休止角測量儀圓盤及豎直標(biāo)尺的直徑校驗(yàn)采用百分卡尺:量程為0~300mm,分度值為0.1mm;豎直標(biāo)尺刻度校驗(yàn)采用深度卡尺:量程為0~200mm,分度值為0.1mm;豎直標(biāo)尺傾角校驗(yàn)采用分度為1°的量角器。為安全起見,以下凡用到圓盤直徑,如無特別說明,均以小圓盤(直徑為10cm)為準(zhǔn)。如用到無粘性土休止角值,均以28°為例。
1、圓盤直徑
休止角測量儀有兩個圓盤,其直徑的標(biāo)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(shí)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(jié)果的均值的不確定度小于0.01mm。經(jīng)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(shè)其zui大值與zui小值相差0.2mm,經(jīng)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(biāo)尺刻度及傾角
(1)豎直標(biāo)尺刻度
采用分度為0.1mm深度卡尺對豎直標(biāo)尺各刻度進(jìn)行校驗(yàn),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(jié)果是*負(fù)相關(guān),各刻度高度測量結(jié)果不確定度為零。豎直標(biāo)尺各刻度高度與其標(biāo)稱值可能不一致,主要是因圓盤沒有準(zhǔn)確安裝在豎直標(biāo)尺的零點(diǎn)上,造成系統(tǒng)誤差。假設(shè)測得的刻度高度zui大誤差為0.1mm(如這個誤差過大,應(yīng)修正之),經(jīng)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(biāo)尺傾角
豎直標(biāo)尺垂直于圓盤是理想狀態(tài),或者說,其傾角的標(biāo)稱值為90°。豎直標(biāo)尺zui小傾角校驗(yàn):通過測量豎直標(biāo)尺的zui大仰角,計算其補(bǔ)角,這是豎直標(biāo)尺zui小傾角,它應(yīng)不小于850°
3、豎直標(biāo)尺直徑
參照“圓盤直徑”校驗(yàn)方法進(jìn)行校驗(yàn)。參考圓盤測量的情況,因豎直標(biāo)尺直徑測量不準(zhǔn)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(yàn)過程發(fā)現(xiàn),圓盤直徑及豎直標(biāo)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(jìn)行單次測量,設(shè)備因素引入的不確定度為0.13°由此可見,ua遠(yuǎn)小于儀器的zui大允差0.68°,說明以上校準(zhǔn)方法能夠滿足SI239一1999土工試驗(yàn)規(guī)程對休止角測量的要求。
上述校驗(yàn)是以休止角測量儀的豎直標(biāo)尺的刻度標(biāo)注高度,高度分度值為1mm的情況,如果豎直標(biāo)尺的刻度標(biāo)注休止角的值(如zui小分度為1°),則讀數(shù)引入的不確定度為0.20°,儀器的合格標(biāo)準(zhǔn)為單次測量休止角不確定度應(yīng)不大于0.68°。
如果直接測量豎直標(biāo)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(yīng)將刻度高度測量不確定度與標(biāo)稱高度的誤差相加,來計算豎直標(biāo)尺刻度高度對休止角測量結(jié)果的影響。筆者不建議采用這個辦法,因?yàn)閳A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(yàn)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(biāo)尺zui小傾角不小于85°,如果不符合這些要求,應(yīng)對休止角測量儀進(jìn)行維修、更換。豎直標(biāo)尺直徑測量結(jié)果通常不會存在明顯差別。