里氏硬度计检定装置计量标准技术报告

计量标准技术报告

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量标准名称 里氏硬度计检定装置

计量标准负责人 王玉良

建标单位名称（公章） 德州市计量检定测试所 填 写 日 期 2013年7月10日

目 录

一、建立计量标准的目的…………………………………………………… ( 2 ) 二、计量标准的工作原理及其组成……………………………………( 2 ) 三、计量标准器及主要配套设备…………………………………………( 3 ) 四、计量标准的主要技术指标………………………………………( 4 ) 五、环境条件……………………………………………………………( 4 ) 六、计量标准的量值溯源和传递框图………………………………………( 5 ) 七、计量标准的重复性试验…………………………………………………( 6 ) 八、计量标准的稳定性考核……………………………………………………( 7 ) 九、检定或校准结果的测量不确定度评定…………………………………( 8 ) 十、检定或校准结果的验证…………………………………………………( 13 ) 十一、结论……………………………………………………………………( 14 ) 十二、附加说明…………………………………………………………………( 14 )

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一、建立计量标准的目的 为统一全市里氏硬度计示值准确统一，需建立里氏硬度计检定装置计量标准。建立该项计量标准，可使本市用户省去联系其他省院检定的不便，填补本市里氏硬度计检定的空白，建立该项计量标准年创经济收入1.2万元，我所所建计量标准传递对象为里氏硬度计。 二、计量标准的工作原理及其组成 硬度计是根据弹性冲击原理制成的，用于测定金属材料的硬度。 里氏硬度计检定装置主要由：标准里氏硬度块、显微硬度计、工具显微镜和表面粗糙度检查仪、投影仪、立式光学计、电子天平组成。

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三、计量标准器及主要配套设备 名 称 型 号 测量范围 不确定度 制造厂及 检定或 或准确度等级 出厂编号 校准机构 或最大允许误差 均匀度：≤9HL / 中国测试技术研究院 检定周期或复校间隔 一年 标准里氏硬度块 HLD （200～900）HL 计量标准器主要配套设备 赛多利斯 400123707810 无锡阿贝精密轴承有限公司814 莱州华银试验仪器有限公司0005 电子天平 LA3200D （0～3200）g 级 德州市计量检定测试所 德州市计量检定测试所 一年 投影仪 DDT-A / U95=1.8μm veff=44 0.09807N≤F≤1.961N MPE:±1.5% F≥1.961N MPE:±1.0% 一年 显微维氏硬度计 HV-1000 ( 0.09807～9.807)N 莱州市计量测试所 一年 万能工具显微镜 表面粗糙度样板 立式光学计 19JA Ra(0.025～6.3) μm JDG-1 (0～200)mm Ra（0.025～6.3） μm （0～180）mm MPE:±(1+L/100) 上海量具厂μm 780055 潍坊量具厂5162 上海64340 德州市计量检定测试所 山东省计量科学研究院 德州市计量检定测试所 一年 MPE：（-17-+12）% 一年 MPE:±0.25μm 一年 3

四、计量标准的主要技术指标 测量范围：（200～900）HL 均匀度：≤9HL 五、环境条件 序号 项 目 要 求 实际情况 结 论 1 温度 (10~35)℃ 22.0℃ 合格 2 3 4 湿度 ≤80%RH 47%RH 合格 5 6

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六、计量标准的量值溯源和传递框图 上 级 计 量 标 准 布氏硬度副基准装置 Urel=(0.5~1.0)% k=3 中国测试技术研究院 定度 计 量 标 准 装 置 标准里氏硬度块 （200～900）HL 均匀度：≤9HL 直接检测 被 测 计 量 器 具 里氏硬度计 （200～900）HL MPE:±12HL

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七、计量标准的测量重复性考核 选一稳定的里氏硬度计，用同一块标准里氏硬度块（793HLD）对其连续测量： 测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 测量结果(HLD) 795 794 795 793 794 794 795 794 794 795 794 0.67 x S 重复性小于测量不确定度评定中采用后重复性数据2.55HLD，此计量标准的重复性符合要求。 6

八、计量标准的稳定性考核 根据计量标准考核规范，一次性标准物质不做稳定性试验。

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九、检定或校准结果的测量不确定度评定 金属里氏硬度试验测量结果不确定度评定 一、概述 里氏硬度计测量误差测量结果的不确定度主要来自于硬度计的测量重复性、标准里氏硬度块扩展不确定度以及标准里氏硬度块稳定度引入的不确定度。用符合JJG747-1999《里氏硬度计》检定规程中周期检定要求的常用的硬度块对里氏硬度计进行示值测量，在每一硬度块上重复测量5次，5次测量点算术平均值和硬度块标准值之差即为硬度计的误差。 1.测量方法 依据JJG747-1999《里氏硬度计》检定规程。 2.环境条件 室温:10℃～35℃；相对湿度:不大于80%；周围环境:无震动、无强烈磁场及无腐蚀介质。 3.测量标准 标准里氏硬度块，均匀度：≤9HL。 4.被测对象 里氏硬度计(最大允许误差:±12HL)。 二、数学模型 Δh=Hm-Hb 式中:Δh——硬度计的示值误差；Hm——硬度计示值的算术平均 8

九、检定或校准结果的测量不确定度评定 值；Hb——硬度块的标准值。 三、输入量的标准不确定度评定 1.输入量Hm的标准不确定度u(Hm)的评定 输入量Hm的不确定度主要是由硬度计的测量重复性所引起的，来源于硬度计机构和标准硬度块的均匀度两个因素。由于硬度计示值是硬度计在标准硬度块的不同区域测量得到的结果，其测量的特殊性是同一点不可能重复测量，所以硬度计的测量重复性已包含硬度块均匀度对其示值的影响，采用A类方法进行评定。 在一台硬度计上，用一块793HLD的标准里氏硬度块进行连续10次测量，测得的数据(单位:HLD)为796、796、790、791、796、795、791、790、795、792。其示值算术平均值和单次实验标准按下式计算: 1nhhi793HLD ni1si(hh)i2n12.62HLD 任意选取5台硬度计，793HLD标尺的硬度块，在每台硬度计上进行连续10次测量，每组测量列分别按上述方法计算得到单次实验标准差，计算结果如表1所示。

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九、检定或校准结果的测量不确定度评定 硬度标尺 单次实验标准差si 793（HLD） 2.91 2.23 2.62 2.55 2.40 2.91 1.30 smax u(Hm)(HLD) 表1 各标尺标准差及u(Hm)的计算结果 实际测量中，在重复性条件下连续测量5次，取5次测量的算术平均值作为测量结果，其结果如表1所示。 由此，输入量Hm的标准不确定度u(Hm)为 u(Hm)smax=1.30 5 2.输入量Hb的标准不确定度u(Hb)的评定 (1)标准里氏硬度块扩展不确定度引起的标准不确定度分量u(Hb1)的评定 工作里氏硬度计是用标准里氏硬度块来标定的，标准里氏硬度块扩展不确定度由定值证书给出，采用B类方法进行评定。 标准里氏硬度块证书给出的扩展不确定度为6HLD，包含因子为3。则793HLD引入的不确定度分量为 793HLD:u(Hb1)2HLD (2)标准里氏硬度块稳定度引起的标准不确定度分量u(Hb2)的评定 63 10

九、检定或校准结果的测量不确定度评定 根据JJG747-1999，标准里氏硬度块在使用周期内的稳定度不超过1%，该稳定度变化服从均匀分布，采用B类方法进行评定。 Urel(Hb2)ak1%0.58% 3 793HLD:u(Hb2)=793×0.58%=4.60HLD (3)输入量Hb的标准不确定度u(Hb)的计算 输入量Hb的标准不确定度为 u2(Hb)=u2(Hb1)+u2(Hb2) 793HLD:u(Hb)224.6025.02HLD 四、合成标准不确定度的评定 1.灵敏系数 数学模型Δh=Hm-Hb 灵敏系数c1hh1,c21 HmHb 2.标准不确定度汇总表(见表2) 标准不确定度分量标准不确定度（HLD） 不确定度来源 793（HLD） 硬度计的测量重复性 标准硬度块 标准硬度块扩展不确定度 硬度块稳定度 1.30 5.02 2 4.60 1.30 — 5.02 -1 u(xi) u(Hm) u(Hb) u(Hb1) u(Hb2) ci 1 ciu(xi) u(Hm) u(Hb) 11

九、检定或校准结果的测量不确定度评定 表2 标准不确定度汇总表 3.合成标准不确定 输入量Hm和Hb彼此独立不相关，所以合成标准不确定度可按下式计算: hh2uc(h)u(Hm)u(Hb)HHmb 22c12u2(Hm)c2u(Hb)22814HLD:uc(h)1.3025.0625.19HLD 五、扩展不确定度的评定 取置信概率p=95%，k=2，则扩展不确定度U为 U=k·uc(Δh) 793HLD:U=2×5.19=10.4HLD Urel10.4100%1.3% 793 六、测量不确定度的报告与表示 里氏硬度计示值误差测量结果的扩展不确定度为 793HLD:Urel=1.3%，k=2 同理:当硬度值为550HLD时，Urel=1.5%，k=2；当硬度值为644HLD时，Urel=1.4%，k=2。 12

十、检定或校准结果的验证 采用两台比较法，使用里氏硬度计（0920号），分别对同一标准的两块标准里氏硬度块（一块硬度值为550HLD；另一块硬度值为552HLD）进行比对，测量结果分别为相对形式分别表示y1=-0.7%、y2=-1.1% ︱y1-y2︱=0.4% 2 因准确度等级相同，U1＝U2＝U，则U12＋U2＝2U95rel (k=2) 显然 22U＋U＝2U95rel (k=2) 12 Δ＝︱y1-y2︱＝0.4%＜ 结论：经验证，本标准装置测量不确定度评定准确，测量结果可靠。 13

十一、结论 经过实验验证，所建《里氏硬度计检定装置》符合计量检定系统表和JJG747-1999里氏硬度计检定规程的要求,可以开展里氏硬度计的检定校准工作。 十二、附加说明

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