钢直尺示值误差测量结果的测量不确定度评定
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钢直尺示值误差测量结果的测量不确定度评定
作者:周立民
来源:《中国科技纵横》2016年第11期
【摘要】钢直尺是最简单的长度量具,它的长度通常有150,300,500和1000 mm四种规格。
由于钢直尺的刻线间距为1mm,而刻线本身的宽度就有0.1~0.2mm,所以测量时读数误差比较大,只能读出毫米数。
检定钢直尺时需要借助读数显微镜才能更准确的判断检定结果,评定的测量不确定度的大小直接影响钢直尺示值误差。
【关键词】钢直尺示值误差测量不确定度
1 概述
(1)测量方法:依据JJG1-1999《钢直尺》检定规程。
(2)环境条件:温度
(20±5)℃。
(3)测量标准:三等标准金属线纹尺,其全长最大允许示值误差为±0.05mm。
(4)测量对象:钢直尺。
150mm钢直尺最大允许示值误差为0.10mm;1000mm钢直尺最大允许示值误差为0.40mm。
(5)测量过程:钢直尺测量时,将钢直尺和三等标准金属线纹尺平行放置在检验台上,并使两尺的首端(零位)对准,然后在三等标准金属线纹尺上直接读出被测尺的示值误差。
2数学模型
3输入量e的标准不确定度的评定
3.1测量重复性引入的标准不确定度分项u1的评定
对钢直尺进行重复性试验,是用三等金属线纹尺零刻线对准钢直尺零刻线,然后再用人眼读出所对应的示值误差。
对一长度为1000mm的钢直尺,重复上述过程,在重复性条件下连续测量10次,可得到测量列(mm )1000.10,1000.10,1000.10,1000.08,1000.08,1000.10,1000.10,1000.10,1000.08,1000.10。
单次实验标准差?0.009mm
同样150mm钢直尺单次实验标准差s=0.003mm。
因此测量重复性引入的标准不确定度分量为:
L=150mm,u1=0.003mm;
L=1000mm,u1=0.009mm。
3.2读数显微镜引入的标准不确定度分项u2的评定
根据规程规定,校准时用读数显微镜在标准尺上读出被检尺的误差,读数显微镜分度值为0.01mm,以均匀分布估读误差,则:
u2=0.005×/=0.0035mm
3.3三等金属线纹尺示值误差引入的标准不确定度分项u3的评定
根据国家线纹计量器具校准系统,置信度为99.97%时,三等标准金属线纹尺(引入的)不确定度为δ0=±(5+10L)μm,当L=0.150m,δ0=±6.5μm;L=1m,δ0=±15μm,因为k=3,其引入的测量不确定度分量为:
L=150mm,u3=6.5/3=0.0022mm;
L=1000mm,u3=15/3=0.005mm。
3.4线膨胀系数不同,当温度偏离标准温度20℃时引起的标准不确定度分项u4的评定
被检钢直尺与三等金属线纹尺两者线膨胀系数中心值差为a=5.0×10-6m/℃,t在半宽a为5℃范围内服从均匀分布,故
L=150mm时, u4= 0.15×5/=0.0053mm;
L=1000mm时, u4=1× 5/=0.035mm?。
4不确定度汇总表
5合成不确定度的计算
各标准不确定度分量独立不相关,则合成不确定度为:
L=150mm时,=0.0074mm
L=1000mm时,=0.038mm
L=2000mm时,需要分两段校准,则合成不确定的度为L=1000mm时的倍,因此:当L=2000mm时,=0.054mm
6扩展不确定度的计算
取k=2,则钢直尺示值误差测量结果扩展不确定度为:
L=150mm时,U= kuc=0.015mm;
L=1000mm时,U= kuc=0.076mm;
L=2000mm时,U= kuc=0.11mm。
7测量不确定度的报告与表示
钢直尺示值误差测量结果的测量不确定度为:
L=150mm时,U= 0.015mm, k=2;
L=1000mm时,U=0.076mm, k=2;
L=2000mm时,U= 0.11mm, k=2。