/河北省計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院
濕膜制備器主要用于涂布規(guī)定厚度的濕膜制備,以測(cè)定試樣的遮蓋力、色澤或制備樣板等。濕膜制備器一般可分為單面濕膜制備器、多面濕膜制備器及可調(diào)式濕膜制備器。從樣式上來(lái)分的話(huà),可以分為工字形濕膜制備器、框式濕膜制備器和方形濕膜制備器。針對(duì)濕膜制備器目前還沒(méi)有相關(guān)的校準(zhǔn)規(guī)范,本文提出了一種校準(zhǔn)方法進(jìn)行探討。
單面濕膜制備器結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1,濕膜制備器涂膜厚度即凹槽深度,選用光柵長(zhǎng)度計(jì)在凹槽頂部調(diào)整到零位,移動(dòng)濕膜制備器,在凹槽底部選四個(gè)位置(見(jiàn)圖2)分別測(cè)量,以四組測(cè)量結(jié)果的平均值作為該凹槽的實(shí)測(cè)深度值,測(cè)量示意圖見(jiàn)圖3。
圖1 單面濕膜制備器結(jié)構(gòu)
圖2 單面濕膜制備器凹槽底部的測(cè)量位置
校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器為海德漢的光柵長(zhǎng)度計(jì),測(cè)量范圍為 0 ~ 25 mm,分辨力為 0.1 μm,準(zhǔn)確度為±0.1 μm,選擇球形測(cè)頭,測(cè)量底座的平面度為0.0006 mm/180 mm。
圖3 光柵長(zhǎng)度計(jì)測(cè)量濕膜制備器
將濕膜制備器放在光柵長(zhǎng)度計(jì)檢測(cè)平臺(tái)上,調(diào)整光柵長(zhǎng)度計(jì),使其對(duì)準(zhǔn)濕膜制備器基準(zhǔn)面,并調(diào)整光柵長(zhǎng)度計(jì)到“零位”,移動(dòng)濕膜制備器,使光柵長(zhǎng)度計(jì)測(cè)頭與濕膜制備器凹槽底部接觸,在測(cè)量位置1處重復(fù)測(cè)量5次,記錄測(cè)量結(jié)果并計(jì)算平均值。然后重復(fù)上述步驟,對(duì)2、3、4位置處進(jìn)行測(cè)量、記錄測(cè)量結(jié)果并計(jì)算平均值,得到四組測(cè)量結(jié)果。四次示值的平均值作為該凹槽的實(shí)際深度值L,其深度值按式(1)計(jì)算,該濕膜制備器示值誤差按式(2)計(jì)算:
式中:L——凹槽的實(shí)際深度值,μm;
Li——凹槽的示值,μm
式中:δi——受檢凹槽的示值誤差,μm;
L標(biāo)——受檢凹槽的標(biāo)稱(chēng)值,μm
本文針對(duì)某企業(yè)生產(chǎn)的SQZ-75(ISO鳥(niǎo)式)涂膜厚度為75 μm的單面濕膜制備器為例來(lái)分析該方法的可行性。涂膜厚度為75 μm,準(zhǔn)確度要求為±3 μm。
式中:c(L標(biāo))= 1;c(L)= 1
以涂膜厚度為75 μm的單面濕膜制備器為例,標(biāo)準(zhǔn)不確定度見(jiàn)表1。
表1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表
3.4.1 測(cè)量重復(fù)性引入的測(cè)量不確定度u1
對(duì) 75 μm的凹槽底部四個(gè)位置(m= 4)分別測(cè)量,每個(gè)位置重復(fù)測(cè)量5次(i= 5),用四組測(cè)量結(jié)果的合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差作為測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性,得到四組測(cè)量數(shù)值xij(i= 1,2,…,5;j= 1,2,…,4),數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
表2 測(cè)量數(shù)值 單位:μm
根據(jù)測(cè)量結(jié)果得知,四組測(cè)量結(jié)果的自由度一致。
計(jì)算出合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差
3.4.2 由標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度分量
1)光柵長(zhǎng)度計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度引入的u21
光柵長(zhǎng)度計(jì)的最大允許誤差為±0.1 μm,取均勻分布,故其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為
2)由測(cè)量裝置測(cè)量底座的平面度及濕膜制備器凹槽底部帶來(lái)的不確定度分量u22
光柵長(zhǎng)度計(jì)測(cè)量底座的平面度為0.0006 mm/180 mm,涂膜厚度為75 μm的濕膜制備器長(zhǎng)度為128 mm,預(yù)估平面度的影響為0.42 μm,取均勻分布,故其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u22= 0.42 μm/ = 0.242 μm。
3)由標(biāo)準(zhǔn)裝置的分辨力引入的不確定分量u23
光柵長(zhǎng)度計(jì)的分辨力為0.1 μm,取均勻分布,故其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為
擴(kuò)展不確定度由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc乘以包含因子k得到,取包含因子k= 2,U=kuc=2×0.266 μm = 0.532μm。
測(cè)量結(jié)果為四組測(cè)量結(jié)果的平均值,即:
本文提到的濕膜制備器校準(zhǔn)所用的校準(zhǔn)計(jì)量器具易于獲得,一般計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)都具備,校準(zhǔn)方法簡(jiǎn)單易行,具有普遍性、可靠性和易操作性。通過(guò)示值誤差的測(cè)量不確定度評(píng)定可知,U<1/3MPE,所以該測(cè)量方法滿(mǎn)足要求。本文闡述的方法科學(xué)合理、切實(shí)可行,用同樣方法可以校準(zhǔn)其他類(lèi)型的濕膜制備器。