計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告(經(jīng)緯儀).doc

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)名稱經(jīng)緯儀檢定裝置建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)單位揚(yáng)州市計(jì)量所計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)人籌建起止日期1999年3月說(shuō) 明1、申請(qǐng)建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)填寫計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核合格后由申請(qǐng)單位存檔。2、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告由計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)人填寫。3、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告用計(jì)算機(jī)打印或墨水筆填寫，要求字跡工整清晰。目 錄一、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的工作原理及其組成（1）二、選用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及主要配套設(shè)備（2）三、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)指標(biāo)（3）四、環(huán)境條件（3）五、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的量值溯源和傳遞框圖（4）六、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量重復(fù)性考核（5）七、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核（6）八、測(cè)量不確定度評(píng)定（7）九、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量不確定度驗(yàn)證 （12）十、結(jié) 論（13）十一、附加說(shuō)明 （13）一、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的工作原理及其組成按JJG414-1994經(jīng)緯儀檢定規(guī)程，本套計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)主要用于檢定新制造、修理后及使用中的J2級(jí)、J6級(jí)及J30級(jí)的經(jīng)緯儀。以檢定J2級(jí)經(jīng)緯儀一測(cè)回水平方向標(biāo)準(zhǔn)偏差為例，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的工作原理敘述如下：沿經(jīng)緯儀水平方向的圓周上,安置46個(gè)平行光管作為照準(zhǔn)目標(biāo),用全圓方向觀測(cè)法進(jìn)行檢定。平行光管的布局應(yīng)呈隨機(jī)狀態(tài)，夾角的角值為度、分、秒值分布。J2級(jí)經(jīng)緯儀需觀測(cè)6個(gè)測(cè)回。將經(jīng)緯儀安置在檢定臺(tái)上，精確整平，整置水平度盤于零度起始位置。照準(zhǔn)部順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)一周后，以正鏡位置照準(zhǔn)目標(biāo)1。測(cè)微器兩次讀數(shù)，并取平均值L1。依次照準(zhǔn)目標(biāo)2，3，n，分別讀數(shù)，并取平均值Li。最后照準(zhǔn)起始目標(biāo)1，回零讀數(shù)，取起始零位與回零讀數(shù)的平均值為起始方向值。將經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡翻轉(zhuǎn)180，以逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，分別照準(zhǔn)目標(biāo)1，n，3，2，1，分別讀數(shù)，并取平均值Ri。上述作為一個(gè)測(cè)回，求出一測(cè)回觀測(cè)結(jié)果。整置水平度盤分別為3011，6022，9033，12044，15055作為起始位置，重復(fù)第一測(cè)回的觀測(cè)，依次求出第二至第六測(cè)回觀測(cè)結(jié)果。水平方向標(biāo)準(zhǔn)偏差按下式求得：式中：m測(cè)回?cái)?shù)；n照準(zhǔn)目標(biāo)數(shù)。本套計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)主要由光學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)試臺(tái)組成。1二、選用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及主要配套設(shè)備計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器名 稱型 號(hào)測(cè)量范圍不確定度或準(zhǔn)確度等級(jí)或最大允許誤差制造廠及出廠編號(hào)檢定證書號(hào)光學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)試臺(tái)CTJ-0703600.5上海第三光學(xué)儀器廠 / 990401WG021129主要配套設(shè)備2三、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)指標(biāo)1. 光學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)試臺(tái) 測(cè)量范圍：0360；最大允許誤差：0.5；分劃板格值：30.四、環(huán)境條件項(xiàng) 目要 求實(shí) 際 情 況結(jié) 論溫 度常溫20合格3五、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的量值溯源和傳遞框圖上一級(jí)計(jì)量器具5308校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室高等級(jí)經(jīng)緯儀0360= 0.2直 接 測(cè) 量本單位計(jì)量器具揚(yáng)州市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所經(jīng)緯儀檢定裝置0360=0.5直 接 測(cè) 量下一級(jí)計(jì)量器具揚(yáng)州市各企事業(yè)單位經(jīng)緯儀J2級(jí)、J6級(jí)、J30級(jí)=1.6 =4 =204六、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量重復(fù)性考核以檢定J2級(jí)經(jīng)緯儀為例，用被檢經(jīng)緯儀對(duì)某一目標(biāo)進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)并讀取數(shù)據(jù)，重復(fù)檢定10次，得以下數(shù)據(jù)：325825.7; 325825.2; 325825.9; 325825.5; 325826.2;325825.5; 325825.5; 325825.8; 325825.3; 325825.8.得：n=10；平均值=325825.64.于是其重復(fù)性為： s=0.30該數(shù)值小于測(cè)量不確定度評(píng)定（4.2.3）中引入的單次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)偏差s=0.53。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性考核合格。5七、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核 以檢定一臺(tái)穩(wěn)定的J2經(jīng)緯儀的一測(cè)回水平方向標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)考核計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性，檢定時(shí)間與數(shù)據(jù)如下： 時(shí)間次數(shù)2002.22002.32002.42002.510.80.70.80.820.70.60.80.630.70.60.60.840.60.70.70.7平均值0.70.650.730.73上表中，平均值的最大值與最小值之差為0.08，小于測(cè)量不確定度評(píng)定中的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展不確定度（U95=0.36）。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核合格。6八、測(cè)量不確定度評(píng)定1 概述1.1 測(cè)量方法：依據(jù)JJG414-1994經(jīng)緯儀檢定規(guī)程。1.2 環(huán)境條件：常溫。1.3 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：光學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)試臺(tái)。1.4 被測(cè)對(duì)象：J2級(jí)經(jīng)緯儀一測(cè)回水平方向標(biāo)準(zhǔn)偏差。1.5 測(cè)量過(guò)程： 以檢定J2級(jí)經(jīng)緯儀一測(cè)回水平方向標(biāo)準(zhǔn)偏差為例評(píng)定測(cè)量不確定度。將經(jīng)緯儀安置在檢定臺(tái)上，精確整平，整置水平度盤于零度起始位置。以正鏡位置照準(zhǔn)目標(biāo)1，2，3，4，1，分別讀數(shù)，并取平均值Li；以倒鏡位置，分別照準(zhǔn)目標(biāo)1，4，3，2，1，分別讀數(shù)，并取平均值Ri。則照準(zhǔn)目標(biāo)角值ai=。整置水平度盤分別為3011，6022，9033，12044，15055作為起始位置，重復(fù)第一測(cè)回的觀測(cè)，依次求出第二至第六測(cè)回觀測(cè)結(jié)果。1.6 評(píng)定結(jié)果的使用：符合上述條件下的測(cè)量結(jié)果，可直接使用本不確定度的評(píng)定結(jié)果。2 數(shù)學(xué)模型aji= (1)式中：aji第j測(cè)回第i目標(biāo)對(duì)0目標(biāo)的夾角；Lji第i目標(biāo)第j測(cè)回盤左讀數(shù)；Lj0第0目標(biāo)第j測(cè)回盤左讀數(shù)；Rji第i目標(biāo)第j測(cè)回盤右讀數(shù)；Rj0第0目標(biāo)第j測(cè)回盤右讀數(shù)。 (2)式中：m測(cè)回?cái)?shù)（m=6）；第i目標(biāo)對(duì)0目標(biāo)的夾角的平均值；Vji 第i目標(biāo)第j測(cè)回aji的殘差。一測(cè)回水平方向標(biāo)準(zhǔn)偏差按m下式求得： (3)式中：n照準(zhǔn)目標(biāo)數(shù)（n=4）。3 方差和靈敏系數(shù)7八、測(cè)量不確定度評(píng)定3.1 u(aji)和u(aji)的傳播系數(shù)caji式（1）中，沒(méi)有任何輸入量具有值得考慮的相關(guān)性。依， (4)有：，由于Lji、Lj0、Rji、Rj0是等精度測(cè)量，故u2(Lji)= u2(Lj0)= u2(Rji)= u2(Rj0)= u2(a)；又c2(Lji)= c2(Lj0)= c2(Rji)= c2(Rj0)= ，所以，caji=1 (5)3.2 u(m)和u(m)的傳播系數(shù)cm為描述和書寫方便，令（3）式中： 則（3）式表示為： (6)由（3）式得： 其中： 8八、測(cè)量不確定度評(píng)定 將以上各平方項(xiàng)求和，經(jīng)嚴(yán)格演算得：必須使：1否則：1使（6）式無(wú)意義，所以：0因此，按 處理是可以的，則： （m=6，n=4）所以： (7)4 計(jì)算分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u(a)的主要來(lái)源是標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度和被檢經(jīng)緯儀的不確定度。4.1 裝置方面的影響估算的不確定度分量u1(a)由于多目標(biāo)平行光管法測(cè)量m值時(shí)，是用它們?cè)?個(gè)方向上模擬無(wú)窮遠(yuǎn)目標(biāo)，一般認(rèn)為在檢定m值的短時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生變化，所以：u1(a)=0。4.2 與被檢經(jīng)緯儀有關(guān)的不確定度分量u2(a)4.2.1 由經(jīng)緯儀裝調(diào)不精確估算的不確定度分量u21(a)經(jīng)緯儀有三條幾何軸，即豎軸、橫軸、望遠(yuǎn)鏡視軸。理論上要求它們相互垂直，并要求使用時(shí)豎軸保持鉛垂，但實(shí)際上它們都存在誤差。根據(jù)JJG414-1994經(jīng)緯儀檢定9八、測(cè)量不確定度評(píng)定規(guī)程要求：檢定時(shí)必須將經(jīng)緯儀調(diào)至水平，允許誤差為20（即豎軸的鉛垂度誤差不超過(guò)20）；豎軸與橫軸的垂直度不超過(guò)16；橫軸與望遠(yuǎn)鏡視軸垂直度不超過(guò)8。由此引起的經(jīng)緯儀在水平方向的測(cè)量誤差限經(jīng)分析計(jì)算為：，按均勻分布，估計(jì)其相對(duì)不確定度為10%，得自由度=50。4.2.2 由度盤分劃誤差估算的不確定度分量u22(a)據(jù)有關(guān)資料介紹，J2級(jí)經(jīng)緯儀的度盤分劃誤差在生產(chǎn)加工時(shí)可控制在1.0以內(nèi)，即有，按a22在半寬為的區(qū)間內(nèi)均勻分布，得估計(jì)其相對(duì)不確定度為10%，得自由度=50。4.2.3 由測(cè)量重復(fù)性估算的不確定度分量u23(a) 用被檢經(jīng)緯儀對(duì)某一目標(biāo)進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)并讀取數(shù)據(jù)，測(cè)量重復(fù)性由實(shí)驗(yàn)得出，數(shù)據(jù)如下：（共進(jìn)行12次讀數(shù)） 00015.3 00016.2 00015.5 00016.3 00014.9 00015.5 00014.7 00015.1 00014.6 00015.0 00015.4 00015.1得單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s=0.53考慮到每一照準(zhǔn)目標(biāo)要讀兩次讀數(shù)，取平均值作為測(cè)得值，所以 = n-1 = 12-1 = 11上述三項(xiàng)合成，得 5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度依（7）式，可得10八、測(cè)量不確定度評(píng)定6 有效自由度7 擴(kuò)展不確定度 =2.010.18 =0.368 報(bào)告J2級(jí)經(jīng)緯儀一測(cè)回水平方向標(biāo)準(zhǔn)偏差的擴(kuò)展不確定度：U95=0.36，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度0.18，有效自由度54，包含因子kp = t95(54) = 2.01，從而具有約為95%概率的置信區(qū)間。11九、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量不確定度驗(yàn)證以一臺(tái)穩(wěn)定的J2經(jīng)緯儀，分別用我所及揚(yáng)州市計(jì)量所的經(jīng)緯儀檢定裝置進(jìn)行檢定，檢定數(shù)據(jù)如下：檢定單位一測(cè)回水平方向標(biāo)準(zhǔn)偏差擴(kuò)展不確定度我所0.9U95=0.36