激光线位移传感器基本误差测得值的不确定度评定

112《计量与测试技术》2221年第48卷第5期激光线位移传感器基本误差测得值的不确定度评定
段孟雨
（辽宁省计量科学研究院，辽宁沈阳110022）
摘要:本文介绍了用光栅式指示表检定仪测量输出为电流信号的线位移传感器的不确定度评定方法，为以后测量输出为电信号的线位移传感器的不确定度评定提供参考。

关键词:位移传感器;最小二乘法;不确定度
中图分类号:TH822文献标识码:A国家标准学科分类代码：400.4035
DOI:19.5988/j.cakb102-0921.2021.5.039
Uncertainty Evaluation of Basic Error Measurement Results of
Laser Linear Displacement Sensor
DUAN Mecgyu
Abstraci:This paper intmOuces the uncertainty evaluation methoP of linear displacement sensor whose output is corrent signai by using ymtinc inCicator coXbrator,which provides reference for the uccekainty evaluation of licear displacement sensor whose output is electWc signai in the future.
Keawordt displacement transhucer；least spuara methoP;pncykainty
1概述
1.1测量依据
JJF1865-2011（线位移传感器校准规范》。

15环境条件
温度：（20±2）1；相对湿度：W75%；温度变化：Wlt/h。

/3计量标准
光栅式指示表检定仪;多组输出直流电源;数字多用表。

/2被测对象
测量范围为（0~50）m叫输出（4~20）mA的激光式线位移传感器。

/0测量方法
将激光式线位移传感器固定在光栅式指示表检定仪的工作台上，调整位移传感器与光栅式指示表检定仪的距离。

按照规范要求对其进行测量。

2建立测量模型，列出不确定度传播率
2.1测量模型
根据位移传感器校准特性的输出值y,和标准器读数厶,取一个测量循环中的输出值y和标准器读数厶为一组，共3组，位移传感器的参比直线采用最小二乘法计算,理论直线方程式为：
匕=『2+乩，（5
根据基本误差公式：
y-(『2+kz,)X100%⑵
式中：『一被校准线位移传感器在第i个校准点处输出量的拟合输出值,mA;
『一位移传感器的截距,mA;
K—位移传感器的灵敏度；
厶一位移传感器第i个校准点的位移量;
『s—位移传感器的满量程输出，mA;
y—位移传感器在i点的输出值,mA。

25列出不确定度的传播率
"(y)=E［形3丁"3，)
i=1
则："2((J二U"(y)+C『0)
作者简介:段孟雨，学士，主要研究方向：几何量的计量检测。

段孟雨：激光线位移传感器基本误差测得值的不确定度评定115
+(u2(K)+("2(厶)
(二5/y^=5/2.940=0.073mA
(二-K/!>s二-0.32/17.240=-0218mm；
(0=-5/丫殆=-0263/mA
(=-厶/1殆=-50/15.940=-3.180mm/mA
根据表5的数据，取y”s=15.047mA=50nm。

表1
序号X正反正反正反
507.0007.25 6.5557.207.257.20
25 5.555 5.555 5.557 5.595 5.555 5.555
610 2.557 2.596 2.595 2.196 2.596 2.596
713 5.075 5.075 5.072 5.075 5.075 5.075
52014.35410.55712.55412.35710.36512.557
4250.97815.57215.5780.2215.57815.572
73013.55619.55519.55619.55519.55519.555
86613.13519.5919.59219.1919.59519.55
54°12.7414.25512.24512.78914.22512.485
107519.32919.50519.52519.32219.50219.505
05019.94719.54719.57519.97519.57519.547
3标准不确定度的来源及评定(见表2)
表2标准不确定度
标准不确定度
((x)不确定度来源
标准不确定度值
"(X)
()1(
(『0)截距『剧人的标准不确定度0.525nA-0.073/nA02003灵敏系数K引人的标准不确定度0.2207nA/nn-3.16nn/mA03200 (L)光栅式指示表检定仪引人的标准0.0033nn-0218/nn03205不确定度
心)数字多用表引人的标准不确定度0.22n A
重复性引人的标准不确定度0.205nA0.073/nA03207
0223
3-
1位移传感器的灵敏度K和截距A。

引入的标准不确定度分量u(K)和"(『0)
采用最小二乘法计算出的理论直线方程式：
『=0+«厶
=0.02mA
n=H(采用的测量点数)
因各乙独立，则：
"(『0)="(『)、槡7;U(K)二 U
其中:弗
n
孚2
ni^-dL)
i=1i=1
二0.313
必5=--------------=0.7004mm
zz n n
"iL2-(i L)2
i=1i=1
具体的数据计算见表5o
贝Q：u(『0)=0.7045mA,2(K)=0.200000mAmn
K二0.32mA/mm,『0=6.005mA
3.2光栅式指示表检定仪引入的标准不确定度(L)
光栅式指示表检定仪的最大允许误差为:
MPEV=0pLm,按均匀分布,则：
((L)=6plm/T/=3264plm=02035mm
3.3电流输出值引入的标准不确定度u(yj
3.3.1数字多用表示值误差引入的标准不确定度
((儿)
根据数字多用表的证书,直流电流的扩展不确
定度人-=0.004%3=2,则：
u°(y；)=22mA x0204%/2=02004mA
3.32重复性引入的不确定度((y)
在同一校准点中正行程、反行程各测量3次，采
用极差法计算重复性，数据见表3。

表3
X正反正反正反
2519.55619.55519.55619.55519.55516.555
U(y)=18.553-18.555|/2.53=0.0065mA
u(y)=
/"(y)+u0(y)
=槡000042+0.20082=0.0009mA
6合成标准不确定度
"2=(0)=c；(0⑴)+(0(2(『0)+((2()
+c(((L J
U(=U⑴)={02632x020092+(_4273)2
x0.00452+(-3.312)4x02000042+(-0218)2
x0.00352沽=023%
5扩展不确定度的评定
i)=k(=2x023%=0.20%,k=2
7结语
本文介绍的不确定度评定方法，同样适用于输
出信号为电压信号的线位移传感器基本误差测得值
的不确定度评定。

参考文献
[5]JJF1059.1-2212(测量不确定度评定与表示》[S].
[2]JJF5303-220(线位移传感器校准规范》[S].
[3]张强.最小二乘法原理及其处理方法的探讨[].计量与测
试技术,202037(04)：75
~76.。