直角尺检查仪示值误差校准结果的测量不确定度分析
1 测量
方法
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直角尺检查仪的示值误差是用标准直角尺进行校准的。
2 数学模型
2.1 Ⅰ型直角尺检查仪的示值误差
:
式中:
H——所用标准直角尺的工作高度,
;
h——所用标准直角尺的工作高度减去固定测头与工作台面之间的距离㎜
——直角尺检查仪指示计在某测量位置的读数值,
;
——标准直角尺的垂直度,
。
注:固定测头与工作台面之间的距离为25㎜。
2.2 Ⅱ型直角尺检查仪的示值误差
:
式中:
——直角尺检查仪指示计在某个测量位置的读数差值,
;
——标准直角尺的垂直度,
。
3 方差和灵敏系数
3.1 Ⅰ型直角尺检查仪:
灵敏系数
为
令
分别表示
的不确定度,则
(1)
3.2 Ⅱ型直角尺检查仪:
灵敏系数
为
令
分别表示
的不确定度,则
(2)
4 标准不确定度一览表
4.1 Ⅰ型直角尺检查仪
表A1.1
标准不确定度分量
不确定度来源
标准不确定度值
钢直尺的示值误差和估计
0.10㎜
0.0008
钢直尺的示值误差和估读误差
0.10㎜
0.0008
指示计的测量重复性和示值误差
0.31
0.16
指示计的测量重复性和示值误差
0.31
0.16
标准直角尺垂直度的不确定度
0.31
0.31
4.2 Ⅱ型直角尺检查仪:
表A1.2
标准不确定度分量
不确定度来源
标准不确定度值
指示计的测量重复性和示值误差
0.33
0.16
指示计的测量重复性和示值误差
0.33
0.16
标准直角尺垂直度的不确定度
0.31
0.31
5 计算标准不确定度分量
5.1 标准直角尺的工作高度H引起的不确定度分量
5.1.1 钢直尺的示值误差引起的不确定度分量
标准直尺的工作高度H是用500㎜的钢直尺测量的,钢直尺的示值误差为
±0.15㎜。则
=
=0.09㎜
5.1.2 钢直尺的估读误差引起的不确定度分量
钢直尺的估读误差为±0.1㎜。则
0.04㎜
5.1.3 标准直角尺的工作高度H引起的不确定度分量
㎜
5.2 标准直角尺的工作高度减去固定测头与工作台面之间的距离
引起的不确定度分量
标准直角尺的工作高度减去固定测头与工作台面之间的距离
同样是用钢直尺测量后计算求得的,评定方法与5.1相同,故
=
= 0.10㎜
5.3 直角尺检查仪指示计在某测量位置的读数值
引起的不确定度分量
5.3.1直角尺检查仪指示计的测量重复性引起的不确定度分量
直角尺检查仪指示计的测量重复性可以通过连续测量得到测量列,采用A方法进行评定。
选择标准直角尺的400㎜工作高度,重复测量10次,得到测量列(1.0,1.2,1.0,1.0,1.1,1.1,0.9,1.0,1.2,0.9)
。
=1.04
实验标准差
=0.11
则
0.11
5.3.2 直角尺检查仪指示计的示值误差引起的不确定度分量
及自由度
分度值为0.001㎜的指示计在任意30分度内的示值误差为±0.5
。则
5.3.3 直角尺检查仪指示计在某测量位置的读数值
引起的不确定度分量
5.4 直角尺检查仪指示计在某测量位置的读数值
引起的不确定度分量
评定方法与5.3相同,故
=
=0.31
5.5 标准直角尺的垂直度
引起的不确定度分量
,
标准直角尺的垂直度
引起的不确定度来源于标准直角尺的垂直度的测量不确定度,可根据标准直角尺证书给出的不确定度,采用B类方法进行评定。
标准直角尺垂直度的测量不确定度为0.8
,包含因子为2.6,则
5.6 直角尺检查仪指示计的测量重复性引起的不确定度分量
直角尺检查仪指示计的测量重复性可以通过连续测量得到测量列,采用A类方法进行评定。
选择标准直角尺的400㎜工作高度,重复测量10次,得到测量列:(0.6,0.8,0.6,0.7,1.0,0.9,0.7,0.8,1.0,0.6)
。
=0.77
实验标准差
=0.16
则
5.6.2 直角尺检查仪指示计的值误差引起的不确定度分量
及自由度
分度值为0.001㎜的指示计在任意30分钟内的示值误差为±0.5
。则
5.6.3 直角尺检查仪指示计在某个测量位置的读数差值
引起的不确定度分量
=0.33
5.7 直角尺检查仪指示计在某个测量位置的读数差值
引起的不确定度分量
评定方法与5.6相同,故
=
=0.33
6 合成标准不确定度
及有效自由度
6.1 Ⅰ型直角尺检查仪:
当H=400㎜;
=(400-25)=375㎜;
时:
由式(1)得
=0.38
6.2 Ⅱ型直角尺检查仪:
由式(2)得
=0.38
7 扩展不确定度
7.1 Ⅰ型直角尺检查仪:
取置信因子
,则
7.2 Ⅱ型直角尺检查仪:
取置信因子
,则
由以上分析可知,直角尺检查仪400㎜测量高度示值误差为±3
,其测量不确定度为0.8
,不超过示值误差的三分之一。因此,上述校准方法符合测量仪器特性评定的要求,科学可行。