休止角測量儀的校準

 

1、圓盤直徑

 

   休止角測量儀有兩個圓盤，其直徑的標稱值分別為10cm和20cm。對圓盤8等分，分別測量圓盤直徑(共測量4次)，其均值作為圓盤直徑的估值(實測值)。直徑測量所用的卡尺zui小分度為0.1mm，單次測量的不確定度不大于0.02mm，4次測量結果的均值的不確定度小于0.01mm。經計算，圓盤直徑測量不確定度致休止角測量不確定度小于001°。但是，由于圓盤的圓度可能并不太好，使得這4個不同位置所測得的直徑不相等，假設其zui大值與zui小值相差0.2mm，經計算，在zui不利情況下，引入休止角不確定度為0.08°。

 

2、豎直標尺刻度及傾角

 

(1)豎直標尺刻度

 

   采用分度為0.1mm深度卡尺對豎直標尺各刻度進行校驗，用同一把深度卡尺分別測量尺頂至圓盤的長度，以及尺頂至各刻度的長度，再計算各刻度所處的高度。每個刻度高度都是尺頂至圓盤的長度與尺頂至該刻度的長度之差，由于用于測量的深度卡尺相同，因此，這兩個測量結果是*負相關，各刻度高度測量結果不確定度為零。豎直標尺各刻度高度與其標稱值可能不一致，主要是因圓盤沒有準確安裝在豎直標尺的零點上，造成系統誤差。假設測得的刻度高度zui大誤差為0.1mm(如這個誤差過大，應修正之)，經計算，刻度高度誤差給休止角引入的不確定度不大于0.10°。

 

(2)豎直標尺傾角

 

   豎直標尺垂直于圓盤是理想狀態，或者說，其傾角的標稱值為90°。豎直標尺zui小傾角校驗:通過測量豎直標尺的zui大仰角，計算其補角，這是豎直標尺zui小傾角，它應不小于850°

 

3、豎直標尺直徑

 

    參照“圓盤直徑”校驗方法進行校驗。參考圓盤測量的情況，因豎直標尺直徑測量不準確給休止角引入的不確定度小于0.01°。

 

4、休止角測量儀引入的不確定度

 

   從上述的校驗過程發現，圓盤直徑及豎直標尺直徑測量引入的休止角不確定度都是微小不確定度，可以忽略。于是，對休止角進行單次測量，設備因素引入的不確定度為0.13°由此可見，ua遠小于儀器的zui大允差0.68°，說明以上校準方法能夠滿足SI239一1999土工試驗規程對休止角測量的要求。

 

   上述校驗是以休止角測量儀的豎直標尺的刻度標注高度，高度分度值為1mm的情況，如果豎直標尺的刻度標注休止角的值(如zui小分度為1°)，則讀數引入的不確定度為0.20°，儀器的合格標準為單次測量休止角不確定度應不大于0.68°。

 

    如果直接測量豎直標尺刻度高度(圓盤上底至刻度的距離)，一般要先拆除圓盤，才能用卡尺測量，這時應將刻度高度測量不確定度與標稱高度的誤差相加，來計算豎直標尺刻度高度對休止角測量結果的影響。筆者不建議采用這個辦法，因為圓盤重新安裝會引入不確定度，這個不確定度難以計算;還有，這個辦法測得的刻度高度的不確定度，會增加休止角測量不確定度。

 

    上述校驗中，要求休止角測量儀圓盤上測得的4個直徑zui大差值不大于0.2mm，豎直標尺zui小傾角不小于85°，如果不符合這些要求，應對休止角測量儀進行維修、更換。豎直標尺直徑測量結果通常不會存在明顯差別。