Torque Multiplier Calibration Method and Measurement Uncertainty Assessment
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摘要: 通过对国内已知的三种扭矩倍增器校准方法的比较,分析其校准方法及计算结果的差别,指出当前存在校准方法不统一,校准数据处理不一致,结果评价和分析不全面的问题。通过对现有扭矩倍增器测量结果不确定度评定过程的分析,指出其存在测量模型不完善以及不确定度来源分析不全面的问题,并给出以倍增器实际使用参数(放大倍率)为评价对象的测量不确定度评定方法及过程。评定结果分析可知,当测量输入扭矩和输出扭矩的扭矩测试仪由同一上级标准溯源时,可以减小扭矩倍增器的测量不确定度。Abstract: By comparing the three known torque multiplier calibration methods in China, the differences in their calibration methods and calculation results are analyzed, and the problems of inconsistent calibration methods, inconsistent calibration data processing, and incomplete evaluation and analysis of results are pointed out. By analyzing the uncertainty evaluation process of the existing torque multipliers, it is pointed out that there are problems of imperfect measurement models and incomplete analysis of uncertainty sources, and the measurement uncertainty evaluation method and process are given with the actual use parameter (magnification) of the multipliers as the evaluation object. The analysis of the evaluation results shows that the measurement uncertainty of the torque multiplier can be reduced when the torque tester measuring the input torque and the output torque is traced by the same superior standard.
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Key words:
- torque multiplier /
- calibration method /
- multiplication ratio /
- measurement uncertainty
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表 1 各种扭矩倍增器校准方法比较
Table 1. Comparison of torque multiplier calibration methods
校准方法 参考JJG707-2014 JJF(民航)0121-2014或JJF(军工)49-2014 GEDORE原厂校准方法 使用设备 输入端:标准扭矩扳子
输出端:扭矩测试仪输入端:扭矩测试仪
输出端:扭矩测试仪输入端:扭矩测试仪
输出端:扭矩测试仪判断方法 以输入(输出)扭矩值的相
对示值误差判断以放大倍率的相对示值误差判断 以测得输入扭矩值为标准进
行相对误差的判断其他 无输入输出折线图 无输入输出折线图 提供校准数据的输入输出折线图 表 2 重复性测量数据
Table 2. Repeatability measurement data
Nm 输出端A 325.4 650.8 976.2 1301.6 1627.0 输入端B 1 48.9 97.5 154.8 210.0 257.5 2 48.9 98.8 157.4 207.0 257.7 3 48.9 98.4 156.5 207.4 257.2 4 48.5 98.6 155.4 207.2 256.8 5 48.8 98.2 155.5 205.4 256.0 6 48.9 99.1 155.6 205.7 256.4 7 48.5 98.3 156.2 207.3 256.9 8 48.7 98.2 156.6 208.0 255.6 9 48.5 98.0 155.6 206.9 257.5 10 48.8 98.7 156.3 208.1 258.0 平均值 $\overline x $ 48.77 98.38 156.00 207.30 256.96 标准差 $s(x)$ 0.181 0.462 0.740 1.291 0.785 表 3 测量重复性引入的相对标准不确定度
Table 3. Relative standard uncertainty introduced by measurement repeatability
输出端校准点/Nm 输入端测得标准值/Nm ${u_{\rm{r}}}({b_2})$ 325.4 48.77 0.21% 650.8 98.38 0.27% 976.2 156.00 0.27% 1301.6 207.30 0.36% 1627.0 256.96 0.18% 表 4 显示仪表分辨力引入的相对标准不确定度
Table 4. Relative standard uncertainty introduced by display instrument resolution
输出端测量点/Nm 输入端标准值/Nm ${u_{\rm{r}}}({a_3})$ ${u_{\rm{r}}}({b_3})$ 325.4 48.77 0.12% 0.08% 650.8 98.38 0.06% 0.04% 976.2 156.00 0.04% 0.03% 1301.6 207.30 0.03% 0.02% 1627.0 256.96 0.02% 0.02% 表 5 相对标准不确定度分量汇总
Table 5. Summary of relative standard uncertainty components
输出端测量点/Nm 输入端测得标准值/Nm 标准器 测量重复性 显示分辨率 ${u_{\rm{r}}}({a_1})$ ${u_{\rm{r}}}({b_1})$ ${u_{\rm{r}}}({b_2})$ ${u_{\rm{r}}}({a_3})$ ${u_{\rm{r}}}({b_3})$ 325.4 48.77 0.17% 0.17% 0.21% 0.12% 0.08% 650.8 98.38 0.17% 0.17% 0.27% 0.06% 0.04% 976.2 156.00 0.17% 0.17% 0.27% 0.04% 0.03% 1301.6 207.30 0.17% 0.17% 0.36% 0.03% 0.02% 1627.0 256.96 0.17% 0.17% 0.18% 0.02% 0.02% 表 6 相对合成标准不确定度及相对扩展不确定度
Table 6. Relative composite standard uncertainty and relative expanded uncertainty
输出端校准点/Nm 输入端测量值/Nm 实测放大倍率 ${a_1}$和${b_1}$为不相关 ${a_1}$和${b_1}$为正相关 相对合成标准
不确定度${u_{{\rm{cr}}}}$相对扩展不
确定度${U_{{\rm{rel}}}}$相对合成标准
不确定度${u_{{\rm{cr}}}}$相对扩展不
确定度${U_{{\rm{rel}}}}$325.4 48.77 6.67 0.35% 0.7% 0.25% 0.5% 650.8 98.38 6.62 0.37% 0.8% 0.28% 0.6% 976.2 156.00 6.26 0.37% 0.8% 0.28% 0.6% 1301.6 207.30 6.28 0.44% 0.9% 0.36% 0.8% 1627.0 256.96 6.33 0.30% 0.6% 0.18% 0.4% -
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