光滑塞規直徑尺寸測量不確定度評定

劉振寧，何燕俠

（陜西法士特齒輪有限責任公司，陜西 西安 710077）

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光滑塞規直徑尺寸測量不確定度評定

劉振寧，何燕俠

（陜西法士特齒輪有限責任公司，陜西 西安 710077）

摘 要：文章根據國家計量技術規范JJF1059-2012《測量不確定度評定與表示》并結合實際工作經驗，分析和計算了光滑塞規直徑尺寸測量系統的不確定度來源，并對其進行測量不確定度評定，對從事精密檢測計量人員有一定的借鑒作用。

關鍵詞：光滑塞規；直徑尺寸；不確定度評定

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.04.045

CLC NO.: U472.4Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)04-131-02

1、概述

光滑極限量規是一種無刻度的專用定值量具，由于它結構簡單，使用方便，檢驗效率高，在機械制造行業被廣泛地應用。光滑塞規是極限量規的一種，用于控制工件極限尺寸的定值量具。本文通過對光滑塞規直徑尺寸測量結果的不確定度評定，確認本規程提出的測量原理、測量方法、測量程序和測量條件的合理性。

2、測量目標及目標不確定度

測量D=100通端光滑塞規的對稱平面中規定方向的兩點直徑。

根據JJF1094-2002《測量儀器特性評價》中5.3.1.4的規定，評定光滑塞規直徑尺寸測量結果的不確定度U95與其最大允許誤差的絕對值MPEV之比應小于或等于1:3[1]，即

則相應不確定度UT見表1。

表1　目標不確定度UT一覽表

3、測量原理、方法、程序和條件

3.1 測量原理

用機械接觸的方式，與一已知尺寸量塊進行比較。

3.2 測量方法

用微差法，100mm的三等量塊與基本尺寸為100mm的被測光滑塞規進行比較[2]。

3.3 初始測量程序

——用測長儀測量被測塞規；

——使用100mm的三等量塊；

——測長儀用作比較器。

3.4 初始測量條件

——測長儀符合生產廠的技術指標（見表2）；

——數字式讀數顯示，分辨力0.1μm；

——實驗室溫度：20℃±2℃；

——測長儀溫度的測量分辨力0.1℃；

——被測塞規和量塊之間的溫度差小于0.3℃；

——測長儀、被測塞規和量塊都是鋼制的；

——操作人員是經過培訓的，并且十分熟悉測長儀的使用。

4、不確定度來源列表和討論：不確定度來源列表和討論見表2

表2　直徑測量的不確定度分量概述和評定

5、首次評估

5.1 首次評估—不確定度分量的說明及計算

URS—參考標準器（B類評定）

檢定證書給出100mm三等量塊的擴展不確定度為U=0.2 μm（包含因子k=2.62），則：

URS=U/k=0.2μm/2.62=0.08μm

UEC—測長儀的示值誤差（B類評定）

示值誤差曲線的最大允許值（任意零位）為±（0.6μ m+5×10-4L），量塊端面長度和被測塞規直徑的差，即測量距離<<1mm，則：

UEC= =0.6μm

為安全起見，假定矩形分布（b=0.6），則：

UEC=0.6μm×0.6=0.36μm

UPA—測砧準直（B類評定）

由于測砧在測量前已經過準直調整且量塊與被測塞規的標稱值在合理范圍內，故平行度誤差可以忽略。

UPA=0

URR—重復性/分辨力（A類評定）

對被測塞規直徑測量的重復性進行了研究，得到標準偏差為0.13μm，則：

URR=0.13μm

UTD—量塊與被測塞規之間的溫度差（B類評定）

按照規程要求進行等溫，量塊與被測塞規之間的溫度差不大于0.3℃。量塊與被測塞規的線膨脹系數差假定為α =11.5×10-4℃-1，則：

LTD=11.5×10-4℃-1×100mm×0.15℃=0.17μm

假定服從U形分布（b=0.7），則：

UTD=0.17μm×0.7=0.12μm

UTA—線膨脹系數差（B類評定）

對于20℃的最大偏差為2℃，線膨脹系數差假定小于10%，則：

LTA=11.5×10-4℃-1×100mm×2℃×10%=0.23μm

假定服從U形分布（b=0.7），則：

UTA=0.23μm×0.7=0.17μm

5.2 首次評估—不確定度分量之間的相關性

估計各不確定度分量之間無值得考慮的相關性。

5.3 首次評估—合成標準不確定度和擴展不確定度

當各不確定度分量之間不存在相關性時，合成標準不確定度為[3]

代入數值后，可得

擴展不確定度為：

U= Uc×2=0.45μm×2=0.9μm（k=2）

5.4 首次評估的不確定度討論

上述計算結果表明：對基本尺寸為100mm的被測光滑塞規直徑尺寸進行測量時，U= 0.9μm< UT(1.0μm)，目標不確定度已經得到滿足，不需要再做進一步評定和改進。

6、結論

通過運用直接測量法對標稱直徑為100的光滑塞規通端反復測量并對光滑塞規各測量不確定度分量進行縝密分析與計算，得出其擴展不確定度為U= 0.9μm，k=2。如表1所示，光滑塞規的目標不確定度UT=1μm， U＜UT，相應目標不確定度得到滿足。確認本規程提出的測量方法是科學、合理、可行的，同時對從事精密檢測計量人員有一定的借鑒作用。

參考文獻

[1] JJF1094-2002測量儀器特性評價[S].北京:中國質檢出版社,2002.

[2] 石作德,張明,張瑜.JJG 343-2012 光滑極限量規檢定規程解讀[J].中國計量,2013(1):24-126.

[3] JJF 1059.1-2012測量不確定度評定與表示[S].北京:中國質檢出版社, 2012.

中圖分類號：U472.4

文獻標識碼：A

文章編號：1671-7988(2016)04-131-02

作者簡介：劉振寧，就職于陜西法士特齒輪有限責任公司。

Smooth plug gauge diameter size measurement The uncertainty evaluation Method

Liu Zhenning, He Yanxia
( Shaanxi and gear Co., Ltd., shaanxi xi 'an 710077 )

Abstract:The article according to the national metrological specification JJF1059-2012 "measurement uncertainty evaluation and said" and combined with practical work experience, analysis and calculation the smooth plug gauge diameter size sources of uncertainty of measurement system, and carries on the measurement uncertainty evaluation, the personnel engaged in precision detection measurement is of certain reference value.

Keywords:Smooth plug gauge; The diameter size; The uncertainty evaluation