直线度测量仪校准规范

JJF1890—20211直线度测量仪校准规范1范围本规范适用于直线度测量仪的校准。2引用文件本规范引用了下列文件:GB/T11336—2004直线度误差检测JB/T11501—2013气浮式直线度测量仪凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3概述直线度测量仪由精密导轨、滑座和测微指示表(仪)(以下简称测微表)等构成,滑座移动时测微表的测头与被测试件表面接触,测量出被测试件表面的直线度误差。其主要型式有气浮式和滑动式,示意图分别见图1和图2。图1气浮式直线度测量仪示意图1—导轨;2—立柱;3—横臂;4—测微表;5—气浮滑座JJF1890—20212图2滑动式直线度测量仪示意图1—导轨;2—滑座;3—立柱;4—夹表杆;5—测微表4计量特性4.1测微表示值误差4.2直线度误差4.3测量重复性5校准条件5.1环境条件5.1.1温度:(20±5)℃;温度变化不超过0.5℃/h。等温不少于8h。5.1.2实验室内应无影响测量准确度的灰尘、噪音和振动。5.2校准项目及校准用标准器校准项目及校准用标准器见表1。表1校准项目及校准用标准器校准项目校准用标准器测微表示值误差按照相应的国家计量检定规程或校准规范规定的标准器直线度误差、测量重复性标准研磨面平尺:直线度误差小于被校准直线度测量仪允许误差的1/2~1/3注:允许使用满足测量不确定度要求的其他标准器。6校准项目和校准方法校准前,首先对直线度测量仪的外观及各部分相互作用进行检查,确定没有影响计量特性的因素后再进行校准。JJF1890—202136.1测微表示值误差按照相应的国家计量检定规程或校准规范中规定的方法进行检定或校准。6.2直线度误差将直线度测量仪和标准研磨面平尺放置在检验平板上,测微表测头与标准研磨面平尺测量面接触,使测头测量方向垂直于标准研磨面平尺测量面,调整标准研磨面平尺测量面与直线度测量仪的移动方向平行(即测微表测头与标准研磨面平尺测量面首端和末端接触时示值大致相同),将测微表读数调整为零或在零附近。滑座自首端向末端移动,全行程等间隔测量不少于10点,依次读取各测量位置测微表的读数值ai(a0,a1,a2,…,a9,a10)。然后再进行一次全行程的重复测量,依次读取各测量位置测微表的读数值aj,取各校准点的2次测量读数的平均值作为各校准点的测量值。按最小区域法获得直线度测量仪的直线度误差。对双面直线度测量仪需在垂直面内和水平面内分别进行测量。若标准研磨面平尺的工作长度短于被校准直线度测量仪的测量行程时,可采用分段重合法进行校准,分段重合长度不短于1/3测量行程。具体数据处理参见附录A。6.3测量重复性直线度误差测量时每一测量点2次读数用极差法计算该点的测量重复性,计算方法见公式(1),再以所有测量点的测量重复性计算合并样本标准偏差作为仪器测量重复性校准结果,计算方法见公式(2)。s'=(1)式中:s'实验标准差;R—最大值与最小值之差,μm;C—重复测量2次的系数,数值为1.13。合并样本标准偏差的计算公式: s=i')2(2)式中:s—合并样本标准偏差;m—样本数。7校准结果表达经过校准的直线度测量仪出具校准证书。校准证书应包含校准结果以及测量不确定度。校准证书应符合JJF1071—2010中5.12的要求。校准证书的内容可参考附录C。8复校时间间隔复校时间间隔根据仪器使用情况由用户自行确定。JJF1890—20214附录A分段重合法校准数据处理示例采用三段重合法以量程1000mm的标准研磨面平尺校准测量行程2000mm的直线度测量仪。A.1原理滑座在每测量段移动,测得各测量点偏差值(示值),经坐标旋转,转换为该轮廓点在测量轴线的坐标值,进一步按最小区域包容法获得该直线度测量仪的直线度误差。三段重合测量法示意见图A.1。图A.1三段重合测量法示意图A.2测量步骤将量程1000mm的标准研磨面平尺安装在可调整的支架上,与被校准测量行程2000mm的直线度测量仪并排放置在平板上,调整好相互之间的位置,并使标准研磨面平尺的测量面与被校准直线度测量仪滑座方向基本平行。然后开始校准直线度测量仪前1000mm行程(a段)的直线度,将11个校准位置点的示值记入表A.1中。接着将标准研磨面平尺相对直线度测量仪前移500mm,进行直线度测量仪第二段(b段)行程的校准,反复调整支架使b5、b10点的示值分别等于a5、a10点的示值,移动滑座读出b6、b7、b8、b9、b11、b12、b13、b14、b15点的示值。记入表A.1中进行换算。表A.1测量数据(一)μm测量点0123456789101112131415a段示值02545430159b段示值44115993-2-3-7重合段平均值43.50.5159前1000mm实际值0254543.50.5159JJF1890—20215接着将标准研磨面平尺相对直线度测量仪再前移500mm,进行直线度测量仪后1000mm第三段(c段)行程的校准,反复调整支架使c10、c15点的示值分别等于b10、b15点的示值,移动滑座读出c11、c12、c13、c14、c16、c17、c18、c19、c20点的示值,记入表A.2中进行换算。表A.2测量数据(二)μm测量点567891011121314151617181920b段示值993-2-3-7c段示值983-2-3-7-34435重合段平均值98.53-2-3-7500mm~2000mm实际值98.53-2-3-7-34435-34435由表A.1、表A.2得到测量行程2000mm直线度测量仪各位置点轮廓坐标值(μm):0,2,5,4,5,4,3.5,0.5,1,5,9,8.5,3,-2,-3,-7,-3,4,4,3,5。由此,即可按最小包容区域法获得直线度测量仪的直线度误差。JJF1890—20216附录B直线度测量仪直线度误差测量结果不确定度评定示例B.1测量方法采用1m标准研磨面平尺和分度值为0.1μm的电感测微仪对(0~1000)mm的直线度测量仪(垂直面)的直线度误差进行测量,全行程等间隔测量不少于6点,取各校准点的2次测量平均值作为校准值,按最小包容区域法对所有校准值进行计算得出直线度测量仪直线度误差。B.2测量模型直线度测量仪直线度误差的校准结果e:e=A-B(B.1)式中:A—直线度测量仪直线度误差最高点测得值,μm;B—直线度测量仪直线度误差最低点测得值,μm。B.3不确定度传播律和灵敏系数不确定度传播律:u=u2(e)=2·u=c12·u2(A)+c22·u2(B)(B.2)灵敏系数:c1==1;c2==-1B.4标准不确定度评定B.4.1标准研磨面平尺直线度误差引入的不确定度分量u1由标准研磨面平尺校准证书给出垂直面的直线度误差为0.8μm,服从均匀分布,则:u1=0.8μm23=0.23μmB.4.2测微表示值误差引入的不确定度分量u2分度值为0.1μm的电感测微仪的示值误差为±0.1μm,服从均匀分布,测量两次取平均值,则:u2=0.1μm23=0.041μmB.4.3测量重复性引入的不确定度分量u3根据实验报告中重复性数据的计算结果得:u3==0.099μmJJF1890—20217B.4.4估读误差引入的不确定度分量u4分度值为0.1μm的电感测微仪估读误差约为分度值的十分之一,即0.01μm,服从均匀分布,则:u4=0.01μm3=0.005μm将估读误差与测量重复性比较,取大值。B.5标准不确定度一览表各标准不确定度分量列于表B.1中。表B.1标准不确定度一览表序号评定方法不确定度来源标准不确定度u(xi)灵敏系数ci1B标准研磨面平尺示值误差0.23μm-12B测微表示值误差0.041μm-13A测量重复性0.099μm1B.6合成标准不确定度按照校准规范中示值误差变化范围的处理方法,是以测量结果中的最大值与最小值之差确定,即测量结果的不确定度对直线度误差的测量不确定度影响2次,按照评定规则,直线度误差范围的测量不确定度应为测量结果不确定度的2倍,且不确定度分量间无相关性,故:uc=2×u12+u22+u32=2×0.232+0.0412+0.0992μm=0.25μmB.7扩展不确定度取k=2,U=kuc=0.5μm。JJF1890—20218附录C校准证书内容校准证书的内容应排列有序、清晰,并包括下列内容:a)标题:“校准证书”;b)实验