容栅数显标尺校准规范检定规程

1容栅数显标尺校准规范本规范适用于分辨力为0.005mm、0.01mm,测量范围(0～2000)mm各种规格的容栅数显标尺的校准。JJF1001—1998通用计量术语及定义JJF1059—1999测量不确定度评定与表示JJF1094—2002测量仪器特性评定GB/T22518—2008容栅数显标尺使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。容栅数显标尺由容栅主尺和装配有容栅数显单元的游框组成，是用于测量线性位移的一种测量器具。其外形结构示意图见图1和图2。1—安装板；2—支架；3—主尺；4—游框；5—功能键；6—显示屏2图2封闭式容栅数显标尺4计量特性4.1示值误差最大允许误差见表1。4.2示值变动性示值变动性要求见表1。漂移要求见表1。表1容栅数显标尺的计量特性计量特性分辨力最大允许误差示值变动性漂移注：校准工作不判断合格与否，上述计量特性仅供参考。5.1环境条件校准时的室内温度与平衡温度的时间应符合表2规定，室内相对湿度不大于70%。3室温/℃5.2主要校准设备主要校准设备见表3。序号校准项目校准设备名称技术指标1示值误差专用测量装置或量块量块：5等2示值变动性3漂移注：L为测量行程。6校准项目和校准方法校准项目见表3。首先检查外观和各部分相互作用，游框的行程应大于测量上限10mm,确定没有影响校准计量特性的因素后再进行校准。6.1示值误差容栅数显标尺示值误差采用专用测量装置测量，测量上限不大于1000mm的非封闭式容栅数显标尺示值误差也可以采用量块测量。若对两测量结果有争议，采用专用测量装置测量法的测量结果。6.1.1专用测量装置测量法专用测量装置结构原理示意见图3。该测量装置的标准器可以是激光干涉仪、光栅尺或线纹尺。测量时首先将容栅数显标尺安装在专用测量装置的夹具上，游框与拖板上的连接板固紧，调整容栅数显标尺的轴线与拖板移动方向相平行并尽量靠近标准器测量轴线，以减少阿贝误差的影响。4图3专用测量装置在起始测量位置将容栅数显标尺和专用测量装置标准器示值置零，接着移动拖板，使容栅数显标尺游框移动，按规定的测量间隔进行测量读数。对于测量上限不大于300mm的容栅数显标尺，测量点不少于近似均匀分布的8个点；对于测量上限大于300mm小于等于1000mm的容栅数显标尺，测量点不少于近似均匀分布的10个点；对于测量上限大于1000mm的容栅数显标尺，测量点不少于近似均匀分布的20个点。还应对量程范围内包含容栅数显标尺主栅一个节距近似均匀分布的5个点进行测量。需要注意的是，在整个测量过程中，中途不得改变拖板的移动方向，也不可以对容,的示值误差e按式(1)计算：(1)l,——专用测量装置的示值。取容栅数显标尺量程范围内各测量点示值误差的最大值与最小值之差作为该容栅数6.1.2量块测量法测量上限不大于1000mm的非封闭式容栅数显标尺示值误差也可以采用5等量块配合测量夹具进行测量(见图4或图5),测量夹具的测砧固定在主尺上，测量板固定在游框安装板上。以上两种测量夹具的区别为测量板的球测头位置不同，可任选其中一种。测量时，首先移动游框使测量板的球测头与测砧测量面接触，显示屏读数“置零”。然后移动游框，在球测头和测砧测量面间放置相应尺寸的量块进行接触测量，从显示屏读出示值。每个测量点容栅数显标尺示值与量块实际尺寸之差即为该测量点的示值误差，取量程范围内各测量点示值误差的最大值与最小值之差作为该容栅数显标尺的示值误差测量结果。测量点的选择参照6.1.1的规定。注：测量夹具的测砧测量面平面度与表面粗糙度应符合5等量块的要求；测砧安装时，测砧测量面与容栅数显标尺导向面的垂直度不大于10'。测量上限不大于400mm时，容栅数显标尺一般采用卧式测量，测量上限大于400mm小于等于1000mm时可以采用立式测量。5图4量块测量法(1)图5量块测量法(2)6.2示值变动性容栅数显标尺示值变动性应在其量程范围内的始、中、末三个位置附近进行校准，每个位置重复测量5次，5次测量值中的最大值与最小值之差为该校准点的示值变动性，取始、中、末三个位置示值变动性中的最大值为容栅数显标尺的示值变动性。6.3漂移将容栅数显标尺的游框置于工作行程的任意位置上，观察容栅数显标尺示值在1h经校准的容栅数显标尺，出具校准证书。校准证书应给出校准项目的测量结果及示值误差测量结果的扩展不确定度。8复校时间间隔容栅数显标尺的复校时间间隔，根据使用情况由用户自行确定，建议不超过1年。9容栅数显标尺示值误差测量结果不确定度评定之一(专用测量装置测量法)A.1测量方法依据本校准规范，用专用测量装置(本实例采用激光干涉仪作为标准器)对分辨力为0.005mm、测量上限为300mm的容栅数显标尺示值误差进行测量，对示值误差测量结果进行不确定度评定。A.2数学模型各测量点示值误差的数学模型为：式中：e——容栅数显标尺的示值误差；l——容栅数显标尺的示值(20℃条件下);l₂——激光干涉仪的示值(20℃条件下)。A.3方差和灵敏系数A.4各项标准不确定度A.4.1容栅数显标尺示值变动性(△l)引入的不确定度u(△l)示值变动性(△l)服从均匀分布，对校准过程影响两次，引入的标准不确定度为：A.4.2专用测量装置引入的不确定度u(△l,)专用测量装置的扩展不确定度：测量上限L为300mm时，U=6μm,k=2,则：由于测量时激光干涉仪可以对温度和线膨胀系数的影响进行自动修正，由此引入的不确定度可忽略不计。A.5各项不确定度分量一览表将上述分析计算列入表A.1中。不确定度来源标准不确定度u(x;)灵敏系数c;不确定度分量容栅数显标尺示值变动性△l1专用测量装置的测量不确定度U7A.6合成标准不确定度u.和扩展不确定度Uue=u(e)=√u²(△l)+u²(μmμmU=k·ue,取包含因子k=2,则：同理评定，分辨力为0.01mm、测量上限为2000mm的容栅数显标尺示值误差测量不确定度U=0.026mm,包含因子k=2。8容栅数显标尺示值误差测量结果不确定度评定之二(量块测量法)B.1测量方法依据本校准规范，用5等量块对分辨力为0.005mm、测量上限为300mm的容栅数显标尺示值误差进行测量，对示值误差测量结果进行不确定度评定。B.2数学模型各测量点示值误差的数学模型为式(1),考虑测量时测量不确定度因素的影响，式(1)变换为：式中：e——容栅数显标尺的示值误差；l——容栅数显标尺的示值(20℃条件下);l₄——5等量块尺寸的实际值(20℃条件下);L——校准点名义尺寸；g容栅数显标尺和量块的平均线膨胀系数；δ——容栅数显标尺和量块的温度差；△t——容栅数显标尺和量块平均温度对20℃的差；B.3方差和灵敏系数灵敏系数：c₁=3e/al=1;c₂=de/al,=-1;cg=2e/dò,=L·a;B.4各项标准不确定度B.4.1容栅数显标尺示值变动性(△l)引入的不确定度u(△l)示值变动性(△l)服从均匀分布，对校准过程影响两次，引入的标准不确定度为：B.4.25等量块引入的不确定度u(△l,)300mm5等量块的测量不确定度U=2μm,k=2.58,近似认为对校准过程影响两次，则：B.4.3容栅数显标尺和量块的温度差δ,引入的不确定度u(δ,)两者在(20±5)℃条件下等温不少于1h,估计两者的温度差δ,应在±1.5℃范围内，服从均匀分布，得到：B.4.4容栅数显标尺和量块线膨胀系数差(δ)引入的不确定度u(δ)容栅数显标尺和量块的线膨胀系数为(11.5±1)×10-6℃-1,故两者的膨胀系数差δ,为±2×10~6℃-1,服从三角形分布，得到：B.5各项不确定度分量一览表将上述分析计算列入表B.1中。不确定度来源标准不确定度u(x;)灵敏系数c;不确定度分量容栅数显标尺的示值变动性△l1量块的测量不确定容栅数显标尺和量块的温度差δ;容栅数显标尺和量块的线膨胀系数差δ,B.6合成标准不确定度u。和扩展不确定度U分辨力为0.005mm、测量上限为300mm时：ue=u(e)=√2.2²+1.1²+3.0²+U=k·ue,取包含因子k=2,则：U=2×4.1μm=8.2μm≈0.009同理评定，分辨力为0.01mm、测量上限为1000mm的容栅数显标尺示值误差测量不确定度U=0.018mm,包含因子k=2。附录C校准证书内容a)标题：校准证书；b)实验室名称和地址；c)进行校准的地点(如果不在实验室内进行校准);d)证书或报告的唯一性标识(如编号),每页及总页的标识；e)送校单位的名称和地址；f)被校对象的描述和明确标识；.g)进行校准日期，如果与校准结果有效性的应用有关时，应说明被校对象的接收h)