特殊尺寸量塊的測量不確定度評定

【摘要】 本文主要依據JJG 146-2011《量塊檢定規程》，論證針對100 mm以下特殊尺寸量塊（即沒有相應尺寸的標準量塊）的不確定度評定，以及測量前如何正確選擇標準量塊組的等別。

【關鍵詞】 特殊尺寸量塊;測量;不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.03.009

Evaluation of Measurement Uncertainty for Special Size Gage Blocks

HAN Qiao-chu

（Liaoning Provincial Institute of Measurement，Shenyang 110004，China）

Abstract： This thesis shows the demonstration of measurement uncertainty for special size gage blocks（which means there is no corresponding size standard gage blocks）up to 100mm based JJG 146-2011 Gage Block. And how to select the class grade of standard gage blocks before measurement.

Key words： special size gage block;measurement;uncertainty

1 概述

量塊是一種橫截面為矩形且具有一對互相平行測量面的實物量具，一般采用耐磨材料制造，屬于一種端面長度標準。伴隨市場需求日益多樣化，精密機械制造業和加工行業對特殊尺寸量塊的需求不斷增加，量塊生產商開始根據用戶的要求接受特殊尺寸的量塊定制。為了完成特殊尺寸量塊的溯源工作，需要將少量量塊通過研合的方式來組合使用。本文依據JJG 146-2011《量塊檢定規程》，以100 mm以下特殊尺寸量塊中51.8 mm的4等量塊為例，從83塊組的2等量塊中選取50 mm、1.8 mm兩塊量塊相互研合后，在電腦量塊比較儀上用比較法進行測量。

2 建立測量模型

2.1 被測量塊中心長度表示式

用電腦量塊比較儀測量量塊長度時，被測量塊長度可表示為：

3.3 標準量塊的線脹系數[α]

根據規程鋼質量塊的線脹系數應在（11.5±1）×[10-6] ℃-1范圍內，假定其在該范圍內等概率分布，可得其標準不確定度[u（α）=1/3=0.577×10-6] ℃-1。檢定4等量塊時按照溫度最大差0.4 ℃計算。于是對應的不確定度分量為：

3.4 標準量塊和被測量塊的溫度差[Δt]

假定檢定4等量塊時溫度差[Δt]在±0.04 ℃范圍內等概率分布，可得其標準不確定度為：

3.6 被測量塊的溫度t

在比較測量時一般認為被測量塊溫度t等于20 ℃。因此t與20 ℃的差就是t的不確定度范圍。若t在（20±0.4） ℃范圍內等概率分布，則得其標準不確定度[u（t）=0.4/3=0.231] ℃。由于線膨脹系數差[Δα]在±2×10-6 ℃-1范圍內服從三角分布。取[Δα]的絕對值最大值的一半估算，即等于1×10-6 ℃-1。于是對應的不確定度分量為：

3.7 標準量塊測點位置[ΔPs]

估計標準量塊測點位置等概率分布在量塊中心附近l mm區域內，且取每一量塊測量兩次的平均值。則其標準不確定度[u（ΔPS）=1/6=0.408] mm。根據規程，2等量塊長度的變動量允許值為180 nm。于是對應的不確定度分量為：

3.8 被測量塊測點位置[ΔP]

按照標準量塊測點位置不確定度的計算方法，計算被測量塊測點位置的不確定度，可得[u（ΔP）=1/6=0.408] mm。根據規程，4等量塊長度的變動量允許值為350 nm。對應的不確定度分量為：

3.9 研合層厚度[δ（lw）]

根據經驗，研合層厚度一般在±10 nm范圍內變化且在此范圍內等概率分布，則其標準不確定度為：

則對應的不確定度分量為：

[u9=c9u（δ（lw））=5.77 nm]

4 合成標準不確定度

被測長度[l]的合成標準不確定度[uc（l）]可表示為：

6 結論

綜上分析可知，L=51.8 mm時，測量不確定度為215 nm。量塊檢定規程中規定當[50 mm

【參考文獻】

[1] 黃敏.非常規尺寸量塊檢定時標準量塊的選擇及測量不確定度的評定[J].計量與測試技術，2012（8）：69-70.

[2] 量塊檢定規程：JJG 146-2011[S].

【作者簡介】

韓翹楚（1989-），女，工程師，碩士，研究方向為長度計量。