軌距尺檢定裝置量值比對(duì)及測(cè)量不確定度評(píng)定

1、軌距尺檢定裝置量值比對(duì)及測(cè)量不確定度評(píng)定一 引言計(jì)量比對(duì)是在規(guī)定條件下，在相同量的計(jì)量基準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)所復(fù) 現(xiàn)或保持的量值之間進(jìn)行比較、 分析和評(píng)價(jià)的過(guò)程。 通過(guò)比對(duì)， 可以 綜合考察實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)能力， 比較準(zhǔn)確地了解實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境條件及儀 器設(shè)備準(zhǔn)確度， 客觀地反映實(shí)驗(yàn)室的能力與水平， 考察檢定人員的技 術(shù)水平并可識(shí)別實(shí)驗(yàn)室中的問(wèn)題及技術(shù)能力方面上的不足， 并制定相 應(yīng)的補(bǔ)救措施，這些措施可能涉及諸如個(gè)別人員的行為或儀器的校 準(zhǔn)，或者檢測(cè)方法等，從而保證所傳量值的準(zhǔn)確、一致、可靠。2011年8月，xxx（單位名稱略）組織了本局軌距尺檢定裝 置量值比對(duì)工作。由XXX（單位名稱略）作為主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室，其

2、主要 任務(wù)為：a ）制定并提出比對(duì)方案；b ）提供傳遞標(biāo)準(zhǔn)；c ）提出比對(duì)測(cè)量參考裝置；d ）負(fù)責(zé)比對(duì)樣品數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和穩(wěn)定可靠；e ）負(fù)責(zé)整理比對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提供分析和比對(duì)結(jié)論，完成比對(duì)報(bào) 告；f ）遵守并執(zhí)行保密規(guī)定；g ）負(fù)責(zé)解答與比對(duì)有關(guān)的技術(shù)問(wèn)題。參加此次軌距尺檢定裝置量值比對(duì)的參比實(shí)驗(yàn)室分別是XXX工務(wù)段計(jì)量室、XXX工務(wù)段計(jì)量室、XXX工務(wù)段計(jì)量室、XXX 工務(wù)段計(jì)量室、 XXX 工務(wù)段計(jì)量室、 XXX 工務(wù)段計(jì)量室、 XXX 工務(wù)段計(jì)量室、 XXX 工務(wù)段計(jì)量室、 XXX 工務(wù)機(jī)械段計(jì)量室、 X XX工務(wù)段計(jì)量室等10家單位。參比實(shí)驗(yàn)室比對(duì)使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器 是軌距尺檢定裝置，分別為

3、石家莊鐵路司機(jī)學(xué)校生產(chǎn)的I、H級(jí)軌距尺檢定器和蘇家屯軌距尺廠生產(chǎn)的H級(jí)軌距尺檢定器。本次由主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室提供的傳遞標(biāo)準(zhǔn)是石家莊鐵路司機(jī)學(xué)校生產(chǎn) 的2根名義尺寸均為1435mm勺量規(guī)，編號(hào)為001的量規(guī)作為正式傳 遞標(biāo)準(zhǔn)，編號(hào)為 002的量規(guī)作為備用傳遞標(biāo)準(zhǔn)， 2根傳遞標(biāo)準(zhǔn)的參考 值在比對(duì)試驗(yàn)開始前和結(jié)束后均測(cè)量一次量值。各參比實(shí)驗(yàn)室依據(jù) JJG219-2008標(biāo)準(zhǔn)鐵路軌距尺檢定規(guī)程分別對(duì)編號(hào)為001的傳遞標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)檢測(cè)， 給出測(cè)量結(jié)果和測(cè)量不確定度評(píng)定報(bào)告， XXX （單位名稱略）作為主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室對(duì)各參比實(shí)驗(yàn)室提供的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行 了認(rèn)真統(tǒng)計(jì)，合理周密地分析研究，形成比對(duì)結(jié)果報(bào)告。二 比對(duì)路線和時(shí)間

4、安排1 比對(duì)路線此次量值比對(duì)工作采取環(huán)形比對(duì)方式，首先由 XXX （主導(dǎo)實(shí)驗(yàn) 室）對(duì) 2根傳遞標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，然后將傳遞標(biāo)準(zhǔn)依次送到上述 10個(gè) 參比實(shí)驗(yàn)室單位進(jìn)行測(cè)量， 最后將傳遞標(biāo)準(zhǔn)返還到主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行復(fù) 校，以驗(yàn)證傳遞標(biāo)準(zhǔn)量值變化是否正常。 若兩次測(cè)量結(jié)果均在測(cè)量不確定度范圍內(nèi)，則本次所有比對(duì)數(shù)據(jù)有效，從而保證了傳遞標(biāo)準(zhǔn)在傳 遞過(guò)程中沒(méi)有損壞，保證了比對(duì)工作客觀、公正、準(zhǔn)確，科學(xué)。2比對(duì)時(shí)間安排參比實(shí)驗(yàn)室要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成傳遞標(biāo)準(zhǔn)交接， 測(cè)量、數(shù)據(jù)處理， 送還傳遞標(biāo)準(zhǔn)并上交比對(duì)試驗(yàn)記錄、比對(duì)結(jié)果報(bào)告、測(cè)量不確定度等。 比對(duì)時(shí)間安排見表1。表1 時(shí)間表參比實(shí)驗(yàn)室單位計(jì)劃測(cè)量時(shí)間實(shí)際測(cè)量時(shí)間收

5、到結(jié)果時(shí)間xxx工務(wù)段2011年8月9日2011年8月9日2011年8月15日xxx工務(wù)段2011年8月12日2011年8月9日2011年8月15日xxx工務(wù)段2011年8月16日2011年8月9日2011年8月19日xxx工務(wù)段2011年8月18日2011年8月9日2011年8月22日xxx工務(wù)段2011年8月19日2011年8月9日2011年8月22日xxx工務(wù)段2011年8月9日2011年8月23日2011年8月26日xxx工務(wù)段2011年8月9日2011年8月24日2011年8月29日xxx工務(wù)段2011年8月9日2011年8月29日2011年9月2日xxx工務(wù)機(jī)械段2011年8月9日

6、2011年8月30日2011年9月5日xxx工務(wù)段2011年8月9日2011年8月30日2011年9月5日三比對(duì)進(jìn)程2011年由xxx（單位名稱略）下達(dá)比對(duì)計(jì)劃，2011年6月主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室完成了比對(duì)實(shí)施細(xì)則的編寫以及傳遞標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)備工作；2011年6月召開了比對(duì)準(zhǔn)備工作研討會(huì)，討論確定了比對(duì)實(shí)施細(xì)則；2011 年 8 月9月完成了 10 個(gè)參比實(shí)驗(yàn)室的比對(duì)試驗(yàn)；各參比實(shí)驗(yàn)室從 2011年9月5日前提交了比對(duì)報(bào)告； 主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室于 2011年9月6日 開始整理比對(duì)數(shù)據(jù)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析處理，于 2011年9 月底 完成了比對(duì)數(shù)據(jù)匯總分析及比對(duì)總結(jié)報(bào)告。四 軌距尺檢定裝置量值比對(duì)方法及比對(duì)過(guò)程軌距尺

7、檢定裝置量值比對(duì)的檢測(cè)方法采用比較測(cè)量法，檢測(cè)依據(jù)JJG219-2008標(biāo)準(zhǔn)鐵路軌距尺檢定規(guī)程。軌距尺檢定裝置量值比對(duì)的主要內(nèi)容：根據(jù)檢定規(guī)程對(duì)傳遞標(biāo)準(zhǔn) 進(jìn)行檢測(cè)，傳遞標(biāo)準(zhǔn)由比對(duì)工作組攜帶到各參比單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)檢 測(cè)，到達(dá)每個(gè)單位實(shí)驗(yàn)室后， 在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)前比對(duì)工作組對(duì) 2 件傳遞標(biāo) 準(zhǔn)的包裝盒進(jìn)行啟封， 該參比實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目負(fù)責(zé)人要立即核查是否有任 何損壞， 也要做好記錄， 填好驗(yàn)收單后交比對(duì)工作組， 并在封樣狀態(tài) 下對(duì)傳遞標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 2 小時(shí)恒溫處理，恒溫后由比對(duì)工作組成員與參比 單位操作人員共同檢查編號(hào) 001 的傳遞標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)并做好交接記錄。 如 發(fā)現(xiàn)該傳遞標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)異常，應(yīng)立即啟用另一傳遞標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)

8、行比對(duì)檢測(cè)。 如果由于參比單位造成傳遞標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)異常， 則視為參比單位失格， 取 消繼續(xù)比對(duì)資格，在下一參比單位啟用備用傳遞標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。比對(duì)檢測(cè)規(guī)定的時(shí)間為 30 分鐘（包括數(shù)據(jù)處理）。參加比對(duì)檢測(cè) 的檢定人員至少二人， 且已取得計(jì)量檢定人員證。 傳遞標(biāo)準(zhǔn)每次測(cè)量 時(shí)都必須重新調(diào)整軌距尺檢定裝置，且要連續(xù)重復(fù)測(cè)量 1 0次，并做 好原始記錄，簽好字，完成比對(duì)試驗(yàn)后，由考核組當(dāng)場(chǎng)封樣，帶走傳 遞標(biāo)準(zhǔn)和原始記錄。五比對(duì)結(jié)果1比對(duì)數(shù)據(jù)匯總主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室和各參比實(shí)驗(yàn)室比對(duì)數(shù)據(jù)的基本情況見表2.表2比對(duì)數(shù)據(jù)序號(hào)單位參考值X測(cè)量結(jié)果xx X參比實(shí)驗(yàn)室測(cè)量不確定度主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量不確定度En|值1XX工務(wù)段143

9、5-0.05mm1435-0.031mm0.019mm0.026mm0.044mm0.372XX工務(wù)機(jī) 械段1435-0.05mm1434.9715mm0.0215mm0.026mm0.044mm0.423XX工務(wù)段1435-0.05mm1435-0.0234mm0.0266mm0.06mm0.044mm0.364XX工務(wù)段1435-0.05mm1435-0.051mm-0.001mm0.022mm0.044mm0.025XX工務(wù)段1435-0.05mm1435.0013mm0.0513mm0.022mm0.044mm1.046XX工務(wù)段1435-0.05mm1435-0.048mm0.002

10、mm6.74 %0.044mm7XX工務(wù)段1435-0.05mm1434.85 mm-0.1mm0.084 mm0.044mm1.058XX工務(wù)段1435-0.05mm1435.0086mm0.05860.088mm0.044mm0.609XX工務(wù)段1435-0.05mm1435-0.031mm0.019mm0.026mm0.044mm0.3710XX工務(wù)機(jī) 械段1435-0.05mm1434.9715mm0.0215mm0.026mm0.044mm0.422參比實(shí)驗(yàn)室比對(duì)結(jié)果的一致性參加實(shí)驗(yàn)室比對(duì)結(jié)果的一致性是指各參比實(shí)驗(yàn)室比對(duì)結(jié)果與參考值的一致程度，用En值表示Ulab22ref式中，En

11、 比對(duì)結(jié)果的評(píng)價(jià)值，即歸一化偏差;x-參比實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果；X-主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果；Ulab -參比實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果的不確定度;Uref -主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果的不確定度。其中5ab和U ref的擴(kuò)展因子均取k=2En數(shù)的判別準(zhǔn)則是:當(dāng)：En < 1 滿意；En > 1 不滿意。En值見表2。從表中可以看出除少數(shù)個(gè)別單位之外，大多數(shù)參比實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果與主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室的參考值之差在合理的預(yù)期之內(nèi)，比對(duì)的一致性可以接受。六軌距尺檢定裝置量值比對(duì)測(cè)量結(jié)果及不確定度評(píng)定1主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室使用測(cè)長(zhǎng)機(jī)測(cè)量傳遞標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量結(jié)果使用測(cè)長(zhǎng)機(jī)測(cè)量傳遞標(biāo)準(zhǔn)（量規(guī)）尺寸結(jié)果：傳遞標(biāo)準(zhǔn)（量規(guī)），編號(hào)001，規(guī)格：1435

12、mm測(cè)量結(jié)果：1434.950mm測(cè)量方法：移動(dòng)頭座、尾座分別對(duì)在毫米、分米金屬標(biāo)尺零位上，利用調(diào)整螺釘找轉(zhuǎn)折點(diǎn)調(diào)正兩測(cè)帽并置零位， 將五等和四等量塊組成尺寸1435mm用量塊支架將其固定在支撐板上，調(diào)整測(cè)長(zhǎng)機(jī)工作臺(tái)對(duì) 好儀器，然后將量塊卸下，將傳遞標(biāo)準(zhǔn)安裝在測(cè)長(zhǎng)機(jī)上，使兩支承點(diǎn)位于距兩端為0.2203L （白塞爾點(diǎn)）處，即：0.2203 x 1435=316mm處，測(cè)量傳遞標(biāo)準(zhǔn)尺寸，測(cè)量結(jié)果報(bào)告如下：比對(duì)主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室xxx （單位名稱略）長(zhǎng)度室聯(lián)系人略聯(lián)系電話略E-mail略傳遞標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 俚號(hào)）1435mm編號(hào)001測(cè)量開始時(shí)間16： 00測(cè)量結(jié)束時(shí)間17:00標(biāo)準(zhǔn)裝置名稱2米測(cè)長(zhǎng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)裝置

13、規(guī)格（型號(hào)）JD21準(zhǔn)確度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置 檢定證書號(hào)16386-11-0有效期2012.7.10環(huán)境溫度20.5 C相對(duì)濕度65%測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)量次數(shù)測(cè)量值y備注11434.951mm21434.949mm31434.950mm41434.950mm51434.948mm61434.949mm71434.952mm81434.951mm91434.950mm101434.950mmy1434.950mms Tn（Xi X）2i 1n 10.0012mm測(cè)量結(jié)果測(cè)量點(diǎn)測(cè)得值不確定度備注1435mm1434.950mm0.044mm實(shí)驗(yàn)人員：XXX核驗(yàn)人員：XXX2使用測(cè)長(zhǎng)機(jī)測(cè)量傳遞標(biāo)準(zhǔn)(量規(guī)：編號(hào) 0

14、01)測(cè)量結(jié)果的不確定度 評(píng)定2.1數(shù)學(xué)模型L Ls "式中：L傳遞標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)度；Ls五等和四等組合量塊的長(zhǎng)度；比對(duì)樣品和五等和四等量塊差值的算術(shù)平均值；2.2計(jì)算分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度1測(cè)長(zhǎng)機(jī)的示值誤差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(L)1.1測(cè)長(zhǎng)機(jī)的示值誤差由分米刻度尺的誤差i、毫米刻度尺的誤差2和微米刻度尺的誤差 3組成。根據(jù)JJF1066 2000測(cè)長(zhǎng)機(jī)校準(zhǔn)規(guī) 范,1二士 (0.5+L /100)= 士 (0.5+1400 /100)= 士 14.5 卩 m;2二士 (0.6+L /200)= 士 (0.5+35 /100)= 士 0.85 卩 m;3 = 士 0.2 卩 m;以上三項(xiàng)誤差

15、為均勻分布且有較高的置信概率，估計(jì)其相對(duì)不確定度為10%,則自由度 ( 1)=( 2)=( 3)=50u( 1) = 1/ 3 =14.5/3=8.37 卩 m;u( 2) = 2/ 3 =0.85/3=0.49 卩 m;u( 3) = 3/ . 3 = 0.2/；3 =0.12 卩 m;1.2測(cè)量重復(fù)性估算的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(L4)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差SL4是以傳遞標(biāo)準(zhǔn)在測(cè)長(zhǎng)機(jī)上受檢10次求出，SL4=0.0006mm 則 u(L4) =0.0006mm=0.6 m 自由度(LJ =9。以上各項(xiàng)合并，得2 2 2 2 2 u (L) =u ( 1)+u ( 2) +u ( 3) +u (L4)2

16、2 2 2=8.37+0.49 +0.12 +0.6=70.67貝y, u(L) =8.4 卩 m2量塊的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u21435mm 尺寸是由五等量塊 500mm、400mm、30mm、5mm 和四等400mm等組合而成。4塊五等量塊的測(cè)量不確定度分別 為 U500=3 pm、U4oo=2.5 眄、U 30=0.8 眄、U5=0.60 眄，取 k=2.8 ; 四等量塊500mm測(cè)量不確定度為 U5oo=1.2眄，取k=2.8 ;則五 等量塊標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：比00=3/2.8勺.07眄、 U400=2.5/2.80.89 pm、U3o=0.8/2.8切.29 眄、U5=0.6/2.8切.2

17、1 pm ;四等量塊標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：U500=1.2/2.80.43 p m由此引起的 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量：u2.1.072 0.892 0.292 0.212 0.432 1.5 m3傳遞標(biāo)準(zhǔn)和量塊線膨脹系數(shù)差估算的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量U3傳遞標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)長(zhǎng)機(jī)分米刻度尺熱膨脹系數(shù)a均在(11.5 ± 1)x 10-6 c-1范圍，其膨脹系數(shù)差Sa在半寬 2 X 10-6 C -1的區(qū)間內(nèi)均勻 分布，溫度變化范圍為土 1C,估計(jì)其相對(duì)不確定度為10%,故:u3=1435X 2X 10-6 C-1 X 1/ 3 =2 p m4傳遞標(biāo)準(zhǔn)和量塊間的溫度差估算的不確定度分量U4量規(guī)與量塊有一定的溫差存

18、在，并以均勻分布落于估計(jì)區(qū)間-0.5C +0.5C內(nèi)任何處，相對(duì)不確定度10%，貝V比=1435乂 22.6 x 10-6 C-1 x / .3 =20 呵5標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表表1標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(Xi)不確定度來(lái)源標(biāo)準(zhǔn)不確定度值U(Xi)chi u(n).自由度iu(L)測(cè)長(zhǎng)機(jī)示值誤差8.4 a m18.4 a m50U2量塊1.5 a m12.17 a m50U3量規(guī)和量塊線膨 脹系數(shù)差2 a m12 a m50U4量規(guī)和量塊間的 溫度差20 a m120 a m506合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2c = u2(L)+u22+u23+u242 2 2 2=8.4 +1.5 +2 +20=476.55u c =21.83 a m7擴(kuò)展不確定度U95U95= 2 x u c=2x 21.83=43.66 a m=0.044mm。8測(cè)量結(jié)果的表示L= (1434.950 ± 0.044) mm。七比對(duì)分析和總結(jié)1.本次比對(duì)各參比實(shí)驗(yàn)室都能獨(dú)立完成比對(duì)試驗(yàn)，并且完成了數(shù)據(jù)處理和不確定度分析。從比對(duì)結(jié)果中可以看出，有2個(gè)實(shí)驗(yàn)室的En值1, 1個(gè)實(shí)驗(yàn)室的En值無(wú)值，這說(shuō)明這些實(shí)驗(yàn)室在比對(duì)的 過(guò)程中以及比對(duì)結(jié)果的數(shù)據(jù)處理中存在著一定的問(wèn)題，現(xiàn)分析與 總結(jié)如下：1從效果上看，這次比對(duì)工作十分重要也非常成功， 通過(guò)這次量值比 對(duì)工作，對(duì)提高站段檢測(cè)能力起到了積極的促進(jìn)和激勵(lì)