测定不确定度与表示记录表(验光镜片).doc

测定不确定度与表示记录表(验光镜片) 验光镜片顶焦度测量不确定分析报告按照AS M0061验光镜片顶焦度校准能力验证计划作业指导书和JJG579-xx验光镜片箱检定规程的技术要求，分别对球镜顶焦度为+0.25m- 1、+5.00m- 1、-12.00m-1的球镜验光镜片和柱镜顶焦度为+1.50m- 1、-1.50m-1的柱镜验光镜片技术参数进行测量。 本次能力验证采用了一台经中国计量科学研究院检定合格（证书编号YSggxx-1734），分度为0.01m-1的一级标准焦度计，型号为TOPCON CL-100.该焦度计的测量范围为-25m-1+25m-1,总不确定度为0.02m-10.03m-1(k=3)。 环境温度控制在（205）.相对湿度85%.测量前，所使用的焦度计放置在测试环境恒温24h,预热了20min,精度选择在0.01m-1分度，阿贝数设置在58附近，标准波长选择e谱线。 下面就针对这5只验光镜片分别进行不确定度分析。 测量名义值为+0.25m-1的球镜验光镜片的不确定度分析如下 1、测量方法将被测镜片镌刻有度数的一面朝上放在焦度计的支撑座上，移动被检镜片，尽量使镜片成像中心与焦度计显示的分划板的十字线重合，并使其棱镜度为最小，此时读出球镜顶焦度值和柱镜顶焦度值以及此时的棱镜度。 2、建立测量结果的数学模型S=D+d其中S:被测验光镜片球镜顶焦度的实测值D:被测验光镜片球镜顶焦度的显示值d:被测验光镜片球镜顶焦度的修正值由于测量球镜顶焦度显示值D和修正值d相互独立,因此此两者的灵敏系数都为1.这样测量结果的不确定度公式为22)()()(d u D u S u+=现分别分析分量的测量不确定。 3、球镜顶焦度显示值D的不确定度分析。 (1)环境温度和相对湿度引起的测量误差。 (2)焦度计所使用的电压不稳引起的测量误差。 (3)由于外界的杂散光对光路干扰引起的测量不确定度。 (4)由于焦度计支撑座内和内部光学元件内的灰尘引起的测量不确定度。 (5)在人员测量时，镜片对中不准确引起的测量不确定度。 上述因素引起的不确定度都是随机的，属于随机误差，通过重复性测量得到其测量不确定度)1(u。 在对球镜度为+0.25m-1验光镜片重复测量10次，测量结果如下（m-1）12345678910+0.24+0.24+0.24+0.24+0.23+0.24+0.24+0.24+0.24+0.24由上述测量结果得到单次测量的实验标准差s=0.0018m-1本次测量验光镜片的顶焦度数值时测量了十次的平均值，则平均值的实验标准差是)1(u=000569.010/=s m-1这样测量重复性的不确定度为000569.0)1(=u m-1下面一些测量不确定度是由系统效应引起的不确定度 (1)由焦度计“+/-”模式转换非线性变化引起的误差。 本次使用的焦度计为数字显示式焦度计，由于在进行柱镜符号转换引起的示值变化约为0.005m-1,按照均匀分布，估算其测量不确定度0029.03005.0)2(=u(m-1) (2)由数显式仪器分辨力引起的不确定度本次使用的焦度计的分辨力为0.01m-1，在均匀分布的区间为-0.005m-1,+0.005m-1,估算其测量不确定度为0029.03005.0)3(=u(m-1) (3)由被测样品表面面形局部误差引起的测量不确定度。 本次测量使用的验光镜片表面面型误差引起的误差通过试验大概为0.01m-1，按照均匀分布进行分析得到的测量不确定度为0058.0301.0)4(=u(m-1) (4)由于内插法得到修正值而引入的误差。 由于在计量检定是由于并是不对所有点都确定了修正值，对于未确定修正值点需要按照内插法进行确定，由此引起测量不确定度。 其变化量大概为0.005m-1，按照均匀分布分析得到测量不确定度0029.03005.0)5(=u(m-1) (5)验光镜片测量时，测量面测量矢高引入的误差。 按照焦度计的测量原理，测量顶焦度与镜片的后顶点的矢高有关系，而且不同镜片，曲率不同，则矢高也不相同，特别对于度数高的，曲率比较大的镜片引起的误差会大些。 通过实验，该因素引起的测量误差大约为0.005m-1，按照均匀分布进行分析得到该因素引起的测量不确定度为0029.03005.0)6(=u(m-1)从上述分析得到了影响顶焦度显示值D的所有分量的测量不确定度，由于这些因素彼此独立，因此顶焦度显示值D的测量不确定度为122222222222xx22.00029.00029.00058.00029.00029.0000569.0)6()5()4()3()2()1()(?=+=+=mu u u u u u D u则100822.0)(?=m D u 4、焦度计顶焦度修正值引入的误差。 根据顶焦度量值传递系统规定，这次检测所使用的一级标准焦度计，其修正值的的扩展不确定度为)3()03.002.0(1=?k m?,由此得到修正值带来的标准不确定度为1101.0303.0)(?=mmd u 5、由上述分析得到了该测量值的合成标准不确定度1222201.001.000822.0)()()(?+=+=m du D u Su 6、扩展不确定度本次比对试验采用包含因子为k=2)2(02.002.001.0*2)(111=?k m m mS kuU 7、按照JJG579-xx检定要求，对于+0.25D的球镜验光镜片要求的允差为0.06m-1,此时镜片测量结果扩展不确定度为顶焦度最大允差的1/3，符合要求。 8、针对本次能力验证试验所校准的项目，测量方法相同，测量环境条件和仪器设备相同，因此影响测量不确定度的时候的因素也相同。 对于-12.00m-1球镜验光镜片的不确定度分析，由系统效应和修正值引起的测量不确定度我们直接引用上述评定结果，对于随机效应引起修正值引起的的测量不确定度单独进行分析。 由于+5.00m-1球镜验光镜片、+1.50m-1和-1.50m-1柱镜验光镜片的修正值未采用内插法而是直接得到的，因此不存在内插法引起测量不确定度，在系统效应引起的不确定度分析中除去)5(u,其它采用上述分析结果，对于随机效应引起的测量不确定度再单独进行分析。 9、测量名义值为+5.00m-1的球镜验光镜片的不确定度分析如下对球镜度为+5.00m-1验光镜片重复测量10次，测量结果如下（m-1）12345678910+5.03+5.03+5.03+5.02+5.02+5.02+5.02+5.02+5.02+5.02由上述测量结果得到单次测量的实验标准差s=0.0042m-1本次测量验光镜片的顶焦度数值时测量了十次的平均值，则平均值的实验标准差是)1(u=001328.010/=s m-1这样测量重复性的不确定度为001328.0)1(=u m-1其他测量不确定度引用上述分析结果，得到了显示值D的测量不确定度。 12222201.0)6()4()3()2()1()(?=+=m u u u u u D u修正值修正引起的测量不确定度101.0)(?=m du该测量值的合成标准不确定度1222201.001.001.0)()()(?+=+=m du Du Su扩展不确定度本次能力验证采用包含因子为k=2)2(02.002.001.0*2)(111=?k m m mS kuU按照JJG579-xx检定要求，对于+5.00m-1的球镜验光镜片要求的允差为0.06m-1,此时镜片测量结果扩展不确定度为顶焦度最大允差的1/3，符合要求. 10、测量名义值为-12.00m-1的球镜验光镜片的不确定度分析如下对球镜度为-12.00m-1验光镜片重复测量10次，测量结果如下（m-1）12345678910-12.00-11.99-11.99-12.00-11.99-11.99-11.99-12.00-11.99-11.99由上述测量结果得到单次测量的实验标准差s=0.0042m-1本次测量验光镜片的顶焦度数值时测量了十次的平均值，则平均值的实验标准差是001328.010/=s m-1这样测量重复性的不确定度为001328.0)1(=u m-1其他测量不确定度引用上述分析结果，得到了显示值D的测量不确定度。 122222201.0)6()5()4()3()2()1()(?=+=m u u uuuu Du修正值修正引起的测量不确定度101.0)(?=m du该测量值的合成标准不确定度1222201.001.001.0)()()(?+=+=m duDu Su扩展不确定度本次比对试验采用包含因子为k=2)2(02.002.001.0*2)(111=?k m mmS kuU按照JJG579-xx检定要求，对于-12.00m-1的球镜验光镜片要求的允差为0.09m-1,此时镜片测量结果扩展不确定度小于顶焦度最大允差的1/3，符合要求.以下是对于柱镜验光镜片进行的不确定度分析。 11、测量名义值为+1.50m-1的柱镜验光镜片的不确定度分析如下对柱镜度为+1.50m-1验光镜片重复测量10次，测量结果如下（m-1）12345678910+1.53+1.52+1.53+1.54+1.54+1.53+1.53+1.53+1.54+1.54由上述测量结果得到单次测量的实验标准差s=0.0056m-1本次测量验光镜片的顶焦度数值时测量了十次的平均值，则平均值的实验标准差是001771.010/=s m-1这样测量重复性的不确定度为001771.0)1(=u m-1其他测量不确定度引用上述分析结果，得到了显示值D的测量不确定度。 12222201.0)6()4()3()2()1()(?=+=m uuuuuDu修正值修正引起的测量不确定度101.0)(?=m du该测量值的合成标准不确定度1222201.001.001.0)()()(?+=+=m duDu Su扩展不确定度本次比对试验采用包含因子为k=2)2(02.002.001.0*2)(111=?k mmmS kuU按照JJG579-xx检定要求，对于+1.50m-1的柱镜验光镜片要求的允差为0.09m-1,此时镜片测量结果扩展不确定度小于顶焦度最大允差的1/3，符合要求. 12、测量名义值为-1.50m-1的柱镜验光镜片的不确定度分析如下对柱镜度为+1.50m-1验光镜片重复测量10次，测量结果如下（m-1）12345678910-1.47-1.47-1.47-1.47-1.47-1.47-1.47-1.47-1.48-1.47由上述测量结果得到单次测量的实验标准差s=0.0018m-1本次测量验光镜片的顶焦度数值时测量了十次的平均值，则平均值的实验标准差是000569.010/=s m-1这样测量重复性的不确定度为000569.0)1(=u m-1其他测量不确定度引用上述分析结果，得到了显示值D的测量不确定度。 12222201.0)6()4()3()2()1()(?=+=m uuuuuDu修正值修正引起的测量不确定度101.0)(?=m du该测量值的合成标准不确定度1222201.001.001.0)()()(?+=+=m duDuSu扩展不确定度本次比对试验采用包含因子为k=2)2(02.002.001.0*2)(111=?k mmmS kuU按照JJG579-xx检定要求，对于-1.50m-1的柱镜验光镜片要求的允差为0.09m-1,此时镜片测量结果扩展不确定度小