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休止角测量仪的校准
发布时间:2016-07-20   点击次数:1284次
     休止角测量仪圆盘及竖直标尺的直径校验采用百分卡尺:量程为0~300mm,分度值为0.1mm;竖直标尺刻度校验采用深度卡尺:量程为0~200mm,分度值为0.1mm;竖直标尺倾角校验采用分度为1°的量角器。为安全起见,以下凡用到圆盘直径,如无特别说明,均以小圆盘(直径为10cm)为准。如用到无粘性土休止角值,均以28°为例。
 
1、圆盘直径
 
   休止角测量仪有两个圆盘,其直径的标称值分别为10cm和20cm。对圆盘8等分,分别测量圆盘直径(共测量4次),其均值作为圆盘直径的估值(实测值)。直径测量所用的卡尺zui小分度为0.1mm,单次测量的不确定度不大于0.02mm,4次测量结果的均值的不确定度小于0.01mm。经计算,圆盘直径测量不确定度致休止角测量不确定度小于001°。但是,由于圆盘的圆度可能并不太好,使得这4个不同位置所测得的直径不相等,假设其zui大值与zui小值相差0.2mm,经计算,在zui不利情况下,引入休止角不确定度为0.08°。
 
2、竖直标尺刻度及倾角
 
(1)竖直标尺刻度
 
   采用分度为0.1mm深度卡尺对竖直标尺各刻度进行校验,用同一把深度卡尺分别测量尺顶至圆盘的长度,以及尺顶至各刻度的长度,再计算各刻度所处的高度。每个刻度高度都是尺顶至圆盘的长度与尺顶至该刻度的长度之差,由于用于测量的深度卡尺相同,因此,这两个测量结果是完全负相关,各刻度高度测量结果不确定度为零。竖直标尺各刻度高度与其标称值可能不一致,主要是因圆盘没有准确安装在竖直标尺的零点上,造成系统误差。假设测得的刻度高度zui大误差为0.1mm(如这个误差过大,应修正之),经计算,刻度高度误差给休止角引入的不确定度不大于0.10°。
 
(2)竖直标尺倾角
 
   竖直标尺垂直于圆盘是理想状态,或者说,其倾角的标称值为90°。竖直标尺zui小倾角校验:通过测量竖直标尺的zui大仰角,计算其补角,这是竖直标尺zui小倾角,它应不小于850°
 
3、竖直标尺直径
 
    参照“圆盘直径”校验方法进行校验。参考圆盘测量的情况,因竖直标尺直径测量不准确给休止角引入的不确定度小于0.01°。
 
4、休止角测量仪引入的不确定度
 
   从上述的校验过程发现,圆盘直径及竖直标尺直径测量引入的休止角不确定度都是微小不确定度,可以忽略。于是,对休止角进行单次测量,设备因素引入的不确定度为0.13°由此可见,ua远小于仪器的zui大允差0.68°,说明以上校准方法能够满足SI239一1999土工试验规程对休止角测量的要求。
 
   上述校验是以休止角测量仪的竖直标尺的刻度标注高度,高度分度值为1mm的情况,如果竖直标尺的刻度标注休止角的值(如zui小分度为1°),则读数引入的不确定度为0.20°,仪器的合格标准为单次测量休止角不确定度应不大于0.68°。
 
    如果直接测量竖直标尺刻度高度(圆盘上底至刻度的距离),一般要先拆除圆盘,才能用卡尺测量,这时应将刻度高度测量不确定度与标称高度的误差相加,来计算竖直标尺刻度高度对休止角测量结果的影响。笔者不建议采用这个办法,因为圆盘重新安装会引入不确定度,这个不确定度难以计算;还有,这个办法测得的刻度高度的不确定度,会增加休止角测量不确定度。
 
    上述校验中,要求休止角测量仪圆盘上测得的4个直径zui大差值不大于0.2mm,竖直标尺zui小倾角不小于85°,如果不符合这些要求,应对休止角测量仪进行维修、更换。竖直标尺直径测量结果通常不会存在明显差别。


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