JJG989-2004光栅式测微仪检定规程.pdf

中华人民共和国国家计量检定规程J J G 9 8 9 -2 0 0 4光栅式测微仪G r a t i n g Mi c r o m e t e r s2 0 0 4 一 0 9 一 2 1 发布2 0 0 4 一1 2 一2 1实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发布J J G 9 8 9 - 2 0 0 4尹0. 口. 0. 0. O. 补0. 0. 0. 0. 伪口. O. O. 、光栅式测微仪检定规程J J G 9 8 9 -2 0 0 4V e r i f i c a t i o n R e g u l a t i o no f G r a t i n g Mi c r o me t e r s、. 0. 0. o. 0. 0一 。- - . 0. 0o. 口. 0. o. 夕 本规程经国家质量监督检验检疫总局于2 0 0 4 年0 9 月2 1 日 批准，并自2 0 0 4 年 1 2 月2 1 日 起施行。归 口 单 位:全国几何量工程参量计量技术委员会主要起草单位:中国科学院光电技术研究所参加起草单位:中国测试技术研究院本规程委托全国几何量工程参量计量技术委员会负责解释标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载J J G 9 8 9 -2 0 0 4本规程主要起草人: 耿丽红 匡龙 曹学东 范天泉 参加起草人: 李建民( 中国科学院光电技术研究所)( 中国科学院光电技术研究所)( 中国科学院光电技术研究所)( 中国科学院光电技术研究所)( 中国测试技术研究院)J J G 9 8 9 - 2 0 0 4目录1 范围 2 引用文献 3 概述 。 4 计量性能要求 ” ” ” ” ” 4 . 1 测力 4 . 2 测杆受径向力引起的示值变化 4 . 3 重复性 4 . 4 示值误差 4 . 5 漂移 5 通用技术要求 ” 5 . 1 外观 。 5 . 2 各部分相互作用 品 5 . 3 抗干扰性 6 计量器具控制 6 . 1 检定条件 6 . 2 检定项目 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 . 3 检定方法 6 . 4 检定结果的处理 6 . 5 检定周期 附录A 测微仪示值误差检定计算实例 ( 量块和测微仪检定器组合法)附录 B 示值误差测量结果不确定度 ( 激光测长装置法)附录C 示值误差测量结果不确定度 ( 量块和测微仪检定器组合法)附录 D 检定证书和检定结果通知书内页格式(1)( 1 )( 1 )( 2)( 2)( 2)( 2)( 2)( 2)( 2)( 2)( 3)( 3)( 3)( 3)( 4)( 4)( 6)( 6)( 7)( 8)( 1 2 )( 1 8 )标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载J J G 9 8 9 - 2 0 0 4光栅式测微仪检定规程1 范围本规程适用于分辨力为0 . 0 1 K m一 I Ft m ， 测量范围至l 0 0 m m的光栅式测微仪的首次检定 、后续检定和使用中检验。2 引用文献本规程引用下列文献:J J F 1 0 0 1 -1 9 9 8 通用计量术语及定义J J F 1 0 5 9 -1 9 9 9 测量不确定度评定与表示J J F 1 0 9 4 -2 0 0 2 测量仪器特性评定J B / T 1 0 0 8 0 . 2 -2 0 0 0 光栅线位移传感器使用本规程时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。3 概述 光栅式测微仪 ( 以下简称测微仪)是以光栅副作为测量元件，将线位移量转换为光电信号，经电路处理并以数字显示的一种长度精密测量仪器。 测微仪按其准确度等级分为5 级。测微仪按其结构分整体式和分体式两类。整体式测微仪的传感器与显示单元在一整体上，其结构示意见图1 ( a ) 。分体式测微仪主要由传感器 ( 含信号电缆)和数显表两部分组成，其结构示意图见图1 ( b ) . 图1 测微仪结构示意图1 -测杆;2 -装夹套筒;3 -测微仪主体; 4 一显示单元;5 -数显表d .T G 9 8 9 - 2 0 0 44 计量性能要求4 . 1 测力 测力应满足表 1 要求。表 1 测力要求侧量范围 / m m0 1 003 005 00、 1 0 0分辨力 如111 钡 l 力/ N0. 1 I ,0 . 1 一 0 . 1 一 )0 . 1 一 0 . 1,0 . 1 0 . 1 X0 . 1,1 . 0 一 1 . 5 一 1 . 5 一 2 . 0 一 2 . 0 2 . 52 . 5,3 . 04 . 2 测杆受径向力引起的示值变化 测杆受O . 8 N径向力引起的示值变化应满足表 2 要求。4 . 3 重复性 重复性应满足表 2 要求。4 . 4 示值误差 示值误差应满足表 2中最大允许误差的要求。 表2 测微仪的重复性、示值误差和测杆受径向力引起的示值变化要求1 e m准确度等级测杆受径向力引起的示值变化重复性最大允许误差示值变化量除掉外力后示值 与原位的差值1 级0. 20. 10. 10. 4十0. 0 0 4 L23级0. 40. 20. 20 . s+0 . 0 0 8 L10. 50. 51 . 5+0. 0 L4级2113+0. 0 2 L一225十0. 0 4 L4 . 5 漂移 4 h内漂移应满足表 3 要求。表3 4 h内漂移要求l a m 分辨力4 h内漂移，r一,20. 50. 20. 10. 0 50. 0 11X0 . 6X0 . 30 . 2 0续0 . 0 55 通用技术要求5 : _ _一外观 仪器应标有制造厂名称 ( 或厂标) 、出厂编号、 仪器 作面不应有锈蚀、碰伤及明显的划痕，仪器型号及 互 】 标志。涂覆层不应有脱落及影响外观质量的缺陷标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载.I .I G 9 8 9 - 2 0 0 45 . 1 . 3 数字应显示清晰、完整 后续检定的仪器允许有不影响使用功能和计量性能的上述缺陷。5 . 2 各部分相互作用5 . 2 . 1 夹紧装夹套筒后测杆运动应灵活、 平稳、无卡滞和晃动现象。5 . 2 . 2 分体式测微仪其传感器与数显表的连接应牢固、 接触可靠5 . 2 . 3 开关、按键应性能可靠。5 . 2 . 4 测微仪计数应正常，并在任意位置上都能置零。5 . 3 抗干扰性 在有干扰源的情况下，仪器示值变化量不超过分辨力的2 倍。6 计量器具控制计量器具控制包括首次检定、后续检定及使用中检验。检定条件主要检定器具及技术要求见表 4 表 4 主要检定器具及技术要求序 号主 要 检 定 器 具 1测力计一_ _技 术 要 求 分度 值蕊 0 . 0 5 N-. 2量块2 , 3 级测微仪用3 等量块 4 级测微仪用4 等量块- 5 级测微仪用5 等量块3斜块式测微仪检定器分度值为。 . 2 p .4激光测长装置最大 允 许 误 差:士( 1 . 5 、 1 。 一 L ) ri m ( L -测量长度， p m )5手电钻或台灯手 电 钻 为此 或 台 灯 为l o o w6 . 1 . 2 环境条件6 . 1 . 2 . 1 检定室的温度、温度变化及被检测微仪和检定用器具平衡温度时间应满足表5的要求。表5 检定室的温度、温度变化及被检测微仪和检定用器具平衡温度时间要求准确度等级检定室内 温 度/ 温度变化量 / / 卜平衡温度时间/ h1 级一一j 一一2 0 t ( ) 2 ( ) 2 _, 8 一2 级 ，2 ) 士 )h3 级 j 一 一 簇 0.5一4级2 0_ 15级2 012J J G 9 5 9 - 2 0 0 46 . 1 . 2 . 2 测量应在被检测微仪通电预热 1 5 m i n 后进行，测量过程中不应有影响测量的振动、气流、电磁干扰等。6 . 2 检定项目 测微仪的检定项 目见表 6 a 表6 检定项目一览表序号检定项 目首次检定后续检定使用中检验1外观+2各部分相互作用+十+3抗干扰性+4测力+5钡 9 杆受径向力引起的示值变化+6重复性+十7示值误差十+8漂移+注:检定类别中 “ + ”表示应检项目，“ 一 ”表示可不检项目。6 . 3 检定方法6 . 3 . 1 外观 目力观察。6 . 3 . 2 各部分相互作用 目力观察和试验。6 . 3 . 3 抗干扰性 在与被检测微仪同一电源接线板上启闭手电钻或插拔台灯 1 0 次，以测微仪示值最大变化量作为测量结果。6 . 3 . 4 测力 将测微仪压在测力计的测头上，在测杆分别压缩至测微仪侧量范围的始、中、末位置时进行读数，正反各测一次，以测力计读数的最大值作为测量结果。6 . 3 . 5 测杆受径向力引起的示值变化 将测微仪垂直安装在台架上，并在台架的工作台面上放置一量块，使测头与量块接触。在测头滚花处沿垂直于测杆方向用测力计施 0 . 8 N的力，记录测微仪示值变化量，除掉外力后，记录测微仪示值与原位的差值。 测量应在测微仪测量范围的始、中、 末三个位置相互垂直的四个方向上进行，取各位置和方向中绝对值最大者作为测量结果。6 . 3 . 6 重复性 将测微仪垂直安装在台架上，并在台架的工作台面上放置一量块， 测微仪测头与量块接触，重复测量 1 0 次，以最大值与最小值之差作为该位置的重复性。测量应在测微 a标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载J J G 9 8 9 - 2 0 0 4仪测量范围的始、中、末三个位置进行，以三个位置重复性最大值作为测量结果。6 . 3 . 7 示值误差6 . 3 . 7 . 1 激光测长装置法 使用激光测长装置测量时，应按测微仪光栅尺材料的线膨胀系数对激光测长装置的示值进行自动补偿。 将测微仪安装在激光测长装置上，压缩测杆至0 . 1 m m左右的位置。测微仪和激光测长装置置零后，以约为 1 / 5 测量范围的间隔进行测量。记录测微仪和激光测长装置在各点的示值，往、返行程各测一 次。各点的示值误差的计算公式如下: l ; = l a 。 一 1 ( 1 )l a .式中: Al 第i 点的示值误差， m m ; l a , 第i 点测微仪的 示值， m m ; l b i 第 i 点激光测长装置的示值，m m . 分别在 l 中 最大值 1 - 、 与最小值 I m ,. 的对应示值点 l , - m e 、 与l a - m m 加密测量， 激光测长装置的对应示值分别为l b - . . . 与l b - m in 移动激光测长装置工作台使示值等于l b - m e x ， 然后使用微调机构， 使工作台以4 p m的间隔移动，每次移动后均记录测微仪和激光测长装置在各点的示值，共测量 i 0点;移动激光测长装置工作台 使示值等于l b - m rn ， 然后使用微调机构， 使工作台以4 K m的步距移动，每次移动后均记录测微仪和激光测长装置在各点的示值， 共测量 1 0 点。各点示值误差的计算公式见式 ( 1 ) 0 测微仪示值误差的计算公式如下: L = l m 。 一 l m i. ( 2 )式中:L 测微仪的示值误差，m m ; 1 m _ A l 中最大值， m m ; l m ,. -A l中最小值，m m .6 . 3 . 7 . 2 量块和测微仪检定器组合法 用于2 级及以下各级测微仪示值误差的测量。 按测量范围等间隔分布受检点，受检点不应少于 5 个测点。 将测微仪安装在分度值0 . 2 1 e m斜块式测微仪检定器上，在测头下放置一适当尺寸的零位量块，并压缩测杆至0 . 1 m m左右的位置。测微仪检定器的读数鼓轮对零，再将测微仪清零。依次放置不同量值的量块，每一量块组应重复放置 3 次，取 3 次读数的算术平均值作为各点的示值，各点示值误差的计算公式如下: A l =1 e 一 ( 1 b 一l b o )式中: o l i 第i 点的示值误差， m m ; l a 第i 点测微仪的示值， m m ; l , , 第i 点量块的实际长度， m m ; 编 零位量块的实际长度， m m . 分别在 l中 最大值 l ，与最小值 l m i。 的对应示值点t o - m , 二 与t o - m n 加密测量， 量 5J J G 9 8 9 - 2 0 0 4块的对应尺寸为 1 , _ 二与I II _ 。 _ 。 . 放置l 。 一 。 。 量 块， 反 行 程旋 转测 微仪 检定 器的 读数 鼓轮， 每间隔4 N m 记录 一 次测微仪的示值， 共测1 0 点; 再将测微仪检定器退回4 0 t i m ， 放置l b - m ,。 量块， 反行程旋转测微仪检定器的 读数鼓轮， 每间隔4 p 。 记录 一次测微仪的 示值， 共测1 0 点。 各点示值误差的计算公式如下: 毛 二 ! 、 一 (! 。 一 1 6 , ) 一 气( 4 )式中: A l; 第J 点的示值误差， m m ; l -i 第J 点 测 微仪的 示 值， m m ; 1 , 与 1 -或A l,n 相对应的虽块的实际长度 ( I _ 或l ,_ ) , m m ; 2 。 。 零位量块的实际长度， m m ; l 第J 点测微仪检定器的位移量， m m 测微仪示值误差的计算公式如下: 乙= 么 l川 、 一 C 川( 5 )式中:A I , 测微仪的不值误差，1 11 1 1 1 ; l _ - A l, 中 最大 值， m m ; l .,n - A l, 中 最小值， m m , 检定计算实例见附录 A o 测微仪的示值误差也可采用满足测量不确定度要求的其他方法进行测量。不同测量方法的结果出现争议或仲裁检定时，以激光测长装置法为准。6 . 3 . 8 漂移 将测微仪垂直安装在台架上， 测微仪测头与工作台面接触， 调整测杆压缩至测量范围的一半左右的位置。开机1 5 m i n 后每0 . 5 h 记录一次测微仪示值， 4 h 内测微仪示值最大值与最小值之差作为测量结果。6 . 4 检定结果的处理6 . 4 . 1 测微仪等级的判定 依据测量结果，按本规程表 2 规定的要求来判定测微仪的等级6 . 4 . 2 经检定符合本规程要求的测微仪，发给检定证书，注明准确度级别，具体要求见附录D ;不符合本规程最底等级要求的， 发给检定结果通知书， 并注明其不合格项目。6 . 5 检定周期 测微仪的检定周期根据其使用情况而定，一般不超过 1 年。标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载LJ G 9 8 9 - 2 0 0 4附录 A测微仪示值误差检定计算实例 ( 量块和测微仪检定器组合法)nl l 飞 1序 i量块名义尺寸量块偏差量块实际长度 l b i测微仪示值示值误差,A l l二 h ， 一 ( 1 e 一 l ao )一第 1 次第 2次第 3 次平均值 l a ,02 0一0. 0 0 0 41 9. 9 9 9 60. 0 0 0 0一0. 0 0 0 1一0. 0 0 0 1一0. 0 0 0 1 一0. 0 0 0 1.13 00. 0 0 0 73 0. 0 0 0 71 0. 0 0 1 41 0. 0 0 1 41 0. 0 0 1 2 1 0. 0 0 1 3.1 0 . 0 000 0224 0一0. 0 0 0 63 9. 9 9 9 42 0. 0 01 92 0. 0 0 1 92 0. 0 0 1 92 0. 0 0 1 90. 0 0 2 135 0一0. 0 0 0 74 9 . 9 9 9 33 0. ( 洲 ) 2 03 0. 0 0 1 73 0. 0 01 73 0. 0 0 1 80. 0 0 2 146 0一0. 0 0 0 95 9. 9 9 9 14 0. 0 0 1 44 0. 0 0 1 64 0. 0 01 74 0. 0 0 1 60. 0 0 2 157 0一0. 0 0 0 56 9. 9 9 9 55 0. 0 0 2 55 0. 0 0 2 95 0. 0 0 3 15 0. 0 0 2 80. 0 0 2 9在 l最大值处加密测量 ( l y ，= 6 9 . 9 9 9 5 )在 l最大值处加密测量 ( 1 - 。 二 1 9 . 9 9 9 6 )7测微仪检定器的位移量2 。测微仪示值 1 ,示值误差 1 1 二l , ( 1 p _ 二 二 一 ， 。 卜1 ,一IT 7i测微仪检定器的 位移量1 ,测微仪示值1 n1示 值 误 差A lb 二u / ( 1, 。一 。 。 ) 一 ! 。00. 0 0 0 05 0. 0 0 2 80. 0 0 2 9一 1 10. 0 0 0 00. 0 0 0 00. 0 0 0 110. 0 0 4 05 0. 0 0 6 50. 0 0 2 6 1 20. 0 0 4 00 . 0 0 4 2一0 . 0 0 0 220. 0 0 8 05 0. 0 1 0 80. 0 0 2 91 1 30. 0 0 8 00. 0 0 8 30. 0 0 0 330. 0 1 2 05 0. 0 1 5 00. 0 0 3 1 1 40. 01 2 00. 0 1 2 50. 0 0 0 540. 0 1 6 05 0. 0 1 8 60. 0 0 2 7一 1 50. 0 1 6 00. 0 1 6 40. 0 0 0 450. 0 2 0 05 0. 0 2 2 70. 0 0 2 8 1 60. 0 2 0 00. 0 2 0 30. 0 0 0 360. 0 2 4 05 0. 0 2 6 50. 0 0 2 6 170. 0 2 4 00. 0 2 4 20. 0 0 0 2一0. 0 0 0 170. 0 2 8 05 0. 0 3 0 70. 0 0 2 81 1 50. 0 2 8 00. 0 2 7 980. 0 3 2 05 0. 0 3 5 00. 0 0 3 1一 1 9一0. 0 3 2 20. 0 0 0 290. 0 3 6 05 0. 0 3 8 60. 0 0 2 7一 2 00. 0 3 6 00. 0 3 5 8一0. 0 0 0 21 00. 0 4 0 05 0. 0 4 2 70. 0 0 2 8一 2 10. 0 4 0 00. 0 4 0 10. 0 0 0 1检定结果测微仪的示值误差:A L 二 l 二一 h ， 二 0 . 0 0 3 1 一 ( 一 0 . 0 0 0 2 )二 0 . 0 0 3 3测量结果不确定度 U = 0 . 0 0 0 4 ( p 二 9 5 %)检测用器具: 3 等量块 ( 编号x/ ) ， 0 . 2 L m分度值斜块式测微仪检定器 ( 编号x x x) 检定时条件: 2 0 . 4 C检定员:x x x x x x检定时间: 2 0 0 3 年9 月2日J J G 9 8 9 - 2 0 0 4附录 B示值误差测最结果不确定度 ( 激光测长装置法)B . 1 测量方法 ( 依据 光栅式测微仪检定规程 ) 使用激光测长装置测量时，应按测微仪光栅尺材料的线膨胀系数对激光测长装置的示值进行自动补偿。 将测微仪安装在激光测长装置上，压缩测杆至 O . l mm 左右的位置。测微仪和激光测长装置置零后，以约为 1 1 5 测量范围的间隔进行测量。记录测微仪和激光测长装置在各点的示值，往、返行程各测一次。测微仪各点的示值误差的计算公式如下 l=l a 一l 6 ; ( B . 1 )式中: 1 第 i 点的示值误差，m m ;l a ; 第i 点测微仪的 示值， m m ;l 6 第 i 点激光测长装置的示值，m m . 分别在 l中 最大值 l m . , 与最小值 l m ,。 的对应示值点1 e - 。 二 与l a 一 m . 加密测量， 激光测长装置的对应示值分别为l b - m a : 与l b - m m 移动激光测长装置工作台使示值等于l b - m-， 然后使用微调机构， 使工作台以4 jA m的间隔移动，每次移动后均记录测微仪和激光测长装置在各点的示值，共测量 1 0 点;移动激光测长装置工作台 使示值等于l b - m in ， 然后使用微调机构， 使工作台以4 1 cm的步距移动，每次移动后均记录测微仪和激光测长装置在各点的示值，共测量 1 0 点。各点示值误差的计算公式见 ( B . 1 ) o 测微仪示值误差的计算公式如下: L= A l ,- : 一 l . ,. ( B . 2 )式中:0 L -测微仪的示值误差， mm ; 1 - A l 中最大值， m m ; 1 , -A l 中最小值，m m o 下面以 分辨力为O . O I ti m的1 级测微仪为例进行分析。B . 2 数学模型 测微仪的示值误差: L = A l . - 一 l m ,. = ( l a - m. 一l b - . - ) 一 ( 1 . - m i， 一 l b - m i. ) ( B . 3 )式中:L -测微仪的示值误差，m m ; 1 . - - A l 中 最大值， m m ; 1 , -A l ， 中最小值， m m ; 1 . _ . . . 与 l m . : 对应的测微仪的示值， m m ; 1 . 与 l m ,。 对应的测微仪的示值， m m ; l b - m . . 与 1 ，对应的激光测长装置的示值， m m ; l 5 - . 1. 与 l . 对应的激光测长装置的示值，m m .标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载J J G 9 8 9 - 2 0 0 4B. 3其中因此B. 4方差和灵敏系数 U , 2 ( A L ) = 。 ， 。 ( l a - . - ) + C 2 。 ( l b - m a . ) + 。 。 。 ( l a - ) + C 4 u ( l b - m in ) ( B . 4 )l a - m e ， 的灵敏系数:。 ， = 11 b - ,- ， 的灵敏系数:C Z =一 1t o _ m ,。 的 灵 敏系 数: C 3 = 一 1l b - m in 的 灵敏系数: C 4 = 1，u ( I . - . - ) 与U ( l _ 。 .n ) r u ( l b - m 。 二 ) 与u ( l b - m i- ) 的 来源相同， 有 u 2 ( l a _ 二 。 ) = 。 ， ( l 。 一 m i. ) = 。 ， ( t o ) . 2 ( l b - m ex ) = “ ， ( l 。 一 二 n ) = “ ， ( l b ) u 2, ( A L ) 二 2 . O ) + 2 U 2 ( 1 , )( B . 5 )标准不确定度一览表标准不确定度一览表见表B . 1 o 表 B . 1 不确定度分t一览表标准不确定度分量不确定度的来源标准不确定度值/ p mC ;自由度 ，l o mm l 0 0 mm1O-测微仪l 0 0 m m测微仪u ( l , )与测微仪有关的误差0. 0 0 30. 0 1 2存的5 0u , ( l o )测微仪的量化误差0 . 0 0 30. 0 0 3O 目口 口U , ( I . )环境温度影响0 . 0 0 10. 0 1 25 05 0a ( l , )与激光测长装置有关的误差0. 0 0 90. 0 8 7在5 05 0B . 5 计算分量标准不确定度B . 5 . 1 与测微仪有关的误差引起的标准不确定度分量u ( 1 4 )B . 5 . 1 . 1 测微仪的量化误差引起的不确定度分量u , ( 1 . )测微仪的数字分辨力为O . O l p m ，则示值的量化误差是以等概率落在半宽度为0 . 0 0 5 L m的区间内，故由量化误差引起的标准不确定度分量为u , ( l a )0. 0 0 5 万二 0 . 0 0 3 ( m )自由度B. 5. 1 . 2v , ( l , ) m。环境温度影响引起的标准不确定度分量u 2 ( l a ) 在用激光测长装置测量测微仪示值误差时， 要按光栅尺材料的线膨胀系数对温度偏离2 0 进行自 动补偿。光栅尺的线膨胀系数为 ( a 。 士 1 ) x 1 0 - 6 一 ，假定在士l x1 0 - 6 一 范围内等概率分布，光栅尺的温度与标准温度 2 0 的偏差不超过 0 . 2 C ，则u , ( l ,. )0 . 2 x 1 x 1 0 一 6 1 .估计其相对不确定度为0 . 1 ，自由度为 招， ( h) 二 5 0 0对于1 0 m m 测量范围的测微仪，u 2 ( l a ) = 0 . 0 0 1 t cm o.I J G 9 8 9 - 2 0 0 4对于l 0 0 m m测量范围的测微仪，u , ( l a ) = 0 . 0 1 2 p m aB . 5 . 1 . 3 标准不确定度分量U U, ) 的计算以上两项合成，得u ( l a ) = 丫 u ; ( 1 ) + U ; ( 1 2 )自由度为。一， ( 1 ) =u 4U l )刃 瓦 刃+， )u 里 ( l a )。 2 ( 1 e )对于l O m m测量范围的测微仪，对于 l 0 0 m m测量范围的测微仪，u ( 1 4 ) = 0 . 0 0 3 t m I ， ( t o ) ”二。U ( I . ) = 0 . 0 1 2 1 m , ， ( l a ) = 5 0 ,B . 5 . 2 激光测长装置的 误差引起的标准不确定度分量u ( l b ) 激光测长装置的最大允许误差为t ( 1 . 5 x 1 0 - 6 1 b ) ， 服从均匀分布， 则激光测长装置示值误差带来的标准不确定度分量为 1 . 5 x 1 0 一 6 1 。 、 。 ， 二 - 3 对于l O m m测量范围的测微仪，u ( l b ) 二 0 . 0 0 9 tt m o 对于l 0 0 m m测量范围的测微仪，u ( l , ) = 0 . 0 8 7 1 t m o 估计其相对不确 定度为0 . 1 ，自 由 度为， ( 1 b ) = 5 0 .B . 6 合成不确定度u( 动 由式 ( B . 5 ) ，得 u , ( A L ) = 丫 2 。 ， ( l a ) + 。 ， ( 1 b ) 对于 l O m m测量范围的测微仪:u , ( 4 L ) = , / 2 x ( 0 . 0 0 3 + 0 . 0 0 9 2 ) = 0 . 0 1 3 ( u m )对于 l 0 0 m m测量范围的测微仪:. , ( A L ) = 在 x ( 0 . 0 1 2 + 0 . 0 8 7 2 ) = 0 . 1 2 4 ( l rm )B . 7 有效自由度 v . rr试( A L )v P “ =. , ( I , )， ( l , )对于 l o m m测量范围的测微仪:产nl022v e 任=0. 0 . 0 1 3 00 0 3 0 0 . 0 0 9 0一O C 一 . 十 一5 0对于 l 0 0 m m测量范围的测微仪:0 . 1 2 4 0” 。 = 0 . 0 1 才 0 . 0 8 7 0 = 不 5 0 + 5 1厂标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载J J G 9 8 9 - 2 0 0 4B . 8扩 展不 确 定度鱿 味二 气 u , ( A L ) = ， ， ( v e ff ) u , ( A L ) 对于l O m m测量范围的1 级测微仪，v e ,r = 2 1 7 ， 取置信概率p = 0 . 9 5 ,查表得 k 9 5 二t 9 5 ( 2 1 7 ) = 1 . 9 8 ， 则 U 9 5 = k 9 5 u , ( A L ) = 1 . 9 8 x 0 . 0 1 3 = 0 . 0 3 ( lc m ) 对于l 0 0 m m测量范围的1 级测微仪，v e ff = 2 0 6 ， 取置信概率p 二 0 . 9 5 ， 查表得k 9 。 二t 9 5 ( 2 0 6 ) =1 . 9 8 ， 则 U 9 5 = k9, u , ( A L ) = 1 . 9 8 x 0 . 1 2 4 = 0 . 2 5 ( li m )均小于测微仪最大允许误差的三分之一，所以规程提出的示值误差的测量方法是可靠的，规定的技术计量性能要求和检定条件是合理的。J J G 9 8 9 - 2 0 0 4附录 C示值误差测垦结果不确定度 ( 量块和测微仪检定器组合法)C . 1 测量方法 ( 依据J J G 9 8 9 -2 0 0 4 光栅式测微仪检定规程) 将光栅式测微仪 ( 以下简称测微仪)安装在分度值0 . 2 tA m斜块式测微仪检定器上，在测头下放置一适当尺寸的零位量块，并压缩测杆至 0 . 1 m m左右的位置。测微仪检定器的读数鼓轮测微仪对零，再将测微仪清零。依次放置不同量值的量块，每一量块组应重复放置3 次，取 3 次读数的算术平均值作为各点的示值，各点示值误差的计算公式如下 : l=l a 。 一( l 。 一l b o ) ( C . 1 )式中: l ; 第i 点的示值误差，m m ;t o 第i 点测微仪的示值， m m ;l b i 第 i 点量块的实际长度， m m ; l 6 0 零位量块的实际长度，m m . 分别在 l 中最大值 l m - 与最小值 l . i。 的对应示值点 l a - m e二 与 la-加密测量，量块的 对应尺寸为1 _ m 。 与l b - m m 测微仪的测头下放置 l b - m a， 量块，反行程旋转测微仪检定器的读数鼓轮，每间隔4 p m记录一次测微仪的示值， 共测1 0 点; 再将测微仪检定器退回4 0 1 cm ， 放置 l b - m .。 量块， 反行程旋转测微仪检定器的读数鼓轮，每间隔4 1i m记录一次测微仪的示值， 共测1 0 点。各点示值误差的计算公式如下。 l; = l ， 一 ( l 。 一 l b0 ) 一 l , ( C . 2 )式中: l, 第J 点的 示值误差， m m ; I T 第J 点测 微仪的 示值， m m ; l b 与 I . . : 或 l m i。 相对应的量块的实际长度 ( l 6 - m 。 或l b - , j, m m ; l 6 0 零位量块的实际长度， m m ; l ; 第.l 点测微仪检定器的 位移量， m m o 测微仪示值误差的计算公式如下: L= A l m e : 一 l m i. ( C . 3 )式中:0L测微仪的示值误差，m m; l m a, A i; 中 最大值， m m ; l m ;. A i; 中 最小值， m m . 下面以分辨力为0 . l p m的2 级测微仪为例进行分析。C . 2 数学模型 测微仪的示值误差: L二 l m e 、 一 l m m = l- 。 一 ( l b - m e 、 一 l 8 0 ) 一 1 1 - . - 一 1 . - m in 一 ( l 。 一 。 n 一 l 6 0 ) 一 l 一 . ,n I = ( 6 。 一 二 。 x 一 l 。 一 m i。 ) 一 ( l 。 一 。 。 、 一 l 。 一 m 。 ) 一 ( I -。 一 I , - m i. ) ( C . 4 ) 1 2标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载J J G 9 8 9 -2 0 0 4式中:AL 测微仪的示值误差，m m ; l _ 4 lj 中 最大 值， m m ; I 。 i. - A i, 中 最小值， m m ; l a - m - 与 l 、对应的测微仪的示值， m m ; l a - m in 与 l m ,。 对应的测微仪的示值， m m ; l b - m m 与 l m e 、 对应的 量块长度， m m ; l b - m m 与 l m , 对应的量块长度，m m ; l - m u 与 d m a 、 对应的测微仪检定器的位移量， m m ; l , - m u 与 l m ,。 对应的测微仪检定器的 位移量， m m .C . 3 方差和灵敏系数 因为使用的是测微仪检定器的同一个4 0 tm段，( l , m - 一 l , - m ,. )际就是测微仪检定器在该段的示值误差所引起的不确定度，因此 u ,.z ( O L ) = 。 、 二 ( l a - a , . ) + 仁 C Z 。 ( l b - m s x ) + C 3 u ( l o - + 仁 C , u ( l n - m 1 ) 1 z + 。 ， 。 ( l , ) l 2引起的不确定度实。 。 ) 2( C . 5 )l a - ，的灵敏系数l b - m e 、 的 灵敏系数:l e - m inl h - m i n的灵敏系数的灵敏系数:二 : l 。 的灵敏系数:其中，u ( l a) 与C S=0 1ti ( l a _ m ml b - . - ) 与 U (l a - m a . ) = u 2 (l 。 一 ， ax ) =u , (r、了、了.、因此u , ( A L )C . 4 标准不确定度一览表= 2 u 2 ( 1 ,l b - m m ) 的来源相同， 则l a - m ) = u 2 ( l a )l 。 一 。 ;. ) = u 2 ( l b )+ 2 u 2 ( 1 , ) + u 2 ( l )( C . 6 )标准不确定度一览表见表C . t o 表 C . 1 标准不确定度一览表标准不确定度分量不确定度来源标准不确定度值/ K mC ;自由度 ，l o mm 1 0 0 mml o m m测微仪l 0 0 m m测微仪u ( l a )与测微仪有关的误差0. 0 3 00. 0 7 6万切I 加U , ( 1 o )钡 ( 微仪的量化误差0. 0 2 90. 0 2 9民因U , ( I )环境温度影响0. 0 0 40. 0 4 05 05 0U , ( I . )光栅尺与量块的温差0. 0 0 60. 0 5 85 05 0“ ( ;。 )与量块有关的误差0. 0 4 30. 0 7 3万3 42 7u , ( I )量块长度的测量不确定度0. 0 3 90. 0 7 12 52 5J J G 9 8 9 - 2 0 0 4表 C . 1( 续)不确定度来源标准不确定度值/ c mC ;自由度 v标 准不确宁 度分 量l o mm l O O mml O m m测微仪l 0 0 m m测微仪。 2 ( l a )量块的长度变动量0. 0 0 60. 0 0 82 52 5u y ( l b )放置量块的重复性0. 0 1 60. 0 1 699u ( l )测微仪检定器的示值误差0. 1 2 70. 1 2 715 05 0C . 5 计算标准不确定度分量C . 5 . 1 与测微仪有关的误差引起的标准不确定度分量 u ( l a )C . 5 . 1 . 测微仪的量化误差引起的标准不确定度分量u , ( l a ) 光栅测微仪的数字分辨力0 . l L m , 量化误差以等概率落在半宽度为0 . 0 5 1 m的区间内，则u( l a ) =0. 0 5万= 0 . 0 2 9 ( p m )自由度C. 5. 1 . 2v( h ) =二环境温度影响引起的标准不确定度分量u 2 ( l a ) 考虑光栅尺材料为凡玻璃的情况，其线膨胀系数为 1 0 . 1 x 1 0 - 6 一 ，钢质量块的线膨胀系数1 1 . 5 x 1 0 - 6 一 ， 两者之差为1 . 4 x 1 0 - 6 一 ， 环境温度为 ( 2 0 土 0 . 5 ) I c ，光栅尺的温度在半宽为0 . 5 的范围内等概率分布，则 “( 0 .5 x 1.4 x 10 -61a 对于l O m m测量范围，ti z ( t o ) = 0 . 0 0 4 1 c m o 对于l 0 0 m m测量范围，u ,$ ( l m ) = 0 . 0 4 0 1t Lm o 估计其相对不确定度为0 . 1 ，自由度为， 2 ( 1 a ) = 5 0 ,C . 5 . 1 . 3 光栅尺与量块的温差引起的标准不确定度分量U3(la) 在平衡温度 4 h 后，光栅尺与量块的温度差不会超过0 . 1 C,假定在半宽为 0 . 1 范围内等概率分布，则由 t 引起的标准不确定度为“ “ ， = 0 .1 x 10 .1 x 10 -61a 对于l O m m测量范围，U 3 ( l a ) 对于l 0 0 m m 测量范围，u 3 ( 1 4 估计其相对不确定度为0 . 1 ,C . 5 . 1 . 4 计算u ( l o ) 以上三项合成，得 u ( l a ) =自由度为 1 4=0 . 0 0 6 1 c mo= 0 . 0 5 8 1 x m o自由度为， , ( l a ) = 5 0 ou 2 ( l a ) + u 2 ( l o ) + u 3 ( l标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载J J G 9 8 9 - 2 0 0 4， ( 。 ) . 分尸一a , 牛 4 i , v , ( l 刃十v 一 ( l 万十v 一 而 刃 对于l O m m测量范围，u ( l o ) = 0 . 0 3 0 1 .m , v ( 1 . ) -00o 对于l 0 0 m m测量范围，u ( l a ) = 0 . 0 7 6 N m , v ( l a ) = 1 2 0 0C . 5 . 2 与量块有关的 误差引起的标准不确定度分量“ ( 1 b )C . 5 . 2 . 1 量块长度的 测量不确定度引起的标准不确定度分量 “ ， ( 1 b ) 2 级测 微仪用3 等 量块检定， 其测量不确定度为士 ( 0 . 1 0 十 1 x 1 0 - 6 l b ) , k = 2 . 8 ， 则量块长度的测量不确定度引人的标准不确定度分量为u , ( I n ) 0 . 1 0 + 1 x 1 0 一 6 I n一2 . 8 对于l o m m量块，u , ( l b ) 二 0 . 0 3 9 1A m o 对于l 0 0 m m量块，u , ( l b ) 二 0 . 0 7 1 1 cm o 其自 由 度为， , ( l b ) = 2 5 ,C . 5 . 2 . 2 量块的长度变动量引起的标准不确定度分量u 2 ( l b ) 用测微仪检定器加密测量时，测微仪的测头将偏离量块中心，量块的长度变动量引起该分量， 服从均匀分布。由于0 . 2 1c m分度值的测微仪检定器的斜度比是1 : 5 0 ，在4 0 1 a m的加密测量范围， 测头偏离量块中心为2 m m ，量块的长边长度为3 0 m m，而3 等量块的长度变动量为士( 0 . 1 6 + 0 . 4 5 x 1 0 - b l b ) p m ， 则u s ( l a )20 . 1 6+0 .x 1 0 一 6 1 ,45一万= 30 对于l O m m量块，u 2 ( 1 b ) = 0 . 0 0 6 1 c m o 对于l 0 0 m m量块，u 2 ( l , ) = 0 . 0 0 8 11 m . 其自 由度为v : ( 1 1 ) = 2 5 oC . 5 . 2 . 3 放置量块的重复性引起的标准不确定度分量u 3 ( 1 1 ) 取一量块重复放置于测微仪检定器的工作台上1 0 次， 用0 . 0 1 r m分辨力的数显电感测微仪进行测量，电感测微仪的1 0 次示值如表C . 2 o 表 C . 2 放置f块的重复性数据次数1234567891 0电感测微仪 示值/ I m0. 0 0一0. 0 10. 0 40. 0 10. 0 40. 0 00. 0 30. 0 00. 0 60. 0 7实验标准差为， = 0 . 0 2 8 1i m( n = 1 0 )在检定示值误差时，每个量块要重复放置