计量标准技术报告(经纬仪).doc

计量标准技术报告计量标准名称经纬仪检定装置建立计量标准单位扬州市计量所计量标准负责人筹建起止日期1999年3月说 明1、申请建立计量标准应填写计量标准技术报告。计量标准考核合格后由申请单位存档。2、计量标准技术报告由计量标准负责人填写。3、计量标准技术报告用计算机打印或墨水笔填写，要求字迹工整清晰。目 录一、计量标准的工作原理及其组成（1）二、选用的计量标准器及主要配套设备（2）三、计量标准的主要技术指标（3）四、环境条件（3）五、计量标准的量值溯源和传递框图（4）六、计量标准的测量重复性考核（5）七、计量标准的稳定性考核（6）八、测量不确定度评定（7）九、计量标准的测量不确定度验证 （12）十、结 论（13）十一、附加说明 （13）一、计量标准的工作原理及其组成按JJG414-1994经纬仪检定规程，本套计量标准主要用于检定新制造、修理后及使用中的J2级、J6级及J30级的经纬仪。以检定J2级经纬仪一测回水平方向标准偏差为例，计量标准的工作原理叙述如下：沿经纬仪水平方向的圆周上,安置46个平行光管作为照准目标,用全圆方向观测法进行检定。平行光管的布局应呈随机状态，夹角的角值为度、分、秒值分布。J2级经纬仪需观测6个测回。将经纬仪安置在检定台上，精确整平，整置水平度盘于零度起始位置。照准部顺时针方向旋转一周后，以正镜位置照准目标1。测微器两次读数，并取平均值L1。依次照准目标2，3，n，分别读数，并取平均值Li。最后照准起始目标1，回零读数，取起始零位与回零读数的平均值为起始方向值。将经纬仪望远镜翻转180，以逆时针方向旋转，分别照准目标1，n，3，2，1，分别读数，并取平均值Ri。上述作为一个测回，求出一测回观测结果。整置水平度盘分别为3011，6022，9033，12044，15055作为起始位置，重复第一测回的观测，依次求出第二至第六测回观测结果。水平方向标准偏差按下式求得：式中：m测回数；n照准目标数。本套计量标准主要由光学经纬仪测试台组成。1二、选用的计量标准器及主要配套设备计量标准器名 称型 号测量范围不确定度或准确度等级或最大允许误差制造厂及出厂编号检定证书号光学经纬仪测试台CTJ-0703600.5上海第三光学仪器厂 / 990401WG021129主要配套设备2三、计量标准的主要技术指标1. 光学经纬仪测试台 测量范围：0360；最大允许误差：0.5；分划板格值：30.四、环境条件项 目要 求实 际 情 况结 论温 度常温20合格3五、计量标准的量值溯源和传递框图上一级计量器具5308校准实验室高等级经纬仪0360= 0.2直 接 测 量本单位计量器具扬州市计量测试技术研究所经纬仪检定装置0360=0.5直 接 测 量下一级计量器具扬州市各企事业单位经纬仪J2级、J6级、J30级=1.6 =4 =204六、计量标准的测量重复性考核以检定J2级经纬仪为例，用被检经纬仪对某一目标进行重复观测并读取数据，重复检定10次，得以下数据：325825.7; 325825.2; 325825.9; 325825.5; 325826.2;325825.5; 325825.5; 325825.8; 325825.3; 325825.8.得：n=10；平均值=325825.64.于是其重复性为： s=0.30该数值小于测量不确定度评定（4.2.3）中引入的单次测量标准偏差s=0.53。计量标准的重复性考核合格。5七、计量标准的稳定性考核 以检定一台稳定的J2经纬仪的一测回水平方向标准偏差来考核计量标准的稳定性，检定时间与数据如下： 时间次数2002.22002.32002.42002.510.80.70.80.820.70.60.80.630.70.60.60.840.60.70.70.7平均值0.70.650.730.73上表中，平均值的最大值与最小值之差为0.08，小于测量不确定度评定中的计量标准的扩展不确定度（U95=0.36）。计量标准的稳定性考核合格。6八、测量不确定度评定1 概述1.1 测量方法：依据JJG414-1994经纬仪检定规程。1.2 环境条件：常温。1.3 测量标准：光学经纬仪测试台。1.4 被测对象：J2级经纬仪一测回水平方向标准偏差。1.5 测量过程： 以检定J2级经纬仪一测回水平方向标准偏差为例评定测量不确定度。将经纬仪安置在检定台上，精确整平，整置水平度盘于零度起始位置。以正镜位置照准目标1，2，3，4，1，分别读数，并取平均值Li；以倒镜位置，分别照准目标1，4，3，2，1，分别读数，并取平均值Ri。则照准目标角值ai=。整置水平度盘分别为3011，6022，9033，12044，15055作为起始位置，重复第一测回的观测，依次求出第二至第六测回观测结果。1.6 评定结果的使用：符合上述条件下的测量结果，可直接使用本不确定度的评定结果。2 数学模型aji= (1)式中：aji第j测回第i目标对0目标的夹角；Lji第i目标第j测回盘左读数；Lj0第0目标第j测回盘左读数；Rji第i目标第j测回盘右读数；Rj0第0目标第j测回盘右读数。 (2)式中：m测回数（m=6）；第i目标对0目标的夹角的平均值；Vji 第i目标第j测回aji的残差。一测回水平方向标准偏差按m下式求得： (3)式中：n照准目标数（n=4）。3 方差和灵敏系数7八、测量不确定度评定3.1 u(aji)和u(aji)的传播系数caji式（1）中，没有任何输入量具有值得考虑的相关性。依， (4)有：，由于Lji、Lj0、Rji、Rj0是等精度测量，故u2(Lji)= u2(Lj0)= u2(Rji)= u2(Rj0)= u2(a)；又c2(Lji)= c2(Lj0)= c2(Rji)= c2(Rj0)= ，所以，caji=1 (5)3.2 u(m)和u(m)的传播系数cm为描述和书写方便，令（3）式中： 则（3）式表示为： (6)由（3）式得： 其中： 8八、测量不确定度评定 将以上各平方项求和，经严格演算得：必须使：1否则：1使（6）式无意义，所以：0因此，按 处理是可以的，则： （m=6，n=4）所以： (7)4 计算分量标准不确定度 u(a)的主要来源是标准装置的不确定度和被检经纬仪的不确定度。4.1 装置方面的影响估算的不确定度分量u1(a)由于多目标平行光管法测量m值时，是用它们在4个方向上模拟无穷远目标，一般认为在检定m值的短时间内不会发生变化，所以：u1(a)=0。4.2 与被检经纬仪有关的不确定度分量u2(a)4.2.1 由经纬仪装调不精确估算的不确定度分量u21(a)经纬仪有三条几何轴，即竖轴、横轴、望远镜视轴。理论上要求它们相互垂直，并要求使用时竖轴保持铅垂，但实际上它们都存在误差。根据JJG414-1994经纬仪检定9八、测量不确定度评定规程要求：检定时必须将经纬仪调至水平，允许误差为20（即竖轴的铅垂度误差不超过20）；竖轴与横轴的垂直度不超过16；横轴与望远镜视轴垂直度不超过8。由此引起的经纬仪在水平方向的测量误差限经分析计算为：，按均匀分布，估计其相对不确定度为10%，得自由度=50。4.2.2 由度盘分划误差估算的不确定度分量u22(a)据有关资料介绍，J2级经纬仪的度盘分划误差在生产加工时可控制在1.0以内，即有，按a22在半宽为的区间内均匀分布，得估计其相对不确定度为10%，得自由度=50。4.2.3 由测量重复性估算的不确定度分量u23(a) 用被检经纬仪对某一目标进行重复观测并读取数据，测量重复性由实验得出，数据如下：（共进行12次读数） 00015.3 00016.2 00015.5 00016.3 00014.9 00015.5 00014.7 00015.1 00014.6 00015.0 00015.4 00015.1得单次实验标准差s=0.53考虑到每一照准目标要读两次读数，取平均值作为测得值，所以 = n-1 = 12-1 = 11上述三项合成，得 5 合成标准不确定度依（7）式，可得10八、测量不确定度评定6 有效自由度7 扩展不确定度 =2.010.18 =0.368 报告J2级经纬仪一测回水平方向标准偏差的扩展不确定度：U95=0.36，合成标准不确定度0.18，有效自由度54，包含因子kp = t95(54) = 2.01，从而具有约为95%概率的置信区间。11九、计量标准的测量不确定度验证以一台稳定的J2经纬仪，分别用我所及扬州市计量所的经纬仪检定装置进行检定，检定数据如下：检定单位一测回水平方向标准偏差扩展不确定度我所0.9U95=0.36