大量程百分表全程示值誤差測量結果的不確定度評定

劉育金

(赤峰市產品質量計量檢測所， 內蒙古 赤峰)

大量程百分表全程示值誤差測量結果的不確定度評定

劉育金

(赤峰市產品質量計量檢測所， 內蒙古 赤峰)

光柵式指示表檢定儀可以用來檢定百分表、大量程百分表、千分表等指示量具的示值誤差，其利用光柵測長的原理,把直線位移變成電信號,經接口電路(前置放大、分相、整形、電子細分),將正弦波信號變為電脈沖,并利用計算機進行記數和數據處理,實現全自動檢定。文章分析和計算了影響示值誤差測量結果的各不確定度分量，確定了擴展不確定度，為檢定大量程百分表提供了可靠的依據。

大量程百分表不確定度評定

1 概述

(1)測量方法：JJG379-2009《大量程百分表》。

(2)環境條件：溫度(20±8)℃，每小時溫度變化不大于1℃，濕度不大于80%RH。

(3)測量標準：(0～50)光柵式指示表檢定儀，全程最大誤差不大于3.0μm。

(4)被測對象：50mm大量程百分表。

(5)測量過程：將光柵式指示表檢定儀和百分表分別對好零位，(0～10)mm范圍內示值誤差是在正行程的方向上每隔0.2mm測量一點，在(10～50)mm范圍內示值誤差是在正行程的方向上每隔2mm測量一點。檢定儀移動規定分度后，在百分表上讀取各點相應的誤差值，直到工作行程的終點，計算示值誤差。各受檢點示值誤差由標準器和受檢表示值之差確定，全量程示值誤差為各受檢點正行程得到的最大誤差與最小誤差之差。

2 數學模型

式中：e為百分表示值誤差；Li為百分表的示值；Ls為光柵式指示表檢定儀的示值。

3 輸入量的標準不確定度評定

(1)測量重復性引入的標準不確定度分量u1該分量可以通過連續測量得到測量列，采用A類方法評定。選取百分表示值10mm為測量點，連續測量10次，得到測量列10.008mm，10.008mm，10.007mm，10.008mm，10.008mm，10.008mm，10.007mm，10.008mm，10.009mm，10.008mm，平均值為10.0079mm。

因此測量重復性引入的標準不確定度分量為u1=0.57μm。

(2)百分表與檢定儀之間的溫度差引入的標準不確定度分量u2百分表與檢定儀之間的溫度差δ，以等概率落在±1℃范圍內，按矩形分布取分布因子b=0.6，線膨脹系數假定為α=11.5×10-5℃-1，受檢點L=50mm，則百分表與檢定儀之間的溫度差引入的標準不確定度為

(3)檢定儀測桿測量面與旋轉軸垂直度引入的標準不確定度分量u3百分表測頭和檢定儀測桿測量面接觸點，對旋轉軸的偏離ΔR由百分表座與檢定儀測桿的同軸度ΔR1和百分表裝夾傾斜引起的偏離ΔR2之和，即ΔR=ΔR1+ΔR2。因ΔR1=0.10mm，ΔR2=L·sinθ。根據規程要求θ=±0.002rad，又因θ值很小，sinθ≈θ=0.002rad，L=50mm，檢定儀測桿測量成與旋轉軸垂直度S為0.0003rad，則：

假設為均勻分布，故測桿測量面與旋轉軸垂直度引入的標準不確定度為0.035μm。

(4)測力變化引入的標準不確定度分量u4百分表與檢定儀的接觸為球面對平面接觸，測力引起的變形量δ為：

式中：k為系數，檢定儀的測桿為硬質合金，百分表測頭材料為

鋼，k=1.5×9.8-(2/3)μm·(mm)1/3·(N)-2/3；p為測力值，

p=1.0N；d為測頭直徑，d=2.5mm。

由此Δδ=0.08μm，假設均勻分布，測力變化引入的標準不確定度為

(5)檢定儀引入的標準不確定度分量u5由說明書，檢定儀量程范圍內全程最大誤差不大于3.0μm。按均勻分布，檢定儀引入的標準不確定度分量為

4 不確定度匯總表

5 合成不確定度的計算

由于各標準不確定度分量之間不存在值得考慮的相關性，合成標準不確定度為：

6 擴展不確定度的計算

取k=2，則檢定大量程指示表全程示值誤差測量結果的擴展不確定度為：

7 測量不確定度報告

檢定大量程指示表全程示值誤差測量結果的擴展不確定度為：U=3.7μm，k=2。