研究对象包络以回弹仪、千斤顶、试验机等等，并重新对计量检定的方法与步骤进行研究与重整。

在力学计量测量中，材料试验机是动态不平衡量的精密测试仪器，可以在各种类型的条件和环境下展开测试，针对金属、非金属材料等机械的内部缺陷进行校正。在计量器具中，千斤顶是参考帕斯卡定律运行的常用器具，能在建筑领域和运输工程领域起到重要的检测工作，并对后续检测工作起到不可替代的作用。在校准过程中示值误差的不确定度需要展开相关的评定工作，选取的仪器设备要符合各自检定的要求。技术人员要严格按照设计配套的实验方案执行，构建相对应的系统数学模型，研究测量过程中的不确定度来源因素，同时开展配套评定，参考得到的分量数值进行不确定度的判断。

在最后得出相关报告的基础流程中，需要严格按照实验和理论的关联进行分析，进而明确出比较容易混淆的计量定义，更好的处理计量检定过程中的不确定度，分析出对应的问题。在比较计量检定与计量校准之后，可以更好的完成检定工作，在力学计量中的测量校准中提供测量结果的不确定度，能够让数据的应用具有更强的灵活性和可靠性。

结语

综上所述，力学测量不确定度的出现是无法避免的。需要通过不断的探索，才可以掌握好对于测量不确定度评定的方法，在专业领域内我们才可以更好的应用这项技术，只有通过不断地总结分析才可以得到更大的进步，从而为我们国的测量发展起到更好的促进作用。 测量不确定度在力学计量领域占据比较重要的作用，因此，需要不断规范测量不确定度在计量检定中的操作方法，同时，重点注意测量不确定度与误差之间的关系，合理区分双方的联系，进而才能准确的开展力学计量检定。

参考文献：

[1] 任怀峰. 力学计量中测量不确定度的应用与研究[J]. 中国化工贸易，2020，12（12）：139-140.

[2] 李卿. 力学计量中测量不确定度的应用与研究[D]. 陕西：西安理工大学，2019.

[3] 陈楠，尹雪，郝世豪. 力学计量中测量不确定度的应用分析[J]. 中国新技术新产品，2020（16）：14-15.

[4] 王鲁. 测量不确定度的评定及其在力值计量中的应用与研究[D]. 浙江：浙江大学，2014.

[5] 杨尚维，骆彬威. 关于测绘仪器测量不确定度中灵敏系数的研究[J]. 科技创新与应用，2020（17）：57-58.