卡尺五等专用量块不确定度评定.doc

10291.8mm五等量块中心长度校准结果的不确定度评定一 概述测量方法：依据JJ146-2003量块检定规程环境条件：温度20.4 相对湿度65%测量标准(10291.8)mm4等量块,测量扩展不确定度不大于(0.20+2Ls) m (Ls以米为单位)包含因子K为2.7测量对象:（10291.8）mm 5等量块 状态良好 编号：8723 制造厂：上海机床厂 委托单位：国家实验室认可监督评审组6测量过程：五等量块中心长度是以相同标称尺寸的四等量块作标准，在接触式干涉仪，测长仪上用比较方法测量的，为使标准和被测量块的温度达到平衡，测量前两量块需同时放置在接触干涉仪和投影万能测长仪工作台上等温，测量时，先将对应于标准量块中心长度的仪器示值调整为零再测得被测和标准量块中心长度的差值，两测量结果的算术平均值与标准量块中心长度的实际值Ls值之和既为测量中心长度的实际结果Lo二、数学模型：s式中： 被测量块中心长度 被测量块与标准量块中心长度的差值的算术平均值 Ls 标准量块中心长度三、输入量标准不确定度评定. 输入量标准不确定度的评定 输入量标准不确定度来源由7个不确定度分项构成a. 由仪器示值不稳定和读数误差引起的标准不确定度b. 定标时读数d引起的标准不确定度c. 由于量块变动量的存在,标准量块测点偏移量块中心引起的标准不确定度d. 由于量块变动量的存在,被测量块测点偏移量块中心引起的标准不确定度e. 标准量块和被测量块的线膨胀数之差u不确定度引起的标准不确定度f. 标准量块和被测量块的温度差t引起的标准不确定度g. 滤光片中心波长的测量不确定度引起的标准不确定度上述7个不确定度分项中,前4项通过大量连续测量得到测量列,采用A类方法进行评定,评定结果用u(1)表示,第5第6项根据规程的要求和环境条件采用B类方法进行评定,评定结果分别用u(2)和u(3)表示终计标,第7项引起的标准不确定度为1.2m忽略不计 u()= 3.1.1 u(1)的评定选取长度的变动量较大的4等量块作标准,对一块长度变动量处在5等边状态的291.8mm 5等量块在重复性条件下进行连续10次比较测量,得到测量列（1.6 ,1.7,1.4,1.5,1.5,1.7,1.4,1.5,1.7,1.4）m X=Xi=1.54m单次实验标准差: S=0.12m采用同样的方法选取10mm,81.5mm,121.8mm,191.8mm,291.8mm,5等量块各1块,用一台投影万能测长仪在重复性条件下连续比较测量10次共得到5组测量列,每组测量列分别按上述方法计算,得到单次实验标准差Sj测标准差计量结果如下:标称尺寸(mm)1081.5121.8191.8291.8实验标准差S: (m)0.080.050.100.140.18取以上5组实验标准差Sj中的最大标准差Smax作为单次实验标准差,实验测量中,两个终测一次取算术平均值为测量结果,则u()可得到u()=Smax/0.13m自由度v()=10-1=9 3.12 u(2)的评定 规程规定钢质量块的线膨胀系的应为(11.51)10-6-1假定标准和被测量块的膨胀系数均在(11.51)10-6-1范围内等概率分布则标准量块和被测量块的线膨胀系数之差u应在210-6-1范围内服从三角分布,该三角分布的半宽a为210-6-1,该三角分布的半宽，标准不确定度u(2)为u(2)=LS(tmax-20) a/.若被测量块强度与标准量块温度20的偏差不超过0.5.则对于291.9mm量块u(2)=(0.110-6) m(0.2910-6) m0.5(210-6)-1/.=0.12m估计则u(2)/ u(2)=10% v(2)=1/(20.12)=503.13. u(3)的评定。原则上要求标准与被测量块温度达到平衡后进行测量，但实际测量时两量块有一定温度差t假定t在0.1范围内等概率分布，该分布在半宽a为0,1,则由t引起的标准不确定度u(3)，u(3)=Lsusa/,对于291.8mm量块u(3)=(0.2910-6) m0.1(11.510-6) -1/0.19m估计u(3)/ u(3)=10% 则自由度 v(3)=1/(20.12)=503.14标准不确定度u()的计算对于291.8mm量块u()=0.25m v()=u4()/ u4(1)/v(1)+ u4(2)/v(2)+ u4(3)/v(3)对于291.8mm的量块, u4()=5.110-4m u4(i)/v(i)=5.010-6m v()=100 3.2输入量LS的标准不确定度u(LS)的评定标准量块中心长度LS可以按标准量块的级别，给出对于4等标准量块，其中心长度扩展不确定度为(0.20+2L) m（式中以m为单位）。量块检定规程置信概率为p=99%自由度统一取v(LS)=50查阅t分布临界值表得覆盖因子k=2.7故标准确定度u(LS)为u(LS)=(0.20+2 LS) m/2.7=0.25m v(LS)=50四、合成标准不确定度uc的评定。uc=c1u()2+c2u(LS)24,1灵敏系数 数学模型:L=+ LS 的灵敏系数 c1=L/=1 c2=L/ LS=1uc(L)=4.2标准不确定度汇总表291.8mm量块输入量的标准不确定度汇总表3-210-291.8mm量块中的长度输入量的标准不确定度一览表见3-3表3-2输入量的标准不确定度汇总表标准不确定度u(xi)不确定度来源标准不确定度值CiCiu(xi) (mm)自由度viu()仪器示值不稳定和读数误差；定标时读数不稳定标准量块和被测量块测点偏移量块中心标准量块和被测量块线膨胀系数的之差的不确定度，标准量块和被测量块之间的温度差。0.2510.2550u(LS)标准量块不确定度0.2510.2550表3-3标准不确定度一览表不确定度来源 不确定度来源(m)符号10-20 mm20-41.2mm41.2_ 81.5mm81.5_121.8mm121.8_291.8mmv(S)标准不确定度u()0.130.130.120.140.25u()的自由度u ()99151950重复性标准不确定u(1)0.130.130.130.130.139线膨胀系数引起u(2)0.0070.0170.0170.180.1950被测量块温度引起u(3)0.0040.0100.0200.0310.04050LS标准不确定度u(LS)0.080.090.110.130.15u(LS)的自由度u (LS)50505050504.3合成标准不确定度uc(L)=对于291.8mm量块uc(L)0.21m4.4合成标准不确定度uc有效自由度veff的计算veff=uc4(L)/u4i/vi= uc4(L)/ u4()/v()+ u4(LS)/v(LS)对于291.8mm量块uc4(L)=1.9410-4m u4i/vi=2010-5mveff=1.9410-4m/2010-5m100其它标准尺寸量块的合成标准不确定度uc(L)和有效自由度veff的计算结果见表3-4五、扩展的不确定度vp=kpuc(L)=tp(veff) uc(L)对于291.8mm量块，veff=50取置信概率p=99%查表可得k99=t99(50)=2.68对于各标称尺寸的量块统一取k99=2.7则有u99=kuc(L)=2.70.21m0.57m其它标称尺寸量块中心长度测量结果的不确定度只许将合成标准不确定度uc(L)代入上述公式即计算得到。 表3-4合成标准不确定度统一览表标称尺寸L(mm)合成标准不确定度uc(L) m自由度10-200.15 5020-41.20.16 5041.2-81.50.1850 81.5-121.80.19 50 121.8-291.80.21 50各标称尺寸5