一、試驗機期間核查概述

　　一般來說，材料試驗機檢定/校準(zhǔn)的有效周期為一年。在檢定/校準(zhǔn)計劃之外還需要根據(jù)試驗機狀態(tài)編制期間核查計劃。針對使用頻率較大的試驗機，在檢定周期內(nèi)，建議進行兩次及以上期間核查。如果使用較少，也可以把核查時間間隔延長。除此之外，具備如下特征的試驗機需要進行不定期的期間核查:

　　(1)新購置或更換維修主要功能模塊的試驗機，其在首次和后續(xù)檢定/校準(zhǔn)周期之間須進行期間核查。

　　(2)電子式或微機控制試驗機出現(xiàn)力值漂移、與理論判斷有較大差異。

　　(3)使用頻率特別高的試驗機。

　　(4)將要進行特別重要檢測試驗，測量結(jié)果應(yīng)用比較重要的試驗機。

　　二、核查方法比較

　　1.傳遞比較法

　　結(jié)合試驗機相關(guān)規(guī)程，檢定試驗力主要用到標(biāo)準(zhǔn)測力儀以及力值砝碼。

　　(1)力值砝碼法

　　該方法主要用在5kN及以下拉力試驗機，無論試驗機級別為幾級，選用力值砝碼進行期間核查都需要考慮以下幾點:

　?、賹Ｓ庙来a技術(shù)指標(biāo)要求MPE:±0.1%。

　?、谠囼灆C掛置砝碼的結(jié)構(gòu)空間是否滿足要求。

　?、垌来a力值是否在試驗機檢定/校準(zhǔn)測量范圍內(nèi)。

　　力值砝碼法具有準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好、操作簡單等優(yōu)點，適用于小力值拉力試驗機的期間核查。

　　核查示例:某光纖制備企業(yè)實驗室中電腦式拉力試驗機(型號HZ-1007)用于進行光纖拉伸試驗，該試驗機使用頻繁，最大試驗力為200N，準(zhǔn)確度等級為1級，根據(jù)本文方法比較可選用力值砝碼進行期間核查。在溫度為20.4℃，相對濕度為56%的實驗室環(huán)境中，將砝碼豎直掛于試驗機拉頭夾具上，結(jié)合該試驗機常用力值以及JJG475-2008《電子式萬能試驗機檢定規(guī)程》要求，選定試驗力滿量程的10%為期間核查測量點，即20N。在測量點進行一組重復(fù)測量, 共計10次。測量結(jié)果如表1所示。

表1  力值測量結(jié)果一覽表

　　核查結(jié)果評價:由于核查標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)已知，根據(jù)判定公式:

　　式中:—試驗機測量結(jié)果平均值；F標(biāo)——力值砝碼標(biāo)準(zhǔn)值；U1——試驗機測量結(jié)果不確定度；U2——力值砝碼的測量結(jié)果不確定度。

　　由表1測量結(jié)果可知=19.96N，查詢力值砝碼校準(zhǔn)證書可知F標(biāo)=20.007N，根據(jù)力值砝碼校準(zhǔn)證書結(jié)果可知U2=0.001N。查閱電子式萬能試驗機不確定度分析報告可知，準(zhǔn)確度等級為1級的電子萬能試驗機相對擴展不確定度Urel=0.86%，k=2,則測量結(jié)果不確定度可計算得U1=Urel×=0.172N。將以上數(shù)據(jù)代入式(1)可得0.05<0.17，滿足接受準(zhǔn)則，說明該試驗機保持了檢定/校準(zhǔn)時的狀態(tài)。

　　(2)標(biāo)準(zhǔn)測力儀法

　　標(biāo)準(zhǔn)測力儀可廣泛用于各類試驗機的期間核查工作，根據(jù)不同準(zhǔn)確度級別，需要選定不同級別的標(biāo)準(zhǔn)測力儀，綜合試驗機相關(guān)的各類檢定規(guī)程，總結(jié)出對應(yīng)關(guān)系，如表2所示。

表2  試驗機與標(biāo)準(zhǔn)測力儀等級對應(yīng)表

　　通過實驗室購置標(biāo)準(zhǔn)測力儀進行期間核查方法簡單高效，核查結(jié)果不確定度小，同時核查質(zhì)量風(fēng)險最小。但是購置標(biāo)準(zhǔn)器成本過高，用于期間核查的標(biāo)準(zhǔn)測力儀要經(jīng)過溯源后方可以使用。另外，如果實驗室試驗機量程覆蓋范圍廣，則需要購置多臺標(biāo)準(zhǔn)測力儀，因此這種方法多為大型國企及檢測公司使用。

　　核查示例:某鋼鐵公司質(zhì)檢中心微機控制電液伺服萬能試驗機主要用于鋼材料的拉伸性能試驗。該試驗機準(zhǔn)確度等級為0.5級，最大試驗力達(dá)600kN。由于該質(zhì)檢中心已購置1000kN應(yīng)變式標(biāo)準(zhǔn)測力儀，經(jīng)法定計量技術(shù)機構(gòu)檢定合格等級為0.1級，故可選用標(biāo)準(zhǔn)測力儀法進行期間核查。周期內(nèi)第一次期間核查建議選在試驗機檢定后一個月內(nèi)，以遞增方式選定試驗機低、中、高量程測量點的力值，本試驗機選取點為100kN、300kN、500kN三個點。在每個測量點進行一組重復(fù)測量, 每組計5次，測量結(jié)果如表3所示。

表3  試驗機期間核查測量結(jié)果

　　核查結(jié)果評價:由于核查標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)已知，根據(jù)相關(guān)判定公式:

　　式中:——試驗機測量平均值；FS——標(biāo)準(zhǔn)測力儀測量點的參考值；MPEV——期間核查對象(試驗機)最大允許誤差的絕對值。

　　將測量結(jié)果數(shù)據(jù)代入式(2)，可計算出對應(yīng)各測量點En，如表4所示。

表4  試驗機期間核查判定計算結(jié)果一覽表

　　由表4可知，核查點的最大En=0.3<1，說明該試驗機的校準(zhǔn)/檢定狀態(tài)得到了維持，核查結(jié)果滿意。

　　2.比對法

　　比對是實驗室常用的進行結(jié)果質(zhì)量控制和能力驗證的方法。雖然期間核查和結(jié)果質(zhì)量控制的目的不同，但如果所選試驗樣/核查標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性足夠好，則結(jié)果質(zhì)量控制的方法可為期間核查使用。針對試驗機可分為試驗機自身比對、多臺試驗機間的比對以及實驗室間比對。

　　(1)試驗機自身比對法

　　我國建筑工程行業(yè)力學(xué)實驗室中仍有較多液壓擺錘式材料試驗機在使用，該類老式的試驗機經(jīng)過改造后通常會存在度盤和數(shù)字兩套系統(tǒng)，這兩套系統(tǒng)是彼此獨立的。如果度盤顯示系統(tǒng)的測量機構(gòu)及顯示部分改造后未發(fā)生改變，則實驗室在使用時可以對兩套系統(tǒng)通過比對來完成期間核查。由于該類試驗機目前實驗室使用情況比較少見，其核查方法以及核查判據(jù)與試驗機間比對相同，本文不作示例說明。

　　(2)試驗機間比對法

　　對于實驗室有多臺相同準(zhǔn)確度等級的同類型試驗機的情況，可使用試驗機間比對法進行期間核查。使用試驗機間比對法，對于核查標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確度要求不高，在實驗室不具備高準(zhǔn)確度等級標(biāo)準(zhǔn)測力儀或標(biāo)準(zhǔn)樣件時，可選擇性能穩(wěn)定的測力儀器或樣件作為核查標(biāo)準(zhǔn)。比較核查試驗機之間的測量結(jié)果，通過判定公式確認(rèn)試驗機核查結(jié)果是否滿意。

　　核查示例:某建工質(zhì)檢中心有兩臺準(zhǔn)確度等級都為1級的液壓式萬能材料試驗機，一臺型號為WE-60，量程為600kN,另外一臺型號為WE-30，量程為300kN。為方便計量管理，實驗室安排兩臺試驗機同一時間進行檢定/校準(zhǔn)，由于WE-30型試驗機使用頻率很高，日常檢測量大，故實驗室安排其作為待核查設(shè)備，同時以WE-60型試驗機比對設(shè)備。由于測力環(huán)為常用測力設(shè)備且性能穩(wěn)定，故在本示例中選用經(jīng)檢定合格、準(zhǔn)確度等級為1.0級、量程為100kN的百分表式測力環(huán)作為核查標(biāo)準(zhǔn)，選60kN、100kN兩個力值測量點作為核查點。在每個測量點進行一組重復(fù)測量，每組計5次,通過實驗室測力環(huán)力值換算表將位移值換算成力值，兩臺試驗機的核查結(jié)果數(shù)據(jù)如表5、表6所示。

表5  型號為WE-30試驗機力值測量結(jié)果一覽表

表6  型號為WE-60試驗機力值測量結(jié)果一覽表

　　核查結(jié)果評價:對兩臺儀器比對方法進行期間核查，可根據(jù)以下判定公式:

　　當(dāng)有3臺及以上試驗機進行期間核查時，則選用以下判定公式:

　　式中:y1——待核查試驗機期間核查測量平均值；y2——比對試驗機期間核查測量平均值；n——參與核查試驗機臺數(shù)；由于兩臺試驗機同類型、同準(zhǔn)確度，故U即為檢定/校準(zhǔn)后的測量點的擴展不確定度，k=2；當(dāng)測量值的重復(fù)性較好時，則可用測量點的最大允許誤差的絕對值MPEV來作為判定依據(jù)的參量。

　　將兩試驗機測量數(shù)據(jù)結(jié)果代入判定公式(4)，對于測量點60kN，可知|60.35-60.21|=0.14<(60×1%=0.6)；對于測量點100kN，可知|100.59-100.25|=0.34<(100×1%=1)；故可知通過兩臺試驗機比對法，WE-30型試驗機核查結(jié)果滿意。

　　(3)實驗室間比對法

　　實驗室間比對作為能力驗證的一種方法,其結(jié)果可作為期間核查的結(jié)果參考。當(dāng)該項能力驗證結(jié)果為滿意時，則可認(rèn)為實驗室有效地完成了材料試驗機的期間核查工作，該試驗機校準(zhǔn)狀態(tài)得到了保持。如果實驗室在檢定/校準(zhǔn)周期內(nèi)沒有參與或主導(dǎo)比對的計劃，則不推薦為實施期間核查而采取該方法。

　　3.核查標(biāo)準(zhǔn)法

　　試驗機的核查標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)具備以下特點:

　　(1)具備一定的準(zhǔn)確度級別，建議選用與核查試驗機同等級的測力儀。

　　(2)有足夠的分辨力，能反映核查試驗機力值參量顯示末位數(shù)字的變化。

　　(3)其計量性能相對核查試驗機是穩(wěn)定的，重復(fù)性能要好。

　　目前，國內(nèi)材料試驗機準(zhǔn)確度等級多為1級，同時在高校及國防科工領(lǐng)域有部分材料試驗機為0.5級。因此，對試驗機核查標(biāo)準(zhǔn)可選準(zhǔn)確度等級為1.0級的工作測力儀，如測力環(huán)、負(fù)荷傳感器等。根據(jù)經(jīng)濟性評估，當(dāng)核查試驗機量程小于1000kN時，可選用工作測力環(huán)；當(dāng)試驗機為1000kN及以上時，可選負(fù)荷傳感器等應(yīng)變式測力儀。

　　核查示例:某鋼鐵廠理化試驗室有準(zhǔn)確度等級為1級、量程為100kN的電子萬能試驗機，同時購置有1.0級、量程為60kN的工作測力環(huán)?，F(xiàn)需對電子萬能試驗機進行期間核查，可選用工作測力環(huán)作為核查標(biāo)準(zhǔn)，確定40kN作為核查點。通過試驗機對工作測力環(huán)施加壓力進行測試，測試次數(shù)為10次，得一組測力環(huán)進程示值，將測力環(huán)示值換算成力值后進行記錄，并與核查標(biāo)準(zhǔn)已知數(shù)據(jù)相比較。核查結(jié)果數(shù)據(jù)如表7所示。

表7  試驗機期間核查測量結(jié)果一覽表

　　核查結(jié)果評價:由于核查標(biāo)準(zhǔn)值已知，故可依據(jù)以下式(5)進行判定:

　　式中:y1——核查時，測力環(huán)測量的平均值；yref——測力環(huán)被檢/校的示值；U1——實驗室核查時提供的擴展不確定度，k=2；Uref——檢/校實驗室提供的測力環(huán)示值的擴展不確定度，k=2。

　　由表7可知y1=39.85kN，查閱測力環(huán)上次檢定證書，可知yref=39.96kN，查閱實驗室不確定度評定材料可知檢/校實驗室提供測力環(huán)擴展不確定度為Urel=0.8%，k=2，故Urel=Urel×yrel=0.32kN。另經(jīng)評定，實驗室核查時提供的擴展不確定度U1=0.2kN。

　　將以上結(jié)果數(shù)據(jù)代入式(5)知，=0.38)，表明該被核查試驗機保持了檢定/校準(zhǔn)時的狀態(tài)，核查合格。

　　4.留樣復(fù)測法

　　選擇留樣復(fù)測法進行期間核查需注意以下問題:

　　(1)留樣的選擇。留樣的材料力學(xué)性能必須均勻性、穩(wěn)定性較好。在期間核查計劃內(nèi)的各次留樣必須是同一批次樣件，樣件均勻性和穩(wěn)定性滿足GB1499.2-2007《鋼筋混凝土用鋼 第2部分 熱軋帶肋鋼筋》要求。例如標(biāo)準(zhǔn)混凝土樣件(壓向)，標(biāo)準(zhǔn)鋼筋樣件(拉向)，要求同一廠家、同一批次、同一規(guī)格，建議同一根(段)上的幾截作為留樣。

　　(2)留樣件保存的環(huán)境條件必須嚴(yán)格控制，確保樣品穩(wěn)定可靠，性能不能發(fā)生大的改變。

　　(3)每次進行期間核查的測量方法、人員、場地、設(shè)備、核查項目都要嚴(yán)格保持一致。

　　(4)試驗機經(jīng)檢定/校準(zhǔn)得到其計量性能數(shù)據(jù)后，立即進行期間核查的首次測試，同時把該測試值作為參考值。

　　核查示例:某建工質(zhì)檢中心量程為300kN液壓式萬能試驗機主要進行鋼筋等樣品的材料力學(xué)試驗。該設(shè)備經(jīng)檢定符合1級，且具備使用年限較長以及日常使用頻率較高等特點。本示例期間核查選用牌號為HRB335、Φ20mm的熱軋帶肋鋼筋作為核查標(biāo)準(zhǔn)留樣，經(jīng)穩(wěn)定性和均勻性檢驗，試樣兩項指標(biāo)均滿足GB1499.2-2007要求。將樣件隨機分為2組，每組10根，在試驗機完成檢定/校準(zhǔn)工作一周之內(nèi)進行第一組樣件的拉伸試驗。經(jīng)過1/3個檢定周期，即4個月后進行第二組樣件測量，鋼筋的主要性能指標(biāo)為屈服強度Rel、抗拉強度Rm以及伸長率A。作為示例，本文選取抗拉強度對應(yīng)的抗拉力作為結(jié)果考核數(shù)據(jù)，兩組樣件核查數(shù)據(jù)如表8所示。

表8  試驗機期間核查測量結(jié)果一覽表

　　核查結(jié)果評價:由穩(wěn)健統(tǒng)計，能力統(tǒng)計量En值的表達(dá)式:

　　式中:y——試驗機第二次進行期間核查時測量得到的平均值，作為核查值；Y——試驗機第一次進行期間核查時測量得到的平均值，作為參考值；U1——核查值y的擴展不確定度，k=2；Uref——參考值Y的擴展不確定度，k=2。

　　由于兩次進行期間核查樣件、環(huán)境、方法、人員等條件都是相同的，因此可以取U1=Uref=U，U為參考值的擴展不確定度。因此式(6)可以簡化為

　　由表8可知，y=180kN，Y=178kN，根據(jù)相關(guān)熱軋帶肋鋼筋拉伸性能測量不確定度的評定報告可知，在1級液壓式萬能材料試驗機拉伸試驗下，該樣件的抗拉力測量結(jié)果的相對擴展不確定度為Urel=1.4%，k=2,則測量結(jié)果擴展不確定度為U=Urel×Y=2.5kN。將以上數(shù)據(jù)結(jié)果代入式(7)，可得結(jié)果En=0.57<0.7，滿足接受準(zhǔn)則，表明該被核查試驗機保持了檢定/校準(zhǔn)時的狀態(tài)，核查合格。

　　三、結(jié)論

　　材料試驗機作為定量檢測材料性能的設(shè)備，通過有效的期間核查可以確保試驗機在工作中處于良好的工作狀態(tài)。本文根據(jù)實驗室及試驗機情況給出了四大類期間核查方法，并進行了方法評價說明和示例，綜合比較可知:(1)當(dāng)實驗室具備高一等級標(biāo)準(zhǔn)器時，可優(yōu)選傳遞比較法；(2)當(dāng)實驗室只具備一臺材料試驗機時，可選擇使用同等級測力儀或留樣再測進行期間核查；(3)當(dāng)實驗室具備多臺材料試驗機時，優(yōu)先選擇試驗機間比對法；(4)當(dāng)實驗室有進行當(dāng)年度實驗室比對計劃時，可通過實驗室比對完成能力驗證和期間核查工作?？傊?，實驗室在進行參考時需根據(jù)自身條件確定期間核查方法，以便期間核查工作的經(jīng)濟、高效、可信。

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