金相显微镜检测高碳铬轴承钢总脱碳层厚度不确定度评定方法

金相显微镜检测高碳铬轴承钢总脱碳层厚度金相显微镜检测高碳铬轴承钢总脱碳层厚度 测量不确定度评定方法测量不确定度评定方法 1 1 被测对象被测对象 直径为 32 的 GCr15 样品 使用 Axiovert 40 MAT 型金相显微镜 放大倍率的不准确性为 1 2 2 引用文献引用文献 JJF 1059 1999 测量不确定度评定与表示 JJG 012 1996 金相显微镜检定规程 GB T224 2008 钢的脱碳层深度测定法 3 3 环境条件环境条件 显微镜在下列条件下检定并正常工作 1 室温 15 30 2 环境清洁 无震动 周围无腐蚀性气体 3 安装在稳固的基础上 并调至水平 4 4 测量基准测量基准 采用直径为 38 的 GCr15 样品 5 5 测量过程测量过程 根据高碳铬轴承钢标准 GB T18254 2002 脱碳层深度按 GB T224 2008 钢 的脱碳层深度测定法 标准检验 将样品置于显微镜下 在 100 的镜头下观 察 选出具有代表性的 5 个区域 每个区域进行 5 次测量 共得 25 个数据 按 同样的方法 进行 5 人次测量 测量时 首先将测量位置清晰聚焦 然后从标 尺上读取数据 6 6 评定结果的使用评定结果的使用 在室温条件下高碳铬轴承钢总脱碳层厚度测量可使用本不确定度的评定结果 7 7 数学模型数学模型 Y X 式中 Y 被测试样的总脱碳层厚度读出值 X 被测试样的总脱碳层厚度检测结果 8 8 标准不确定度分量的评定标准不确定度分量的评定 8 18 1 由样品脱碳层本身的不均匀性及测定时的重复性所引入的不确定度分量由样品脱碳层本身的不均匀性及测定时的重复性所引入的不确定度分量 u u1 1 x x 对选定的 GCr15 样品进行脱碳层深度的测定 选择样品的 5 个区域 共进行了 25 次测 定 数据见表 1 表 1 GCr15 样品脱碳层深度测定 第一组 序号 12345 测定值 xi mm 0 230 210 200 190 20 序号 678910 测定值 xi mm 0 230 200 220 190 23 序号 1112131415 测定值 xi mm 0 210 220 190 200 23 序号 1617181920 测定值 xi mm 0 210 220 230 210 22 序号 2122232425 测定值 xi mm 0 230 190 220 190 23 标准差为 1 2 1 1 1 n i i xx s n 为增加可靠性 在相同的测量条件下 另由 4 名本实验室人员对该样进行了测定 另 4 组测定结果见表 2 表 2 GCr15 样品脱碳层深度测定 第 2 组 序号 12345 测定值 xi mm 0 230 250 230 220 20 序号 678910 测定值 xi mm 0 230 250 220 220 21 序号 1112131415 测定值 xi mm 0 230 230 250 210 22 序号 1617181920 测定值 xi mm 0 230 210 210 230 25 序号 2122232425 测定值 xi mm 0 210 230 220 240 21 第 3 组 序号 12345 测定值 xi mm 0 210 200 200 200 17 序号 678910 测定值 xi mm 0 190 180 210 200 22 序号 1112131415 测定值 xi mm 0 210 190 190 200 22 序号 1617181920 测定值 xi mm 0 210 210 220 190 18 序号 2122232425 测定值 xi mm 0 210 220 200 190 20 第 4 组 序号 12345 测定值 xi mm 0 250 230 210 240 23 序号 678910 测定值 xi mm 0 210 220 230 210 22 序号 1112131415 测定值 xi mm 0 230 200 230 210 22 序号 1617181920 测定值 xi mm 0 230 230 210 210 22 序号 2122232425 测定值 xi mm 0 230 210 230 220 21 第 5 组 序号 12345 测定值 xi mm 0 200 210 190 210 18 序号 678910 测定值 xi mm 0 170 210 200 190 21 序号 1112131415 测定值 xi mm 0 210 180 170 200 20 序号 1617181920 测定值 xi mm 0 210 170 180 180 19 序号 2122232425 测定值 xi mm 0 190 200 190 200 19 各组数据标准差表 组数 12345 sj0 01530 01450 01350 01180 0135 合并样本标准差为 2 2 1 0 0137 m j j p s smm m 标准差 sj的标准差为 s 3 2 1 0 0013 1 m j j ss smm m 4 0 00484 2 1 p s smm n 估 因为 表示测量稳定 可直接使用 sp s s 估 日常测定中 根据 GB T224 2008 标准 一般取五次测定的平均值作为脱碳层厚度测定 值 故由测量重复性引入的测量不确定度分量为 5 1 0 00613 5 p s u xmm 其自由度 6 1 1 120 m pj j m n 可见 自由度很大 其结果是非常可靠的 8 28 2 由金相显微镜放大倍率的不准确性引入的测量不确定度分量由金相显微镜放大倍率的不准确性引入的测量不确定度分量 u u2 2 x x 本测定项目中 所使用的 Axiovert 40 MAT 金相显微镜放大倍率为 100 倍 由检定证书 可知放大倍率的不准确性为 1 属于正态分布 若置信概率取 95 以上述 5 组数据的 平均值 0 2106 作为测定样品脱碳层厚度的最终结果 则由金相显微镜放大倍率的不准确性 引入的测量不确定度分量 u2 x 为 7 2 0 2106 1 0 00107 1 96 uxmm 8 38 3 由金相显微镜的分辨率引入的不确定度分量由金相显微镜的分辨率引入的不确定度分量 u u3 3 x x 根据 Axiovert 40 MAT 金相显微镜检定证书可知 在 100 倍时数值孔径为 0 25 使用白 光作为入射光 人眼通过金相显微镜观察时的最小分辨率为 8 0 61 0 5 1 220 0122 0 25 dmmm 金相显微镜的分辨率属于均匀分布 所以其引入的不确定度分量 u3 x 为 9 3 0 0122 2 0 00352 3 u xmm 9 9 合成标准不确定度的计算合成标准不确定度的计算 表 6 输入量的标准不确定度汇总表 标准不确 定度分量 不确定度来源 标准不确定度 测量重复性 0 00613mm 放大倍率 0 00107mm 分辨率 0 00352mm 输入量彼此独立不相关 所以合成标准不确定度可按下式计算 10 222 123 0 00714 c u xuxuxuxmm