三等金屬線紋尺檢定的不確定度評(píng)定

1、三等金屬線紋尺檢定的不確定度評(píng)定測(cè)繪技術(shù)裝備季刊第8卷2006年第2期裝備園地47.三等金屬線紋尺檢定的不確定度評(píng)定楊錕.嚴(yán)伏朝(1.陜西測(cè)繪儀器計(jì)量監(jiān)督檢定中心西安710054;2.陜西江河水利工程咨詢有限公司西安710021)摘要:本文詳盡地論述了在一米測(cè)長(zhǎng)機(jī)上,利用二等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺對(duì)三等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺進(jìn)行檢定時(shí)這種比較測(cè)量方法的不確定度的評(píng)定分析,給出了各種標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的來(lái)源,教學(xué)模型,合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度以及擴(kuò)展不確定度.關(guān)鍵詞:不確定度分量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度擴(kuò)展不確定度1引言在實(shí)際三等金屬線紋尺檢定工作中,我們針對(duì)一臺(tái)老式一米測(cè)長(zhǎng)機(jī)(型號(hào):QG4110)進(jìn)行了改造利用,在其上安置了二

2、等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺(型號(hào):H型Ni58,測(cè)量范圍OmmlO00mm),配合讀數(shù)顯微鏡,溫度計(jì),0級(jí)平板,2級(jí)塞尺和游標(biāo)卡尺等設(shè)備,依據(jù)JJG711991三等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺檢定規(guī)程的要求,對(duì)三等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺進(jìn)行檢定:并按照J(rèn)JF1O691999測(cè)量不確定度評(píng)定與表示等規(guī)范和參考文獻(xiàn)對(duì)該設(shè)備進(jìn)行了不確定度的分析和評(píng)定.2數(shù)學(xué)模型的建立在一米測(cè)長(zhǎng)機(jī)上進(jìn)行三等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺的檢定時(shí),得到的輸出量是被檢尺與標(biāo)準(zhǔn)尺的長(zhǎng)度差d,表達(dá)式為:d=l(1+Q0)一l(1+Q0.)(8.1)式中:l及l(fā)分別為三等線紋尺及二等標(biāo)準(zhǔn)線紋尺在20時(shí)的長(zhǎng)度,單位:m:o及o分別為三等線紋尺及二等標(biāo)準(zhǔn)線紋尺在20時(shí)的膨脹系數(shù)

3、,單位:;0及0.分別為三等線紋尺及二等標(biāo)準(zhǔn)線紋尺在20時(shí)的的檢定溫度與20的差值,單位:.將(8.1)式改化為被測(cè)量l的表達(dá)式,同時(shí)顧及到標(biāo)準(zhǔn)尺與被檢尺并排放置且相距5am,令6.=00.,6.:QQ.,得:l=(16.oQ6.)ls+d(8.2)則l估值的方差U(1)為:U(1)=U(1)+U(d)+l.0U(6)+l.,Qs2U(6.)(8.3)3各不確定度分量的分析3.1標(biāo)準(zhǔn)尺長(zhǎng)1.的不確定度U(1)引起的分量U由二等標(biāo)準(zhǔn)尺的校準(zhǔn)證書(shū)知:U.9=(0.2+0.8L)Um.k=2.58,貝UU=U(1s)=U./k:(0.08+0.3lL)um,估值的可靠性為90%,自由度:v=503.

4、2長(zhǎng)度差d的不確定度U(d)引起的分量U在規(guī)程JJG711991要求的條件下,我們做了44次實(shí)驗(yàn),得到一次照準(zhǔn)讀數(shù)的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差S=O.76um.在檢定時(shí),規(guī)程要求作2測(cè)回,每測(cè)回須往返測(cè)量求出長(zhǎng)度差d,即d由4次測(cè)量平均值與起始線之差求得,則:U2=U(d)=42×S/4=0.54um,自由度:2=433.3被檢尺與標(biāo)準(zhǔn)尺膨脹系數(shù)差6的不確定度引起的分量U,由標(biāo)準(zhǔn)尺校準(zhǔn)證書(shū)和檢定規(guī)程得知,二等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺膨脹系數(shù)的不確定度為:U.=3×10,三等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺的膨脹系數(shù)的不確定度為:U.9=5×10,則H×l26×l.,檢定室溫與標(biāo)準(zhǔn)溫度20

5、的差在±1之間呈均勻分布,則:0=V廠.=o.58"C,43U3=2.26×l0×0.58×L=O.OILum,估值可靠性為90%,則:v3=503.4被檢尺溫度與標(biāo)準(zhǔn)尺溫度偏離20差6.的不確定度U(5.)引起的分量U被檢尺與標(biāo)準(zhǔn)尺并排置于拖板上,相距僅5em,所處環(huán)境相同,溫度的誤差是由于讀取溫度計(jì)的誤差所致.溫度計(jì)的最小格值為0.O1,湊整誤差在0.5格內(nèi)呈均勻分布.則:U(6.)=×0.005/43:0.004"C.由證書(shū)知:Q=11.5×10,則:U4=l1.5×10×0.O04L=O

6、.05Lum,估值可靠性48裝備園地測(cè)繪技術(shù)裝備季刊第8卷2006年第2期為90%,則:V4=503.5阿貝誤差引起的不確定度分量U除了由(8.3)式給定的不確定度分量外,我們經(jīng)過(guò)80次的實(shí)驗(yàn)測(cè)定,發(fā)現(xiàn)測(cè)長(zhǎng)機(jī)拖板的運(yùn)動(dòng)軌道彎曲,在一米的運(yùn)動(dòng)范圍里,拖板的橫向最大變化量為30um,其中有平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的影響.平動(dòng)對(duì)相對(duì)測(cè)量影響甚微,若全部按轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)算并假定在全程范圍里呈均勻分布,則拖板轉(zhuǎn)動(dòng)角的不確定度U()為:U()=30×10×206265/qr3=3.6",標(biāo)準(zhǔn)尺距被檢尺50衄,則U5=U()×50/206265=0.87um.V5=793.6測(cè)長(zhǎng)機(jī)隨機(jī)效應(yīng)

7、引起的不確定度分量U被檢尺與標(biāo)準(zhǔn)尺安置不平行引起的誤差.操作中采取對(duì)準(zhǔn)尺身縱軸線的方法調(diào)整水平面內(nèi)的平行度,用顯微鏡景深調(diào)整豎直面內(nèi)的平行度.二者的最大調(diào)節(jié)誤差為0.2衄,在此范圍內(nèi)誤差呈正態(tài)分布,則平行度的不確定度:U()=0.2/2.58x206265×/1000=22.6"U=U()L=(22.6/206265)×10L=O.O1Lum估值可靠性為80%,則ve=124合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表分量名稱不確定度分量來(lái)源類型概率分布包含因子標(biāo)準(zhǔn)不確定度靈敏系數(shù)自由度標(biāo)準(zhǔn)尺長(zhǎng)度誤差B正態(tài)2.58(0.08+0.31L)um150長(zhǎng)度測(cè)量誤差A(yù)正態(tài)1O

8、.54um143膨脹系數(shù)誤差B正態(tài)2.582.67X10一.一l.050尺溫測(cè)量誤差B均勻0.0041.a.50阿貝誤差A(yù)均勻0.87um179測(cè)長(zhǎng)機(jī)隨機(jī)誤差B正態(tài)2.580.O1Lum112合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度Uc(1)(1.03+0.31L)umV.ff=2865擴(kuò)展不確定度由t分布表可查得:k(286)=2.58測(cè)量3等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺的檢定標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的擴(kuò)展不確定度為:U99=(2.7+0.8L)um8結(jié)束語(yǔ)在一米測(cè)長(zhǎng)機(jī)上利用二等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺檢定三等金屬線紋尺的方法,經(jīng)過(guò)不確定度的評(píng)定之后,就可以用來(lái)建立檢定標(biāo)準(zhǔn)器,經(jīng)過(guò)授權(quán)后可對(duì)社會(huì)開(kāi)展相關(guān)的檢定業(yè)務(wù).參考文獻(xiàn)【1】JJG71-19913等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺撿定規(guī)程.北京:中國(guó)計(jì)量出版社,1991【2】JJF1059-1999(測(cè)量不確定度的評(píng)定與表示.北京:中國(guó)計(jì)量出版社,1999【3】劉智敏,劉風(fēng).現(xiàn)代不確定度方法與應(yīng)用.北京:中國(guó)計(jì)量出版社,1997【4】李