企業建立卡尺類計量標準的探討

李 亮，岳利敏，李云霞

（柳州五菱汽車工業有限公司山東分公司，山東 青島266555）

0 引言

質量提升，計量先行。隨著企業不斷發展，計量器具使用量逐漸加大，使用頻繁，單靠計量檢定機構不能滿足生產檢測需求，企業應該建立相應的計量標準。科學合理的建立企業最高計量標準，有利于節約企業成本，確保量值的傳遞統一，更好地滿足生產、經營的需要，提高企業的產品質量。

1 建立游標類量具范圍及傳遞對象

建立計量標準的傳遞對象：游標卡尺、高度尺及同類型的量具。

測量范圍：（0 ～ 500）mm

準確度等級：4等。

2 計量標準的工作原理及其組成

2.1 工作原理

按照規程要求對于不同規格的游標卡尺、高度尺及同類型的量具進行測量，首先從相應規格量塊組中找出相應尺寸量塊（沒有相應尺寸，則用組合法）組成標準尺寸，檢定卡尺示值，卡尺讀數減去量塊尺寸，為該卡尺在此點處的誤差值。

2.2 計量標準的組成

主標準器：由2付量塊組成（12塊組量塊、6塊組量塊）。

配套設備：由塞尺、刀口尺、千分尺、平面平晶、表面粗糙度樣板、平板、顯微鏡等組成。

3 計量標準器及主要配套設備

計量標準器的配置應當按照計量檢定規程或計量技術規范的要求，科學合理、完整齊全的配置計量標準器及配套設備，并能滿足開展檢定或校準工作的需要[1]。標準配置如表1所列。

表1 計量標準器及主要配套設備

4 計量標準的主要技術指標

計量標準器及主要配套設備，其計量特性應符合相應計量檢定規程或技術規范的要求，并能滿足開展檢定或校準工作的需要。

計量標準的測量范圍：（10～291.8）mm，（101.2～500）mm；計量標準的準確度：4等。

5 環境條件

環境條件應當滿足開展檢定或校準工作的要求，并對實驗室溫濕度進行監測記錄，按照JJG30-2012《通用卡尺檢定規程》6.1要求[1-3]。

檢定環境溫度（20±5）℃，檢定過程中溫度變化不超過±1℃，相對溫度不大于80%RH[1]。如表2所列。

表2 環境條件

6 計量標準的量值溯源和傳遞框圖

為了保證計量標準的溯源性，計量標準的量值應當溯源至計量基準或社會公用計量標準，當不能采用檢定或校準方式溯源時，應通過比對的方式，以確保計量標準的一致性[1]。傳遞圖如圖1所示。

圖1 計量標準的量值溯源和傳遞框圖

7 計量標準的重復性試驗

在重復性條件下每年使用本公司檢定游標量具標準器組（測量范圍為（0～500）mm，準確度為4等）對分度值為 0.02 mm，測量范圍為：（0～300）mm的游標卡尺（編號為：LG05-07-005）進行測量，291.8 mm處重復性試驗的試驗數據如表3所列。

表3 重復性試驗

8 計量標準的穩定性試驗

12塊組量塊編號 080121，6塊組量塊編號127579，2016-2019年歷年檢定數據如表4所列。

表4 穩定性試驗

通過以上試驗得出，游標卡尺檢定裝置的穩定性符合要求。

9 檢定或校準結果的測量不確定度評定

9.1 測量方法

測量依據：JJG30—2012《通用卡尺檢定規程》測量標準：（10～291.8）mm 的四等量塊

環境溫度：溫度（20±5）℃，濕度≤85%RH

測量方法：采用四等量塊進行檢定，對于測量范圍（0～300）mm的卡尺，在全量程范圍內不少于3個點：102.2 mm，201.5 mm，291.8 mm。

9.2 建立測量模型

現對測量范圍為0～300 mm，分度值為0.02 mm的游標卡尺示值誤差測量結果不確定度進行分析評定。

設游標卡尺示值誤差e：

式中：ld為游標卡尺示值（20℃條件下）；ls為四等量塊示值（20℃條件下）

9.3 靈敏系數C

對e=ld-ls中各項求偏導數得：

9.4 不確定度來源

標準不確定度是由檢定誤差源的不確定度構成的，檢定誤差源的不確定度如下：

（1）四等量塊誤差u1

（2）讀數誤差u2

（3）熱膨脹系數誤差u3

（4）游標卡尺和量塊的溫度差u4

9.4.1 量塊誤差引起的不確定度分量u1

根據計量檢定機構出具的檢定證書中獲得，測量的

最大誤差值為0.9 μm，因此按照均勻分布考慮，其覆蓋因子，其標準不確定為：

9.4.2 讀數誤差引起的不確定度分量u2

游標卡尺的分度值為0.02 mm，對線誤差分布區間為0.02 mm，均勻分布，由公式得：

9.4.3 熱膨脹系數誤差引起的不確定度u3

游標卡尺和量塊的熱膨脹系數之差界限為：±2×10-6℃-1，按均勻分布，測量尺寸為L，偏離標準溫度的范圍是±5℃，其標準不確定度計算如下：

9.4.4 游標卡尺和量塊的溫度差引起的不確定度分量u4

游標卡尺與四等量塊之間有一定的溫差存在，以等概率落于區±0.5℃范圍內任何處，其區間半寬為±0.5℃，測量尺寸為L和線膨脹系數11.5×10-6℃-1，三個點的標準不確定度計算如下：

9.5 合成標準不確定度uc

9.6 擴展不確定度U

取k=2，擴展不確定度如下：

由于被檢定點卡尺的允許最大誤差為±0.04 mm，而測量標準對卡尺的測量不確定度用置信概率為95%的擴展不確定度U為0.004 mm，因此，該標準器組滿足對其通用卡尺的檢定要求。

10 檢定或校準結果的驗證

檢定或校準結果的驗證采用比對法：

根據計量標準考核規程要求，選1支編號為0710050442，測量范圍為0～300 mm的游標卡尺，送外單位檢定數據與本單位自檢數據如表6。

表6 三個實驗室參與比對數據

11 結束語

經分析和三個實驗室比對驗證，該檢定裝置符合國家計量檢定系統表、國家計量技術規范JJF1033-2016《計量標準考核規范》和JJG30-2012《通用卡尺檢定規程》的要求，有能力開展通用卡尺的檢定項目。