计量标准技术报告眼镜片顶焦度标准器.doc

计量标准技术报告计 量 标 准 名 称 计量标负责人建标单位名称（公章）填写日期 眼镜片顶焦度标准器组 目 录一、建立计量标准的目的( 3 )二、计量标准的工作原理及其组成 ( 3 )三、计量标准器及主要配套设备( 4 )四、计量标准的主要技术指标( 5 )五、环境条件( 5 )六、计量标准的量值溯源和传递框图核( 6 )七、计量标准的测量重复性考( 7 )八、计量标准的稳定性考核( 8 )九、检定或校准结果的测量不确定度评定( 813 )十、检定或校准结果的验证（14 ）十一、结论( 15 )十二、附加说明( 15 )一、建立计量标准的目的随着国家启动“光明工程”，焦度计是配装眼镜主要的检测设备，用于测量眼镜片的顶焦度，确定散光镜片的柱镜轴位方向，以及在镜片的光学中心上打印记。焦度计作为保证眼镜产品和配镜质量的眼镜测量仪器之一，其准确性尤为重要。 为了贯彻实施计量法，保证量值传递的准确性和保护人民身心安全，我所拟建立焦度计检定装置，作为本地区的社会公用标准。二、计量标准的工作原理及其组成测量原理：焦度计按测量原理分为自动对焦原理和手动调焦原理两类。 1 2 3 h h Fy x x lf自动对焦原理的焦度计示意1被测镜片 2带孔光阑 3光电位置探测器由图所示，平行光经被测镜片1后发生偏转，经过带空光阑2.落在光电位置探测器3上。由图可见：h/h=(lf-x-x)/(lf-x)lf=xh+x(h-h)/ (h-h)h、h-分别为光线在光阑与光电位置探测处的高度；x-分别为被测镜片后顶点至光阑的距离，以及光阑至光电位置探测器的距离lf被测镜片后顶焦距。根据顶焦度定义：y=l/lf=(h-h)/xh+x(h-h)因h,x与x已知，测得h后，自动对焦原理的焦度计将自动得出被测镜片的顶焦度值。计量标准组成：由标准镜片（包括球镜片、柱镜片和棱镜片）、卡尺、量角器组成。三、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或校准机构检定周期或复校间隔标准镜片FL/ FC球镜片：-25D+25 DU=0.03D（k=3）中国计量科学研究院00683/0274中国计量科学研究院1年棱镜：(2.020)U=0.05（k=2）柱镜片：1.5D和5 DU=0.03D（k=2）主要配套设备四、计量标准的主要技术指标球镜片：-25D+25 D，U=0.03D（k=3）棱镜片：(2.020)，U=0.05（k=2）柱镜片：1.5D和5 D，U=0.03D（k=2）五、环境条件项 目要 求实 际 情 况结 论温 度(205) 205符合要求相对湿度85%40%RH 60%RH符合要求干扰因素无阳光直射无符合要求六、计量标准的量值溯源和传递框图上级计量标本所计量标准工作计量器具顶焦度基准装置 -25D+25DU=0.01D0.02D (k=3) 中国计量科学研究院 比较测量法直接比较顶焦度标准镜片 测量范围：-25D+25D U=0.03D（k=3）焦度计 工作计量器具焦度计七、计量标准的重复性试验选一台性能稳定可靠的焦度计在作重复性试验。（型号：CL-2800、编号:380215 ）标准镜片15m-1在焦度计上重复条件下连续测量10次,计算测量值的实验标准偏差。测得数据如下:顶焦度标准值/m-1 测 量 值 (m-1)1234567891015m-115.0215.0115.0115.0315.0015.0215.0115.0215.0015.03计算结果: S= S(x)= = 0.011m-1八、计量标准的稳定性考核选一台性能稳定可靠的焦度计在作稳定性考核（型号：CL-2800、编号:380215 ） (用被检焦度计直接测量标准镜片15m-1处) 日期示值（m-1）mmmm-mmm1次 数 2010.8.262010. 9.262010.10.262010.11.26115.02m-115.03 m-115.02 m-115.00 m-1215.01 m-115.02 m-115.02 m-115.00 m-1315.01 m-115.01 m-115.01 m-115.01 m-1415.02 m-115.00 m-115.02 m-115.02 m-1515.00 m-115.01 m-115.00 m-115.00 m-1615.00 m-115.02 m-115.01 m-115.01 m-1715.00 m-115.02 m-115.02 m-115.00 m-1815.01 m-115.00 m-115.01 m-115.00 m-1915.01 m-115.03 m-115.02 m-115.01 m-11015.00 m-115.01 m-115.00 m-115.00 m-115.01 m-115.02 m-115.01 m-115.00 m-10.02 m-1允许变化量0.05 m-1结 论合格 九、检定或校准结果的测量不确定度评定首先建立顶焦度修正值c的数学模型： c=-d式中：c：为被检焦度计的顶焦度修正值；：为顶焦度标准镜片的标准值；d：为被检焦度计的实际测量值；由此可得灵敏系数：各分量的标准不确定度为：u1=u()u2=u(d)由于u1与u2相互独立，则：uc=（u12+u22）1/22.2分量标准不确定度分析 2.2.1顶焦度标准值的测量不确定度由顶焦度标准镜片引起的不确定度，属B类评定。按照JJG2090-1994的规定，经由上一级计量基准传递的顶焦度标准镜片的测量不确定度规定为（0.020.03）m-1（k=3），因此，顶焦度标准镜片的标准不确定度为0.03m-1/3=0.01m-1。则：u1=u()=0.01m-12.2.2实际测量值d的测量不确定度a）A类评定1）测量人员在测量时对镜片进行光学对中、由于镜片的位置差异等因素造成自动焦度计的探测光束落点位置变化而引起的不确定度。2）由于温度、湿度变化引起自动焦度计的示值发生变化而引起的不确定度。自动焦度计对温度和湿度的影响较为敏感，尤其是在高屈光度区域。3)由于供电电源电压不稳而引起的不确定度。4）由于外界杂光对焦度计造成干扰而引起的不确定度。5）由镜片支座内的灰尘对焦度计的光学系统产生影响而引起的不确定度。上述诸多原因均能造成焦度计探测光束落点位置的变化，从而引起顶焦度测量的误差。实验数据表明。处于正常工作状态的自动对焦原理的焦度计，在规定的环境条件下重复测量所得到的顶焦度示值之间的最大偏差一般为（0.020.03）m-1日本生产型号CL-2800，编号：380215 的自动焦度计，在15.00m-1处进行重复性测量时的发散最大。对其重复测量6次，分别得到：15.02，15.01，15.00，15.02，15.00，15.03六次测量值之间的最大发散为0.03 m-1利用贝塞尔公式计算单次测量的试验标准差（n=6），得到S = =0.012 m-1在实际工作中，要求每个点至少检定三次，得到平均值的实验标准差为： m-1u(dA)=0.007m-1B）B类评定B类标准不确定度由一个认定的或假定的概率密度函数得到。进行B类评定的主要分量有：1）由仪器自身原理和结构引起的不确定度当自动焦度计的数显分辨力为x=0.01m-1时，其分辨力引起的标准不确定度为0.289x=0.003 m-12）由“+/-”模式转换的非线性变化引起的不确定度自动焦度计进行柱镜符号“+/-”模式转换的计算过程中将引起顶焦度测量值的非线性变化。实验数据表明，由此引起的顶焦度示值的变化约在（0.020.03）m-1之间。按照均匀分布计算，可知由模式转换引起的标准不确定度为 (0.03 m-1/2)/=0.009 m-1则： u(dB2)=0.009 m-1综上所述，得到焦度计实际测量d的测量不确定度为：u(d)=u2(dA)+ u2(dB1)+ u2(dB2)1/2=(0.0072+0.0032+0.0092)=0.012 m-1则: u2=u(d)=0.012 m-13 顶焦度标准不确定度一览表标准不确定度分量u(xi)不确定度来源标准不确定度u1顶焦度标准值的测量不确定度0.01 m-1u2实际测量值d的测量不确定度0.012m-14合成标准不确定度以上不确定度分量相互独立，故合成标准不确定度uc为uc=(u12+u22)1/2uc=0.016 m-15 扩展不确定度焦度计修正值c的测量扩展不确定度U应等于合成标准不确定度与包含因子k=2的乘积（对于一般计量器具，包含因子可以取k=2）由于：U=kuc =0.032 (k=2)则： U=0.032 m-1 （k=2）十、检定或校准结果的验证方法:传递法用本实验室的标准镜片将一台性能稳定可靠、日本公司生产的焦度计（型号：CL-2800 、编号:380215）测量后，再将该焦度计送中国计量测试院进行测量，测量结果分别如下:焦度计本实验室检定装置计量测试院顶焦度示值（m-1）+15.00+15.0