[發明專利]乏信息材料洛氏硬度測量不確定度評定的方法

無效

• 申請號: 200910080546.1
• 申請日: 2009-03-20
• 公開（公告）號: CN101509858A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 王中宇;葛樂矣;佟杰
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/44
• 分類號: G01N3/44;G06N1/00
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司
• 代理人: 王順榮;唐愛華

(一)技術領域

本發明涉及一種乏信息材料洛氏硬度測量不確定度評定的方法，屬于工程測量技術領域。

(二)背景技術

乏信息(貧信息)，是指信息缺乏或嚴重缺失。在信息科學與系統科學研究中，乏信息系統被描述為信息不完備的不確定性系統。

金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力，稱為硬度。根據試驗方法和適用范圍不同，硬度又可分為洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯微硬度和高溫硬度等。材料洛氏硬度試驗是通過測量壓痕深度的方法來表示金屬材料的硬度。

不確定度是評價測量的固有屬性，是反映測量品質的重要指標。對于實際的材料洛氏硬度測量不確定度的評定，由于測得值序列的概率分布常常未知或很復雜，同時僅有小樣本的測量數據可供參考和分析，這就屬于乏信息問題。

在實際工程技術領域中，乏信息材料硬度測量不確定度的正確評定正成為材料科學與儀器測量技術的研究熱點之一。

目前，國內外材料硬度測量不確定度的傳統評定方法，主要依據《測量不確定度表示指南》(簡稱GUM)。它可以分為兩類：A類和B類。A類評定又稱為統計評定，B類評定又稱非統計評定。材料硬度測量的統計不確定度的A類評定，主要是通過一定的實驗，對測量數據序列進行統計分析，以標準差的形式表征其量值。研究測量不確定度的統計評定，就是要研究作為標準不確定度的標準差σ和估計值s的求法。但是，并非所有的測量結果都可以用A類評定方法進行評定，這種方法應用條件是擁有大樣本測量數據。對于小樣本量的并非滿足某種特定分布的測得數據，就得使用B類評定方法或者基于非統計原理的不確定度評定方法。材料硬度測量的統計不確定度的B類評定，主要依據洛氏硬度機的制造說明書和檢定證書或其他報告所提供的參考數據，對材料洛氏硬度測得值進行一定的分布假設，然后進行評定的。

基于非統計原理的不確定度評定方法是借助于方法，如灰色系統方法、蒙特卡羅方法、模糊集合方法、信息熵方法、范數方法和神經網絡方法等新興數學理論進行不確定度評定。該方法主要特別適用于解決測量數據樣本少，難以確定測量數據分布類型的材料洛氏硬度測量不確定度的評定。

此外對于乏信息材料洛氏硬度測量不確定度評定，國內學者還嘗試使用極差法、最大殘差法等。

本發明方法主要應用灰色系統理論對材料洛氏硬度測量進行不確定度評定，這種方法本身屬于非統計原理的實際工程應用。沒有規律的材料洛氏硬度測量數據，經一階累加生成后，呈現明顯的增長規律性，消弱了原始測量數據的隨機性，突出其趨勢項，進而可探求材料洛氏硬度測量數據中的測量不確定度信息。

(三)發明內容

(1)目的

本發明的目的是提供一種乏信息材料洛氏硬度測量不確定度評定的方法，該方法克服了現有技術中統計方法的不足，使工程測量中的不確定度評定更加準確而有效。

(2)技術方案

1)洛氏硬度測量原理

洛氏硬度是以頂角為120°的金剛石圓錐體或直徑為Φ1.588mm的淬火鋼球作壓頭，以規定的試驗力使其壓入試樣表面。試驗時，先加初試驗力，然后加主試驗力。壓入試樣表面之后卸除主試驗力，在保留初試驗力的情況下，根據試樣表面壓痕深度，確定被測金屬材料的洛氏硬度值。

如圖1所示，0—0為金剛石壓頭還沒有和試樣接觸的位置。圖1中1—1是在初試驗力作用下壓頭所處的位置，壓入深度為h1，目的是為了消除由于試樣表面不光潔對試驗結果的精確性造成的不良影響。圖1中2—2在總試驗力(初試力+主試驗力)作用下壓頭所處位置，壓入深度為h2。圖1中3—3是卸除主試驗力后壓頭所處的位置，由于金屬彈性變形得到恢復，此時壓頭實際壓入深度為h3。故由于主試驗力所引起的塑性變形而使壓頭壓入深度為h＝h3—h1。洛氏硬度值由h的大小確定，壓入深度h越大，硬度越低；反之，則硬度越高。一般說來，按照人們習慣上的概念，數值越大，硬度越高。因此采用一個常數c減去h來表示硬度的高低。并用每0.002mm壓痕深度為一個硬度單位。由此獲得的硬度值稱為洛氏硬度值，用符號HR表示。

HR=c′-h0.002]]>

式中，c′為常數(對于HRC、HRA，c′取0.2；對于HRB，c′取0.26)。