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        鋼直尺示值誤差測(cè)量結(jié)果的測(cè)量不確定度評(píng)定

        2016-08-05 08:06:25周立民內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市阿魯科爾沁旗市場(chǎng)監(jiān)督管理局內(nèi)蒙古赤峰024000
        中國(guó)科技縱橫 2016年11期
        關(guān)鍵詞:示值誤差測(cè)量不確定度

        周立民(內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市阿魯科爾沁旗市場(chǎng)監(jiān)督管理局,內(nèi)蒙古赤峰 024000)

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        鋼直尺示值誤差測(cè)量結(jié)果的測(cè)量不確定度評(píng)定

        周立民
        (內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市阿魯科爾沁旗市場(chǎng)監(jiān)督管理局,內(nèi)蒙古赤峰 024000)

        【摘要】鋼直尺是最簡(jiǎn)單的長(zhǎng)度量具,它的長(zhǎng)度通常有150,300,500和1000 mm四種規(guī)格。由于鋼直尺的刻線間距為1mm,而刻線本身的寬度就有0.1~0.2mm,所以測(cè)量時(shí)讀數(shù)誤差比較大,只能讀出毫米數(shù)。檢定鋼直尺時(shí)需要借助讀數(shù)顯微鏡才能更準(zhǔn)確的判斷檢定結(jié)果,評(píng)定的測(cè)量不確定度的大小直接影響鋼直尺示值誤差。

        【關(guān)鍵詞】鋼直尺 示值誤差 測(cè)量不確定度

        1 概述

        (1)測(cè)量方法:依據(jù)JJG1-1999《鋼直尺》檢定規(guī)程。(2)環(huán)境條件:溫度(20±5)℃。(3)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn):三等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺,其全長(zhǎng)最大允許示值誤差為±0.05mm。(4)測(cè)量對(duì)象:鋼直尺。150mm鋼直尺最大允許示值誤差為0.10mm;1000mm鋼直尺最大允許示值誤差為0.40mm。(5)測(cè)量過(guò)程:鋼直尺測(cè)量時(shí),將鋼直尺和三等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺平行放置在檢驗(yàn)臺(tái)上,并使兩尺的首端(零位)對(duì)準(zhǔn),然后在三等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺上直接讀出被測(cè)尺的示值誤差。

        2 數(shù)學(xué)模型

        L=e

        式中:L—鋼直尺的示值誤差;

        e—鋼直尺在三等金屬線紋尺上對(duì)應(yīng)的偏差讀數(shù)值。

        3 輸入量e的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

        3.1 測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u1的評(píng)定

        對(duì)鋼直尺進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn),是用三等金屬線紋尺零刻線對(duì)準(zhǔn)鋼直尺零刻線,然后再用人眼讀出所對(duì)應(yīng)的示值誤差。對(duì)一長(zhǎng)度為1000mm的鋼直尺,重復(fù)上述過(guò)程,在重復(fù)性條件下連續(xù)測(cè)量10次,可得到測(cè)量列(mm)1000.10,1000.10,1000.10,1000.08,1000.08,1000.10,1000.10,1000.10,1000.08,1000.10。

        同樣150mm鋼直尺單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s=0.003mm。

        因此測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為:

        L=150mm,u1=0.003mm;

        L=1000mm,u1=0.009mm。

        3.2 讀數(shù)顯微鏡引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u2的評(píng)定

        根據(jù)規(guī)程規(guī)定,校準(zhǔn)時(shí)用讀數(shù)顯微鏡在標(biāo)準(zhǔn)尺上讀出被檢尺的誤差,讀數(shù)顯微鏡分度值為0.01mm,以均勻分布估讀誤差,則:

        3.3 三等金屬線紋尺示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u3的評(píng)定

        根據(jù)國(guó)家線紋計(jì)量器具校準(zhǔn)系統(tǒng),置信度為99.97%時(shí),三等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺(引入的)不確定度為δ0=±(5+10L)μm,當(dāng)L= 0.150m,δ0=±6.5μm;L=1m,δ0=±15μm,因?yàn)閗=3,其引入的測(cè)量不確定度分量為:

        L=150mm,u3=6.5/3=0.0022mm;

        L=1000mm,u3=15/3=0.005mm。

        3.4 線膨脹系數(shù)不同,當(dāng)溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃時(shí)引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u4的評(píng)定

        被檢鋼直尺與三等金屬線紋尺兩者線膨脹系數(shù)中心值差為a=5.0×10-6m/℃,t在半寬a為5℃范圍內(nèi)服從均勻分布,故

        4 不確定度匯總表(表1)

        表1

        5 合成不確定度的計(jì)算

        各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量獨(dú)立不相關(guān),則合成不確定度為:

        L=2000mm時(shí),需要分兩段校準(zhǔn),則合成不確定的度為

        6 擴(kuò)展不確定度的計(jì)算

        取k=2,則鋼直尺示值誤差測(cè)量結(jié)果擴(kuò)展不確定度為:

        L=150mm時(shí),U=kuc=0.015mm;

        L=1000mm時(shí),U=kuc=0.076mm;

        L=2000mm時(shí),U= kuc=0.11mm。

        7 測(cè)量不確定度的報(bào)告與表示

        鋼直尺示值誤差測(cè)量結(jié)果的測(cè)量不確定度為:

        L=150mm時(shí),U= 0.015mm,k=2;

        L=1000mm時(shí),U=0.076mm,k=2;

        L=2000mm時(shí),U= 0.11mm,k=2。

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