自動(dòng)焦度計(jì)量值比對(duì)的研究

鄧玉湖

摘要：由龍巖市計(jì)量所作為主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室的2021年福建省焦度計(jì)比對(duì)工作于2021年11月完成，全省共11家實(shí)驗(yàn)室參加比對(duì)實(shí)驗(yàn)，全部比對(duì)結(jié)果均為滿意。文中介紹了比對(duì)的基本情況、技術(shù)方案，研究比對(duì)方法和不確定度來源，提出焦度計(jì)量值現(xiàn)場比對(duì)的特殊性，并分析比對(duì)結(jié)果。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)焦度計(jì);比對(duì);球鏡度;歸一化偏差

Study on Comparison of Automatic Focimeters Measurement Values

DENG Yu-Hu

（Longyan Metrology Institute，Longyan 364000，F(xiàn)ujian，China）

Abstract：The comparison of pyrometer in Fujian province， with Longyan Metrology Institute as the leading laboratory， was completed in November 2021. A total of 1eleven laboratories participated in the comparison， and all the comparison results were satisfactory. This paper introduces the basic situation and technical scheme of comparison， studies the comparison method and the source of uncertainty， points out the particularity of field comparison of focal measurement values， and analyzes the comparison results.

Key Words：Automatic pyrometer;The comparison;The ball lens;Normalized error

1 引言

焦度計(jì)是用于測量眼鏡鏡片（含角膜接觸鏡鏡片）的頂焦度和棱鏡度，確定鏡片的光學(xué)中心、軸位和打印標(biāo)記，檢查鏡片是否正確安裝在鏡架中的測量儀器[1]。國家市場監(jiān)管總局已將焦度計(jì)列入強(qiáng)檢目錄[2]，焦度計(jì)按測量原理分為自動(dòng)對(duì)焦原理（稱為自動(dòng)焦度計(jì)）和手動(dòng)調(diào)焦原理（稱為手動(dòng)焦度計(jì)）兩類，目前市場上自動(dòng)焦度計(jì)占絕對(duì)多數(shù)，本次比對(duì)以自動(dòng)焦度計(jì)為測量對(duì)象。

根據(jù)福建省市場監(jiān)管局閩市監(jiān)計(jì)量〔2021〕128號(hào)《福建省市場監(jiān)督管理局關(guān)于組織開展2021年全省計(jì)量比對(duì)的通知》要求，在全省范圍內(nèi)開展焦度計(jì)比對(duì)工作，由龍巖市計(jì)量所作為主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室， 11家法定建標(biāo)單位參加對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室按照J(rèn)JF 1117-2010《計(jì)量比對(duì)》和JJG 580-2005《焦度計(jì)》檢定規(guī)程要求，于2021年5月底完成了傳遞標(biāo)準(zhǔn)樣品采購，7月底完成制定《2021年福建省焦度計(jì)量值比對(duì)實(shí)施方案》并征求相關(guān)實(shí)驗(yàn)室意見，計(jì)劃于9月中旬進(jìn)行固定式比對(duì)實(shí)驗(yàn)，受省內(nèi)新冠肺炎疫情影響改期，改期期間比對(duì)樣品和備用樣品繼續(xù)做穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)以確認(rèn)其狀態(tài)，穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示比對(duì)樣品和備用樣品是穩(wěn)定的。10月初對(duì)比對(duì)方案進(jìn)行修改并發(fā)布最新比對(duì)方案，省內(nèi)疫情好轉(zhuǎn)后最終確定在10月20日～22日在龍巖召開比對(duì)工作會(huì)議及比對(duì)實(shí)驗(yàn)，比對(duì)實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，未啟用備用樣品。

2? 比對(duì)

2.1 比對(duì)方式

由于比對(duì)樣品體積大、不便于運(yùn)輸，并為保證計(jì)量比對(duì)的有效性和可靠性，本次計(jì)量比對(duì)采用固定地點(diǎn)比對(duì)方式，各參比實(shí)驗(yàn)室按計(jì)劃時(shí)間攜帶各自的眼鏡片用頂焦度標(biāo)準(zhǔn)鏡片到固定實(shí)驗(yàn)場所開展比對(duì)實(shí)驗(yàn)。比對(duì)實(shí)驗(yàn)順序采用抽簽方式確定，比對(duì)形式采用環(huán)式，L₀→L₁→L₂→……→L₁₀→L₁₁→L₀，如圖1所示，其中L₀為主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室，L₁、L₂……L₁₀、L₁₁為參比實(shí)驗(yàn)室順序號(hào)。

2.2? 比對(duì)樣品描述

比對(duì)樣品為TOPCON生產(chǎn)的兩臺(tái)焦度計(jì)，一臺(tái)型號(hào)為CL-300PDL編號(hào)為2834772作為比對(duì)樣品，另外一臺(tái)型號(hào)為CL-2800編號(hào)為381418作為備用樣品。在比對(duì)方案中規(guī)定：“在比對(duì)準(zhǔn)備或比對(duì)過程中，遇到比對(duì)樣品異常故障，影響到比對(duì)參數(shù)數(shù)據(jù)使得后續(xù)比對(duì)無法進(jìn)行時(shí)，啟用備用樣品，若有已完成了比對(duì)的實(shí)驗(yàn)室比對(duì)數(shù)據(jù)作廢，重新開始比對(duì)”。實(shí)際在比對(duì)準(zhǔn)備階段和比對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中，比對(duì)樣品狀態(tài)正常，未啟用備用樣品。

2.3? 測量要求

本次比對(duì)要求實(shí)驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱不少于15min[3]，對(duì)比對(duì)樣品的阿貝數(shù)設(shè)定在（59±4）范圍、讀數(shù)分辨力設(shè)置為0.01m^-1、棱鏡度參數(shù)設(shè)置為“P-B”狀態(tài)、柱鏡片的顯示模式設(shè)置在“mix（+/-）”，并依據(jù)JJG 580-2005《焦度計(jì)》檢定規(guī)程中第7.3.2.1中a）條款所描述的方法，對(duì)球鏡度示值誤差進(jìn)行測量[4]。球鏡度的測量點(diǎn)分別為：+2.5m^-1、+10m^-1、-5m^-1、-15m^-1。測量時(shí)，將標(biāo)準(zhǔn)鏡片放在比對(duì)樣品支座上，移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)鏡片，使得比對(duì)樣品在柱鏡度C最小或?yàn)榱愫推聊伙@示“印點(diǎn)OK”，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后讀取球鏡度S、柱鏡度C的示值并分別填入原始記錄中，其中柱鏡度C僅作為參考值不列入比對(duì)結(jié)果，本次比對(duì)操作手勢統(tǒng)一采用用雙手旋移并輕壓標(biāo)準(zhǔn)器，同時(shí)調(diào)整C值、P值盡量小。每個(gè)測量點(diǎn)取3次獨(dú)立測量的球鏡度S計(jì)算平均值作為測量結(jié)果。

2.4? 不確定度來源

為讓所有實(shí)驗(yàn)室盡量在相同條件下進(jìn)行比對(duì)，本次比對(duì)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)安排在同一天、同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi)、同樣的光照條件，并采用穩(wěn)壓電源、所有參比實(shí)驗(yàn)室使用的標(biāo)準(zhǔn)器足夠的恒溫。比對(duì)方案中規(guī)定比對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度控制為（20±5）℃，實(shí)際比對(duì)實(shí)驗(yàn)中各參比實(shí)驗(yàn)室記錄的溫度均在范圍內(nèi)，如圖2所示，比對(duì)方案中規(guī)定比對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境濕度<85%RH，實(shí)際比對(duì)實(shí)驗(yàn)中各參比實(shí)驗(yàn)室記錄的濕度均在范圍內(nèi)，如圖3所示。

對(duì)于自動(dòng)焦度計(jì)的球鏡度示值誤差的固定地點(diǎn)測量不確定度來源主要有以下4項(xiàng)：（1）眼鏡片頂焦度標(biāo)準(zhǔn)鏡片引入的不確定度分量;（2）測量重復(fù)性或樣品分辨力引入分量;（3）由“+/-”模式轉(zhuǎn)換的非線性變化引入分量;（4）其他需要考慮的測量不確定度分量[5]。

3 比對(duì)結(jié)果

3.1? 結(jié)果評(píng)價(jià)

由于參比實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)器量值均由中國計(jì)量院直接傳遞，最初方案采用中國計(jì)量院8月份溯源值作為參考值，但受新冠肺炎疫情影響，現(xiàn)場比對(duì)實(shí)驗(yàn)推遲。10月初對(duì)比對(duì)方案進(jìn)行修改，參考值存在不確定應(yīng)用，而各參比實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)裝置等級(jí)及不確定度接近，經(jīng)征求參比實(shí)驗(yàn)室的意見，最終采用算術(shù)平均法計(jì)算參考值。

3.2? 比對(duì)結(jié)果

各參比實(shí)驗(yàn)比對(duì)結(jié)果如表1所示，比對(duì)結(jié)果圖如圖4～圖7所示，圖中“◆”縱坐標(biāo)為參比實(shí)驗(yàn)室測量結(jié)果與參考值的差值，橫坐標(biāo)為各參比實(shí)驗(yàn)室代碼，通過小點(diǎn)的短線“Ι”半寬為參比實(shí)驗(yàn)室測量結(jié)果與參考值的差值的測量不確定度（取包含因子=2）。

4 結(jié)果分析

本次比對(duì)除受疫情影響比對(duì)實(shí)驗(yàn)時(shí)間推遲外，其余順利進(jìn)行，未啟用備用樣品，各個(gè)參比實(shí)驗(yàn)室所有測量點(diǎn)比對(duì)結(jié)果值均小于1，各參比實(shí)驗(yàn)室能夠按時(shí)提交比對(duì)報(bào)告。盡管所有參比實(shí)驗(yàn)室比對(duì)結(jié)果都滿意，但在比對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中、所使用的標(biāo)準(zhǔn)器、提交的原始記錄、不確定度評(píng)定報(bào)告以及其它相關(guān)材料中，發(fā)現(xiàn)如下問題：

（1）L₁和L₉實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)器測量面刮痕較多，L1實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)器粉塵較多且實(shí)驗(yàn)手勢未按比對(duì)方案要求操作。經(jīng)溝通了解，兩家實(shí)驗(yàn)室平時(shí)使用均習(xí)慣采用鏡片固定壓桿壓緊后旋轉(zhuǎn)移動(dòng)并定位，長期導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)器摩擦刮痕。

（2）部分實(shí)驗(yàn)室所提交的材料不完整，如L1和L7參比實(shí)驗(yàn)室提交的原始記錄不完整、擴(kuò)展不確定度未填寫。

（3）不確定度評(píng)定不規(guī)范，如L5和L10參比實(shí)驗(yàn)室在不確定度評(píng)定過程中重復(fù)性貝塞爾公式計(jì)算單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算有誤;又如L1、L2、L6參比實(shí)驗(yàn)室在不確定度評(píng)定過程中符號(hào)使用不規(guī)范，、、等未注意使用字體和斜體要求;再如L3參比實(shí)驗(yàn)室在不確定度評(píng)定過程中未提供重復(fù)性數(shù)據(jù)。

5 結(jié)論

本次比對(duì)的實(shí)施既驗(yàn)證全省各級(jí)法定計(jì)量機(jī)構(gòu)的檢定能力，又從中找出存在的差距，有效確保各級(jí)法定計(jì)量機(jī)構(gòu)量值準(zhǔn)確性和一致性，對(duì)提升全省法定計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)能力具有十分重要意義。比對(duì)結(jié)果顯示各參比實(shí)驗(yàn)室的值均小于1，說明在福建省內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室之間，對(duì)于自動(dòng)焦度計(jì)的測量能力具有較高的一致性。

參考文獻(xiàn)

[1]角膜曲率計(jì)檢定規(guī)程：JJG 1011-2018[S].

[2]國家市場監(jiān)督管理總局.實(shí)施強(qiáng)制管理的計(jì)量器具目錄[Z].2019-11-4.

[3]劉晨.焦度計(jì)綜述[J].應(yīng)用光學(xué)，2004，25（1）：55-57.

[4]張吉焱，劉文麗，洪寶玉.JJG 580-2005《焦度計(jì)》檢定規(guī)程的解讀與分析[J].計(jì)量技術(shù)，2008（7）：56-58，71.

[5]張文.焦度計(jì)頂焦度示值誤差測量不確定度的評(píng)定[J].中國測試技術(shù)，2003，29（4）：35-36.

[6]計(jì)量比對(duì)：JJF 1117-2010[S].