1、粘接强度检测仪检测及不确定度分析 郑辉 贾启珅 高珅 天津市计量监督检测科学研究院 摘 要： 主要介绍粘结强度检测仪的结构和工作原理, 并对如何计量粘结强度检测仪进行了总结, 并对采用的计量方法进行了不确定度分析。关键词： 粘接强度检测仪; 工作原理; 不确定度; 作者简介：郑辉, 男, 工程师。工作单位:天津市计量监督检测科学研究院。作者简介：贾启珅, 天津市计量监督检测科学研究院 (天津 300192) 。作者简介：高珅, 天津市计量监督检测科学研究院 (天津 300192) 。收稿日期：2017-07-03Testing and Uncertainty Analysis of Stick
2、ing Strength TestersZheng Hui Jia Qishen Gao Shen Received： 2017-07-031 引言粘结强度检测仪主要应用于建筑工程饰面砖、墙体隔热保温材料、马赛克、各种板材和油漆等材料的粘结强度检测。1.1 仪器结构检测仪是通过液压加荷系统把试验力加到试样上, 数字显示出试验力的大小。其结构如图 1 所示。图 1 粘结强度检测仪原理图 下载原图1.2 工作原理将试验对象 (如饰面砖) 用环氧树脂粘结在标准块上, 标准块与拉拔头进行相连, 把拉杆与标准块接好并调整到适当高度。转动摇把使空心活塞上升, 拉杆通过空心孔与标准块相连, 拉杆上背螺母保证
3、拉杆处于铅垂状态, 并用以调节拉杆长度。使用摇把使活塞上升的同时, 对试样施加拉力, 通过传感器进行力值显示, 当活塞继续上升而力值显示不再增大, 即可认为该值为试验对象的最大粘接力。2 粘结强度检测仪检测2.1 目前各计量部门对于粘结强度检测仪的检定和校准采用的方法主要有以下三种:(1) 通过杠杆式力标准机进行检定, 该方法的最大缺陷就是安装拆卸比较繁琐, 需要对标准仪器进行一定的拆装, 同时操作步骤较为繁琐, 十分影响检定效率;(2) 采用反力架装置结合标准测力仪进行检定, 采用这种方式一般是自制一台反力装置, 然后通过被检仪器与标准仪器进行串联, 从而进行检测;(3) 采用自制专用检测装
4、置进行检定, 该检测装置依照粘结强度检测仪的工作原理进行设计加工, 对粘结强度检测仪检定进行工作复现, 该方案可靠性较高, 需要成本也较高, 需订制一套专用检测装置。本文目前采用方法 (2) 进行检测仪的检测, 由于使用标准测力仪为 0.3 级, 而粘结强度检测仪的准确度一般为 1.5 级, 因此, 该方案可以满足检测要求。2.2 主要指标的检验与校准(1) 零点漂移将检测仪安装调整到工作状态, 接通电源, 对检测仪及与其相连的电子显示按照说明进行预热一段时间, 正常工作状态下置零, 然后观察 30 分钟后零点的变化, 并每隔 3min 读取一个数值, 并按下式计算零点漂移量, f。式中:f显
5、示值的最大值与最小值之差, k N;F N最小量程的满量程试验力值, k N。零点漂移量应不大于 0.1%。(2) 相对分辨率开启检测仪, 在空载荷的情况下, 若示值的变动不大于一个增量, 则分辨力 r为一个增量;若示值的变动大于一个增量, 则分辨力 r 为变动范围的一半加上一个增量。式中:检测仪的相对分辨力, %;r检测仪的分辨力, k N;FL检测仪测量范围的下限值, k N。(3) 试验力校准将检测仪与测力仪串接, 调整二者使其处于同一轴线, 可根据需要调整空间高度, 使检测仪活塞伸出量接近工作状态。将检测仪加荷至额定力值, 预压三次。在检测仪测量范围内应尽量均匀选择检定点, 一般不少于
6、 5 点, 从初始点开始, 驱动检测仪加荷系统主动加压, 按递增顺序施加力, 直到额定力值后退回到初始点。驱动检测仪加荷系统应均匀、慢速。重复本步骤测量 3 次。3 检测仪测量不确定度评定本次试验被测粘结强度检测仪, 型号:SW-MJ5, 准确度1.5%。将检测仪安装调成工作状态, 平稳安放于工作平台上。施加至少三次额定预负荷, 每次加荷后退回到零负荷, 按负荷递增顺序逐点进行校准。(1) 测量模型应用标准测力仪对检测仪的示值进行校准时, 其示值误差计算公式为:式中:被检检测仪示值误差;对应标准力 F 作用下被检检测仪三次测量的算术平均值, k N;F施加的标准力值, k N。(2) 测量不确
7、定度的来源分别对其与标准测力仪有关的输入量的不确定度 urel (F) 和被检检测仪有关的输入量的不确定度 进行评定。(1) 标准测力仪引入的相对标准不确定度 urel (F1) ;(2) 标准测力仪分辨率引入的相对标准不确定度 urel (F2) ;(3) 被检检测仪示值测量不重复性引入的相对标准不确定度 u (X1) ;(4) 检测仪显示仪表分辨率引入的相对标准不确定度 u (X2) 。(3) 不确定度评定标准测力仪引入的相对标准不确定度 urel (F) 可根据国家院校准证书给出的0.3%来评定, 取其为均匀分布, k=3, 则其引入的相对标准不确定度为:标准测力仪显示分辨率引入的相对标
8、准不确定, 由于本次试验所配备的数显仪表为 2000A 表, 小数位数为 3 位, 即分辨率为 0.001, 认为其在区间内属于均匀分布, , 其引入的相对标准不确定度:标准测力仪引入的相对标准不确定度:相对标准不确定度 u (X1) 主要是由测量重复性引起的, 测量重复性可以通过连续测量得到一组测量列, 采用 A 类方法进行评定。本次测量对象为粘结强度检测仪, 型号为 MJ-5, 对其 1k N, 3k N, 5k N 三点进行连续测量 10 次, 测量结果如表 1:表 1 下载原表 以 1k N 点为例, 对其进行不确定度分析:同理, 对 3k N 和 5k N 点进行不确定度分析, 通过
9、比较可得到由被检测仪示值重复性引入的标准不确定度 u (X1) =0.054%本次试验粘结强度检测仪显示仪表小数位数为 3 位, 即分辨率为 0.001, 认为其在区间内属于均匀分布, , 被检检测仪分辨率引入的相对标准不确定度:被检检测仪的输入量:合成相对标准不确定度:取置信概率为 p=95%, k=2, 其相对扩展不确定度为:U=ku rel=0.35%, (k=2) 。4 结论建筑技术的发展要求各种饰面材料的高标准, 粘结强度检测仪作为饰面材料的检测标准, 其准确度显得更为重要, 本文总结了粘结强度检测仪的检测方法, 并对其进行了不确定度分析, 结果表明, 采用 0.3 级标准测力装置在反力架上对粘结强度检测仪进行检测, 完全可以满足检测仪的准确度要求, 为粘接强度检测仪的使用提供了保障。参考文献1李松茂.粘结强度检测仪检验校准及不确定度评定J.上海计量测试, 2010 (3) .
