直角尺外角垂直度的测量不确定度评定.pdf

第39卷第8期
铁道技术监督
计量工作
l.39
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直角尺外角垂直度的測量不确定度评定
王茜
(呼和浩特铁路局计量所,内蒙古呼和浩特010030
摘要:介绍采用间隙法测量直角尺外角垂直度的不确定度评定。建立与标准直角尺比较测量的数学模
型,从量块、标准直角尺和被测直角尺与标准直角尺比较差值估算的不确定度3个方面,分析输人量的标准
不确定度分量,对直角尺外角垂直度偏差的测量不确定度评定,能够满足量值传递要求
关键词:直角尺;外角;垂直度;间隙法;不确定度
中图分类号:TB922:TIH712文献标识码:B文章编号:1006-9178(2011)08-0018-(
测量扩展不确定度U=(0.20+2x10°n)um,包含因
子k=2.7。所以1mm(n=1mm)的4等量块扩展
直角尺是检验和划线工作中常用的量具,直角不确定度U=0.22um,有效自由度=50,由于示
尺长边的左、右面都是工作面,长边左面和短边下值误差是2块标准量块中心长度之差,故
面组成909外角,长边右面和短边上面构成90°内
u(1)=0.22xV2/2.7≈0.12(um)。
角。在轨距尺检定器、支距尺检定器等一些铁专标2.124等量块长度变动量引起的标准不确定度
准器的测量中,直角尺起着判断测量块与基准面是分量(2)
否垂直的作用。对直角尺外角垂直度检定方法的不
实际操作中,量块长度的变动量使被测直角尺
同,其不确定度的评定方法也不尽相同。
和标准直角尺间隙不准,由于2块量块长度变动量
1数学模型
的作用,此项差值不准的最极端情况为1个长度变
动量。根据4等量块证书的数据,其长度变动量不
根据JG7-2004《直角尺》,通过间隙法测量大于0.31pm,该变动量在半宽为a=031wm的区
直角尺外角垂直度,在被检直角尺的测量面与花岗间内均匀分布,且具有较高的置信概率,所以
石方尺的测量面之间塞4等量块,在全部受检范围
(2)=0.3/V3=0.18(pm)
内,可塞人量块尺寸的最大差值即为被检直角尺的
垂直度偏差。测量直角尺垂直度偏差时,通过与标
估计其相对不确定度为(3)2=0%,则a(2
准直角尺比较测量得到
的自由度为
A=△L-8+a,
U2=1/2x
△z(2)y-2
=50。
式(1)中,A为被测直角尺垂直度偏差,Wm;△L为
(2
可塞入量块尺寸差值,μm;δ为标准直角尺垂直度2.1.3量块引起的合成不确定度以(△L)
偏差,Lm;a为被测直角尺与标准直角尺差值,pm。
量块引起的合成不确定度u(△L)为
2输入量的标准不确定度评定
(AL)=V2(1)+u2(2)=Vo.2+0.82
0.22(
2.1量块的不确定度△L)
2.2标准直角尺的标准不确定度z(8)
2.1.14等标准量块中心长度引起的标准不确定度2,2.1标准直角尺角值的标准不确定度分量z(3
分量(
根据国家计量院检定00级标准直角尺证书中的数
根据JG146-2003《量块》,选用的4等量块摒,确定标准直角尺角值的标准不确定度分量(3)。
收稿日期:2011-02-23
长边尺寸L<300mm时,U=04um,=12
作者简介:王茜,工程师
査表得o(12)=2.179,则
18
2()1年8月(总第298期)
铁道技术监督
第39卷第8期
u(3)=0.4/2.179≈0.18(m)
不确定度为20%。考虑被测直角尺长短边之比1.6
长边尺寸L为300~500mm时,U=0.5um,倍的放大作用。
D=20,査表得ta(20)=2,.086,则
L<300mm时,
(3)-0.5/2.086≈0.24(km)。
(6)=(1.6x0.6)V3≈0.55(um)。
2.2.2由标准直角尺测量面的垂直度引起的标准不
L为300~500mm时,
确定度分量4)
u(6)=(1.6x1.0)/V3≈0.92(um)
00级标准直角尺外角垂直度不大于3.0um
o=(1/2)x(1/5)2=12。
且有较高的置信概率,设其相对不确定度为10%,2.3.3被测直角尺与标准直角尺比较差值估算的不
在此区间内服从均匀分布,则
确定度
(4)=3.0/V3≈1.73(um)。
被测直角尺与标准直角尺比较差值估算的不确
估计其相对不确定度为?4+)=10%,则a(4)定度(の)为
(4)
的自由度为
)va2(s+z(6)=v022+055
△zx(4)-2
0.59(pm)
1/2x
=50。
4)
各不确定度分量汇总见表1、表2。
2.2.3标准直角尺的不确定度u(8)
表1L<300mm时标准不确定度分量
标准直角尺的不确定度u(8)为
标准不确
标准不
灵敏系
a(S)-Vに(3)+x2(4)vo8+173c
定度分量不确定度来源确定度数el(x》
1.74(um)
4等标准量块中心
2.3被测直角尺与标准直角尺比较差值估算的不
n(△)长度测量不确定
度;4等量块长度022
0.2290
变动量
确定度a)
2.3.1测量重复性估算的不确定度分量a(5
标准直角尺角值
测角重复性是对长边尺寸100~500mm直角尺
(8)测量扩展不确定
度;标准直角尺
外角与标准直角尺在平板上比较测量角度的偏差
测量面的垂直度
值,重复10次测量得到的标准差。在检定中测量
测量重复性;定
位误差
15
2次取平均值,所以,采用测量平均值标准差。
长边尺寸L<300mm时,s≤0.3um,则
表2L为300-500mm时标准不确定度分量
u(5)=s/V2=0.3/V2=0.22(m)。
标准不确
长边尺寸L为300~500mm时,s≤0.5m,
标准不灵敏系!uxy
定度分量不确定度来源确定度效
(X)
Lrn
则
4等标准量块中心
u(5)=s/NV2=0.5/V2=0.36(um)
长度测量不确定
z(△)度;4等量块长度
n=10,Us=ー1=9。
变动量
2.3.2定位误差估算的不确定度分量(6)
标准直角尺角值
定位误差是由于受支承平板的平面度影响,使
x(6)测量扩展不确定
度;标准直角尺176
1.7650
被测直角尺外角偏离垂直位置。因为直角尺长边与
测量面的垂直度
短边之比都为1.6,故定位误差是使用位置支承平
板平面度的1.6倍。测量中使用平面度为3.5m以a)测量重复;定09
0.99
15
的00级平板。
被测角尺长边L<300mm时,使用位置平面2.4合成标准不确定度
度为0.6um;被测角尺长边L为300-500mm时
根据灵敏系数和合成方差公