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        淺談鋼卷尺示值誤差測量結果的不確定度評定

        2018-04-26 10:29:02肖燕萍、
        山東工業(yè)技術 2018年8期
        關鍵詞:示值誤差不確定度

        肖燕萍、

        摘 要:鋼卷尺是日常生活中便攜輕巧的常用工量具,家庭必備工具之一。在長度檢測工作中占量也很大。測量示值誤差的不確定度是指對測量結果可信性、有效性的懷疑程度或不肯定程度,是定量說明測量結果的質量的一個參數。為了對鋼卷尺的檢測結果可信程度更高,本文按照《測量不確定度評定與表示》規(guī)程JJF1059.1-2012和《鋼卷尺》檢定規(guī)程JJG 4-2015對5米和100米鋼卷尺的不確定度進行了評定。

        關鍵詞:鋼卷尺;示值誤差;不確定度

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.191

        1 概述

        (1)測量方法:依據 JJG 4-2015《鋼卷尺》。

        (2)環(huán)境條件:溫度(20±5)℃。

        (3)測量標準:標準鋼卷尺。

        (4)被測對象:鋼卷尺。Ι 級鋼卷尺最大允許示值誤差為:±(0.1+10-4L)mm;ΙΙ 級鋼卷尺最大允許示值誤差為:±(0.3+2×10-4L)mm;本文以 5m 鋼卷尺和100m 鋼卷尺為例。

        (5)測量方法:在鋼卷尺檢定臺上用標準鋼卷尺和被校準鋼卷尺進行比較測量。根據JJG 4-2015《鋼卷尺》檢定規(guī)程,通過檢定臺調節(jié)被檢鋼卷尺的零值線與經檢定合格的 Ι 級標準鋼卷尺的零值線對齊, 再讀被檢鋼卷尺檢定點的刻度線與標準鋼卷尺相應刻度線示值差。

        (6)評定結果的使用:符合上述條件的測量結果,一般可參照試用本不確定度評定方法。

        2 測量模型

        e =Ld-L0

        式中: e ——示值誤差;Ld——被檢鋼卷尺讀數;L0——標準鋼卷尺的讀數。

        3 測量不確定度輸入量分析

        根據檢定方法,估計不確定度來源主要有:

        (1)標準鋼卷尺的標準值引入的不確定度u1。(2)讀數顯微鏡分辨力引入的不確定度u2。(3)測量重復性影響u3。(4)標準鋼卷尺與被檢鋼卷尺的溫度差給出的不確定度u4。(5)標準鋼卷尺與被檢鋼卷尺線脹系數差引入不確定度u5。

        其中第(2)項包含被檢尺與標準尺對零不確定度及任意線紋讀數不確定度;

        第(4)項、第(5)項不確定量值為微米級,小于分辨力引入不確定度的十分之一,對合成標準不確定度影響很少,不再詳細計算。

        4 測量函數

        f(e)= f(Ld)—f(L0)

        uC2 = u2(e)= u2(Ld)+ u2(L0)=u12+ u22+ u32

        5 測量模型中輸入量一覽表

        L=5m

        L=100m

        6 各輸入量標準不確定度計算(以5m和100m為例)

        (1)標準鋼卷尺標準值的不確定度u1。根據檢定證書,標準鋼卷尺的最大允許誤差為:±(0.03+0.03L)㎜。實際檢定鋼卷尺時不使用修正值,所以標準值的擴展不確定度取最大允許誤差的半寬,則:

        U(5m)=(0.03+0.03×5)㎜=0.18㎜;

        U(100m)=(0.03+0.03×100)㎜=3.03㎜。檢定標準鋼卷尺給出包含因子k=2。

        所以: u1(5m)= 0.18㎜/2 = 0.09㎜

        u1(100m)= 3.03㎜/2 = 1.015㎜

        (2)檢定鋼卷尺時的讀數分辨力引入的不確定度分量u2。檢定時,先在讀數顯微鏡下對好標準鋼卷尺和被檢鋼卷尺“零值線”,再在讀數顯微鏡下讀標準鋼卷尺和被檢定鋼卷尺的刻度差。讀數顯微鏡的最大允許誤差為±0.010㎜ , 因為要前后二次讀數,讀數不確定度應由前后二次合成。

        即:u2= u2′+ u2′

        估計不確定度呈均勻分布,故單次讀數的不確定度為:

        u2′=0.010㎜/=0.0058㎜。

        故: u2(5m) =×0.0058㎜=0.008㎜

        對于100m鋼卷尺, 5m間隔測量一次,需測量20次,示值誤差結果是求20次的代數和,所以讀數不確定度應由20次合成,故:

        u2(100m) =×0.008㎜=0.036㎜

        (3)測量重復性引起的不確定度分量u3。重復實驗測得樣本標準偏差S(xk)=0.057㎜,實際檢定時每點測量1次 。

        故u 3= S(xk)=0.057㎜。

        7 合成標準不確定度

        L=5m: uC2= u12+ u22+ u32=0.01141( ㎜) 2

        uC=0.11㎜

        L=100m: uC2= u12+ u22+ u32=1.0348( ㎜) 2

        uC=1.02㎜

        8 擴展不確定度

        取k=2, 保留二位小數,則:U(5m) =0.11×2=0.22㎜ ,k=2;U(100m)=1.02×2=2.04㎜ ,k=2。

        9 結束語

        測量不確定度與測量誤差是完全不同的概念,它不是誤差,也不等于誤差。測量不確定度一般來源于測量中的隨機性和模糊性。不確定度是指由于測量誤差的存在,對被測量值的不能肯定的程度。它是測量結果質量的指標。不確定度愈小,所述結果與被測量的真值愈接近,質量越高,水平越高,其使用價值越高。

        參考文獻:

        [1]JJF1059.1-2012.測量不確定度評定與表示[S].全國法制計量管理技術委員會.北京:中國計量出版社,2012.

        [2]JJG 4-2015.鋼卷尺[S].中華人民共和國國家計量檢定規(guī)程.

        [3]方麗莉.鋼卷尺示值誤差測量結果的不確定度評定[J].科技經濟導刊,2016(26).

        [4]劉惠敏.鋼卷尺示值誤差測量結果的不確定度評定[J].計量與測試技術,2012(03).

        [5]韓崧.鋼卷尺示值誤差測量結果的不確定度評定[J].計量與測試技術,2013(02).

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