Основные моменты статьи

• Точность для ультразвукового контактного импеданса (UCI) является "неточным термином" и всегда должна заменяться коэффициентом вариации и отклонением измерений
• Коэффициент вариации (повторяемость) и отклонение измерения (также известное как точность) должны использоваться вместе для лучшего описания параметров UCI в соответствии с требованиями самых строгих стандартов.
• Стандарт ASTM A1038 контролирует только отклонение измерений и не контролирует повторяемость.
• DIN50159 и GB/T34205 являются наиболее строгими стандартами для UCI и обеспечивают точность и повторяемость.
• Наилучшей практикой является использование зондов UCI, откалиброванных по всем трем стандартам, чтобы убедиться, что измерения не только точны, но и воспроизводимы.

После прочтения этой 5-минутной статьи вы поймете разницу между точностью и прецизионностью, почему они важны и как сделать лучший выбор при выборе оборудования.

Введение

Многие производители предоставляют технические листы и говорят о точности UCI и о том, насколько точны датчики, но это создает еще большую путаницу среди пользователей, когда дело доходит до самой техники.

Почему же точность зонда является неточным утверждением? Точность зонда относится к тому, "насколько точна технология и ее компоненты", но не определяет, какую многоточечную точность может обеспечить зонд.

Еще более важным является то, что метод UCI обычно выполняется с помощью портативного устройства, и опыт оператора или его обращение вносят свой вклад в абсолютные значения. Для метода UCI гораздо большее значение для пользователя имеют два параметра, которые непосредственно связаны с характеристиками зонда: отклонение измерений (также называемое стандартами точностью) и коэффициент вариации (повторяемость). Оба они используются для калибровки устройств, соответствующих самым строгим стандартам (DIN и GB/T).

Отклонение измерений (точность) и коэффициент вариации (повторяемость)

Как описываются эти два параметра и что они означают ?

Согласно DIN 50159, ASTM A1038 и GB/T34205 отклонение измерения (точность) определяется следующим образом:

(E - отклонение измерений, - среднее значение n измерений, H - эталонное значение, т.е. испытательный блок).

Другими словами: он описывает, как среднее значение отклоняется от эталонного значения в % шкале, а также сильно коррелирует с качеством эталона и калибровки.

Коэффициент вариации прибора UCI (повторяемость) определен в DIN 50159 и GB/T34205 и описывает относительную разницу между самым высоким и самым низким значением твердости относительно среднего значения:

(r - повторяемость, Hmin и Hmax - наименьшее и наибольшее значения твердости соответственно, - среднее значение)

Другими словами: она описывает, насколько далеко разбросаны друг от друга значения измерений. Повторяемость в основном зависит от качества прибора и иногда используется взаимозаменяемо как точность прибора.

Почему повторяемость важна?

Чтобы лучше проиллюстрировать значение точности и повторяемости, мы используем простую цель. Обычно выполняется несколько измерений для вычисления среднего значения - истинного значения, сравниваемого с эталонным тестовым блоком. В приведенном ниже примере четыре возможных результата измерений сравниваются и классифицируются в две колонки: a - низкая точность и b - высокая точность.

Для обоих случаев a и b красная точка указывает на среднее значение компьютера, которое идентично (для столбца a и столбца b соответственно). Высокая точность, но низкая повторяемость указывает на то, что для вычисления среднего значения необходимо провести измерения в большей совокупности точек измерения, так как отдельные точки данных широко разбросаны.

Это является проблемой для многих видов испытаний твердости, например, для зон термического влияния (ЗТВ), когда профиль сварного шва проверяется путем сбора профиля твердости сварного шва, состоящего из отдельных измерений. В этом конкретном случае показания могут быть искажены до такой степени, что границу между пораженной и непораженной зоной нелегко определить или она размыта. Кроме того, калибровка приборов проводится в лабораториях с высокой точностью в очень контролируемой среде, что сводит к минимуму влияние пользователя на измерения - пользователи используют приборы в полевых условиях на неидеальных поверхностях и не всегда перпендикулярно исследуемой поверхности, что крайне важно. И, следовательно, точные, но не воспроизводимые приборы добавляют ненужные отклонения в качество и надежность данных.

Какие же пределы используются производителями и почему эти значения зависят от твердости и силы испытания?

Пусть следующая таблица будет ориентиром в отношении максимально допустимого отклонения измерений и повторяемости. Обратите внимание, что эти значения используются для калибровки прибора производителями, а не в качестве основы для ежедневной проверки, проводимой конечным пользователем.

Как лучше всего?

В этой статье показано, как рассчитываются точность и повторяемость, а также насколько важна повторяемость для конечных пользователей. Важно подчеркнуть, что стандарт ASTM не требует повторяемости в процессе калибровки (см. Таблицу 1 и Таблицу 2), поэтому пользователи не могут избежать покупки точных, но неповторяемых приборов.  

Всегда рекомендуется использовать устройства, которые также контролируются на повторяемость, что требуется немецким DIN 50159, китайским GB/T 34205   и международные стандарты DIN EN ISO 16859. Используя устройства, соответствующие всем трем стандартам, конечные пользователи могут быть уверены, что их оборудование является лучшим в своем классе не только с точки зрения точности, но также с точки зрения воспроизводимости и, прежде всего, надежности собранных данных.

Примечание. В этом документе представлена лишь часть информации, описанной в стандартах ASTM A956, ASTM A1038, DIN 50159, DIN 50157, GB/T 34205 и ASTM E3246. Скрининг Компания Eagle Technologies сделала все возможное для точного перевода разделов стандартов DIN 50159, DIN 50157 и GB/T 34205-2017. Для авторизованных переводов или получения дополнительной информации заинтересованным читателям предлагается ознакомиться с полной версией стандартов DIN,   ASTM A1038,   GB/T 34205 и ISO доступны по адресу   www.beuth.de ,   www.astm.org o r www.spc.org.cn   и   www.iso.org   соответственно.  

Ссылки:

Metallische Werkstoffe – Härteprüfung nach dem UCI-Verfahren – Часть 2: Prüfung und Kalibrierung der Härteprüfgeräte, DIN 50159-2:2015-01, 2015
Стандартный метод испытаний на твердость при переноске методом ультразвукового контактного импеданса, ASTM A1038-19, 2019 г.
Металлические материалы. Определение твердости. Метод ультразвукового контактного импеданса, GB/T 34205-2017, 2017
Металлические материалы. Испытание на твердость по Леебу. Часть 1. Метод испытания,   DIN EN ISO16859-1
Металлические материалы. Испытание на твердость по Leeb. Часть 2. Проверка и калибровка испытательных устройств,   DIN EN ISO16859-2

Портативный тест на твердость. Теория практика, приложения, рекомендации. Бернат, Д., Радж, Л., Франк, С., Отт, Т. Шверценбах, Screening Eagle Technologies AG, 2022.