钢卷尺技术报告.doc

计 量 标 准 技 术 报 告计 量 标 准 名 称 钢卷尺标准装置 计 量 标 准 负 责 人 建标单位名称（公章） 填 写 日 期 2010年3月24日 目 录一、建立计量标准的目的( )二、计量标准的工作原理及其组成 ( )三、计量标准器及主要配套设备 .( )四、计量标准的主要技术指标 .( )五、环境条件 .( )六、计量标准的量值溯源和传递框图 .( )七、计量标准的重复性试验.( )八、计量标准的稳定性考核.( )九、检定或校准结果的测量不确定度评定.( )十、检定或校准结果的验证 .( )十一、结论 .( )十二、附加说明 .( )一、建立计量标准的目的钢卷尺、测深钢卷尺、钢围尺是测量长度用的通用量具，它的用途广泛、使用价值高、生产数量大。是长度计量中不可缺少的计量器具。该计量器具的质量好坏、准确度是否符合要求，将直接影响国家及人民群众的利益，因此为保证量值传递的准确、可靠、一致。应建立以标准钢卷尺为主标准的标准装置，确定相应的传递系统。该标准装置的建立将有利于提高被测计量器具的计量性能，提高产品的质量，便于加强该计量器具的测试、检定与管理。该标准装置是我所最高标准，负责传递市所属企事业单位钢卷尺、测深钢卷尺等尺类的检定。二、计量标准的工作原理及其组成检定方法：钢卷尺示值误差的检定，是将被检尺及标准钢卷尺的尺带平铺在钢卷尺检定台上，并分别加以相应的拉力，被检尺与标准尺进行比较测量。两者之差即为被检尺的示值误差。当被检尺的测量范围大于检定台的长度时,可用分段法进行检定。各段之和即为被检尺的全长示值误差。标准钢卷尺 被检尺直接估读或使用分度值为0.01mm读数显微镜读取。 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钢卷尺5m(0-5)m(0.02+0.02L）mm天津1003010中国计量科学研究院1年主要配套设备零位检定器标尺500mm(0-500)mm0.05mm天津CL-158天津市计量监督检测科学研究院1年钢卷尺检定台5m(0-5)m天津CL-158读数显微镜JC-10(0-6)mm山东00811天津市计量监督检测科学研究院1年专用砝 码5kg 5kg1.6kg250mg250mg80mg天津市计量监督检测科学研究院天津市计量监督检测科学研究院1年四、计量标准的主要技术指标1. 测量范围：(0-100)m2. 本装置的扩展不确定度 当钢卷尺检定台的长度L=5m时: U0.99=0.170mm k=3五、环境条件要 求实际情况结 论序号项 目要 求实际情况结 论1温 度级（）（3）合格2级（）（3）合格3456六、计量标准的量值溯源和传递框图动态校准仪标准装置U95=0.5m+510-7L中国计量科学研究院上一级计量器具比较测量法本钢卷尺标准装置 (05)m（5+5L）m k=2级计量器具比较测量法下一级测深钢卷尺(0100)m级：=（0.1+0.1L）mm级：=（0.3+0.2L）mm钢卷尺(0100)m级：=（0.1+0.1L）mm级：=（0.3+0.2L）mm计量器具七、计量标准的重复性试验选取标准钢卷尺的某一线纹,在标准装置正常工作条件下,由0.01mm的读数显微镜，重复测量10次,各次测量值如下:测量次数n实测数据mm残 差残差平方v210.022-0.001110-620.020-0.001110-630.023+0.002410-640.019-0.002410-650.022+0.001110-660.023+0.002410-670.022+0.001110-680.019-0.002410-690.022+0.001110-6100.018-0.003910-6=0.021=310-5S=0.0018mm该装置的测量结果的重复性为: 0.0018mm.小于测量结果扩展不确定度的1/10。八、计量标准的稳定性考核选取一把稳定的测量范围（05）m钢卷尺，以100mm为检测点每隔一月检测一次，在重复性条件下,每次检次数为10次，以平均值为检测结果，具体数据如下： 单位：mmmn第一组2010.08第二组2010.09第三组2010.10第四组1100.022100.020100.0192100.020100.022100.0203100.023100.023100.0224100.019100.020100.0225100.022100.021100.0206100.023100.022100.0217100.022100.022100.0218100.019100.020100.0209100.022100.021100.02010100.018100.019100.019100.021100.021100.021由以上数据可得：平均值的最大值与最小值=0.000mm,小于扩展不确定度,本标准稳定性符合JJF1033-2008计量标准考核规范要求。九、检定或校准结果的测量不确定度评定一、标准钢卷尺标准装置测量不确定度（检定台长度L=5m）（一）计量标准的误差来源及分布1.A类不确定度：1.1由读数重复性给出的不确定度分量：u1 采用0.01 mm的读数显微镜对标准钢卷尺的某一条线纹瞄准，等精度独立测量10次（自由度=9），u1 =1.8m2. B类不确定度：2.1标准钢卷尺的标准不确定度分量：u2 根据JJG741-2005标准钢卷尺检定规程的规定，标准钢卷尺的测量不确定度为：U=(5+5L)10-3 为正态分布，K=3 当L=5m时:u2=(5+55)10-3/3=0.01mm=10m 自由度:v=2.2由年稳定性给出的不确定度分量:u3 本标准钢卷尺1年的年变化量为不超过0.07mm，因属于半宽度为0.07mm的均匀分布,覆盖因子K= u3 =0.07/ = 0.040 mm=40m估计u3的相对不确定度为10%,则自由度为: = 502.3由拉力偏差给出的不确定度分量:u4由拉力引起的偏差为 =L103/(9.8EF) 式中 L钢卷尺的长度 p 拉力偏差，由规程JJG7412005标准钢卷尺中给出p0.5N E 弹性系数E = 20000kg/mm2 F 钢卷尺尺带横截面面积，该尺的尺带横截面 宽度为12mm；厚度为0.22mm； F = 2.64mm2 = 9.6610-4L当0.5N L=5m 时:拉力偏差以相等的概率出现在半宽为0.5N的区间.故 K= u4 =(9.6610-45)/=2.8m估计u4的相对不确定度为25%,自由度: = 8（二）合成标准不确定度：uc uc= =41.36m（三）有效自由度依 Welchsatterthwaite公式u（Ls）的自由度，当L= 5m时，uc的有效自由度为： = = 57（四）扩展不确定度 置信水平为99.73%；自由度为:57 查表得覆盖因子k = 3 U =t0.9973（57）uc=0.124mm =341.36=124m =0.124mm二、钢卷尺示值误差的测量结果不确定度本文以检定L=5m的钢卷尺为例1.测量方法:钢卷尺示值误差的检定是将被检钢卷尺和标准钢卷尺平铺在检定台上，并分别加以相应的拉力，被检尺与标准钢卷尺进行比较测量。两者之差即为被检钢卷尺的示值误差，测量时瞄准和读数使用分度值为0.01mm的读数显微镜。2.数学模型 式中：a 被检钢卷尺的长度，s 标准钢卷尺的长度 s 标准钢卷尺的线膨胀系数，a 被检钢卷尺的线膨胀系数 t 被检钢卷尺与标准钢卷尺对标准温度20的偏离量由上式可得：由于LaLs较小，（LaLs）a 则更小，可忽略不计这样上式变为： =式中被检钢卷尺与标准钢卷尺线膨胀系数差3.方差和灵敏度系数依 得 式中：c(La)=1 c(La)=-1 c()= Ls(t ) c()= Ls()0 则: =4.标准不确定度一览表: L=5m标准不确定度u(xI)不确定度分 量标准不确定度值（mm）C=|cI|=u(xi)自由度u(Ls)标准钢卷尺的不确定度0.0413-110.04130.006857u(Ls1)读数重复性0.00189u(Ls2)标准钢卷尺的测量不确定度0.0100u(Ls3)年稳定性给出的不确定度0.040050u(Ls4)拉力偏差0.00288u(Ls4)被检钢卷尺的不确定度0.007422u(La1)读数显微镜给出的不确定度分量0.002950u(La2)读数重复性0.00289u(La3)调零重复性0.00289u(La4)拉力偏差0.00568u(Lt)温度标准不确定度分量0.0362Lst0.036268u(t)温度不稳定0.033250u()膨胀系数差0.0145505.标准不确定度分量计算5.1由标准钢卷尺标准装置给出的不确定度分量 u(Ls) uc= =41.36m 5.2由被检钢卷尺给出的不确定度u（La）5.2.1由读数显微镜示值误差估算的不确定度分量: u（La1）读数显微镜的示值误差的最大允许误差为:0.0005mm，为均云分布，故 K= 自由度：=9 u（La）=0.07/=2.9m5.2.2由重复读数产生的不确定度分量u（La2）用0.01mm的读数显微镜，等精度独立重复测量，重复读数10次得到一组数据（自由度=9） = 2.8m5.2.3调零重复性给出的不确定度分量u（La3）调零重复性由10次测量得到一组数据自由度：=9 （同5.1） = 2.8m5.2.4拉力偏差给出的不确定度分量u（La4）拉力偏差小于1N按本文4.3项的原理当La4 = 5m时 u（La4）= 19.3310-4 = 5.58m估计u（La3）的相对不确定度为1/4则：自由度： = 8标准不确定度u（La）如下：L=5m =2.92 +2.82 +2.82 +5.582 u (La)= 7.43m5.3温度标准不确定度: u（Lt）5.3.1由温度不稳定给出的不确定度分量：u（t）当实验室温度不稳定，又在上下波动时温度变化引起的误差限为：e=tL e=11.510-6150001=81.3不确定度u（t）的相对不确定度为10%则其自由度为: V=(1/2) (1/10)-2=50 u（t）=e/K=81.3/=33.195.3.2膨胀系数差给出的不确定度分量u（） 标准钢卷尺与被检定的钢卷尺的线膨胀系数差以相同概率出现在110-6/区间内，属均匀分布k= 则 =0.5810-6/估计u（）的相对不确定度为10%则自由度： = 50根据JJG4-2005钢卷尺检定规程中的规定，检定的环境温度为（205），温度偏离20的最大偏离量t= 5。故u()对合成标准不确定度u(L)的贡献为： 所以当Ls = 5m时 =14.5m标准不确定度u（Lt）如下：L= 5m u（Lt）=36.22m6.合成标准不确定度当La = 5m时 = =55.5m7.有效自由度依 Welchsatterthwaite公式u（Ls）的自由度当Ls = 5m时u（Ls）的自由度为：=57同理得u（La）的自由度为： = 22同理得u（La）的自由度为： = 68有效自由度： = 1238.扩展不确定度置信水平为99.73%；自由度为123查表得覆盖因子k=3 U = t0.9973（123） = 355.5 =170m 当被检钢卷尺的标称长度大于5m时，可采用分段方法进行检测，其扩展不确定度为各段不确定度的方和根值即： 十、检定或校准结果的验证采用比对法: 选定一测量长度为5米的钢卷尺,在相同条件下, 用相同准确度的标准仪器：三等线纹米尺及本标准装置分别对其测量。测量结果进行比对。测量值如下：测量范围三等线纹米尺测量结果A本装置测量结果B比对结果差值（mm）0-10.000.000.000-2+0.05+0.100.050-3+0.10+0.080.020-4+0.23+0.200.030