JJF(赣)-数显高度计校准规范

数显高度计校准规范范围本规范适用于分辨力为0.01μm～0.01mm，测量范围上限不大于150mm的数显高度计的校准。引用文件本规范引用下列文件：JJG34-2022指示表检定规程JJF1094-2002测量仪器特性评定JJF1189-2008测长仪校准规范JJF1682-2017光栅式测微仪校准规范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。概述数显高度计（以下简称高度计）是光机电相结合的长度计量仪器，由基座、立柱、工作台、指示计组成，高度计通过直接测量或比较测量的方法测量精密机械、光学零件的长度尺寸，其结构示意图如图1所示。图1数显高度计1–立柱；2–基座；3–固定工作台；4–测头；5–指示计；6–臂架；7–测杆计量特性4.1平面测帽和固定式工作台的平面度4.2示值变动性4.2.1使用平面测帽时的示值变动性4.2.2使用球面测帽时的示值变动性4.3测杆径向受力对示值的影响量4.4示值误差校准条件5.1环境条件环境温度应符合表1要求，温度变化不超过0.5℃/h，等温时间不低于2h；湿度不超过75%RH。表1环境温度要求分辨力环境温度要求0.01μm(20±1)℃0.1μm0.001mm(20±2)℃0.01mm(20±3)℃5.2测量标准及其他设备表2校准项目和校准用设备序号校准项目标准器名称计量特性1平面测帽和固定式工作台的平面度平面平晶φ60mm、φ100mm/2级刀口尺175mm/MPEV：1.0μm2示值变动性标准球直径≤10mm量块10mm/3等3测杆径向受力对示值的影响量测力仪分度值0.1N/1级4示值误差量块(0.5~100)mm/2等或3等量块(1.000~1.009)mm/2等或3等三珠工作台/注：允许使用满足测量不确定度要求的其他测量标准及设备。校准项目和校准方法6.1平面测帽、固定工作台的平面度用平晶以光波干涉法测量平面测帽、固定工作台的平面度(如图2a)。图2光波干涉原理示意图把平晶放在被测表面上，且与被测表面形成一个很小的楔角θ，以单色光源照射。调整平晶与被测表面间的夹角，在视场中形成3~4条干涉条纹。干涉条纹平直，相互平行，则表示被测表面的平面度符合要求；干涉条纹弯曲(如图2b)，则：ΔP=(a/b)×(λ/2)（1）式中:ΔP—平面度误差；a—干涉条纹的弯曲值；b—两干涉条纹间距离；λ—光波波长。在干涉条纹呈圆形对称的情况下（如图3），则：ΔP=n×(λ/2)（2）式中:ΔP—平面度误差；n—干涉条纹数目；λ—光波波长。图3圆形呈对称干涉条纹固定工作台的平面度也可用刀口尺依据JJG117-2017平板方法校准。6.2示值变动性6.2.1使用平面测帽时的示值变动性平面测帽的示值变动性用标准球校准，校准前在测杆安装平面测帽，在固定工作台上放置标准球，调整标准球位置，使标准球与平面测帽测量面的中心位置接触，连续测量3次示值并求平均值；标准球在距离测杆平面测帽中心位置前后左右各3mm处，4个位置分别测量3次示值并求平均值，5个位置平均值中最大值与最小值之差为平面测帽的示值变动性。6.2.2使用球面测帽时的示值变动性球面测帽的示值变动性用10mm量块校准，校准前在测杆安装球面测帽。在固定工作台上放置10mm量块，使球面测帽与量块测量面中心接触，拨动测杆，记下高度计5次示值；5次示值中最大值与最小值之差为使用球面测帽时的示值变动性，这一校准应在高度计示值的始与末位置处进行。6.3测杆径向受力对示值的影响量高度计测杆安装球面或者平面测帽，在固定工作台面上放置量块，使高度计测头接触量块中心部位，在测头滚花处沿垂直于测杆方向用测力计施约0.8N的力，高度计除掉外力后，记录高度计示值与原位的差值，测量应在高度计测量范围的始、末两个位置相互垂直的四个方向进行，取其中绝对值最大值作为测量结果。注:当高度计测杆有自动伸缩装置时，本方法不适用。6.4示值误差按示值范围至少选取5块量块，其最小长度为不大于示值范围的10%，最大长度为不小于示值范围的90%，其余量块的尺寸应使校准点间隔基本均匀。测杆安装球面或平面测帽，高度计固定工作台上安装三珠工作台，其中心应在高度计测量轴线上，升降臂架使高度计测头接触三珠工作台压缩一段行程后，放置一块合适的量块后设置零位。按校准点选取一组量块,将量块分别安装在三珠工作台上,测量量块长度,每块量块测量3次,记录高度计示值。各校准点3次示值和量块实际值的差值的最大值为该校准点示值误差:Δij=(Lij-L0)-Lsi(3)式中:Δij—高度计测量第i个量块第j测量的示值误差，mm；Lij—高度计测量第i个量块第j测量的示值，mm；L0—高度计测量零位时的示值，mm；Lsi—第i个量块的参考值，mm。并在示值误差绝对值最大值对应的高度计示值Lmax处加密测量，升降臂架调整高度计位置示值为Lmax时,放置1mm量块设置零位，在三珠工作台上分别放置1.002mm、1.004mm、1.006mm、1.008mm、1.01mm、1.03mm、1.06mm量块测量3次，记录高度计示值，各点示值误差按式（3）计算。注：对分辨力0.01mm的高度计不做加密测量。校准结果表达经校准的数显高度计出具校准证书，校准证书内容及内页格式分别见附录B及附录C。复校时间间隔由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况﹑使用者﹑仪器本身质量等诸因素所决定的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔，一般建议不超过1年。附录A数显高度计主要技术参数表A.1数显高度计主要技术参数序号计量特性技术参数分辨力1平面测帽和固定工作台的平面度平面测帽：0.15μm/固定工作台：1.0μm2示值变动性0.1μm0.01μm0.2μm0.1μm0.003mm0.001mm0.01mm0.01mm3测杆径向受力对示值的影响量0.1μm0.01μm0.5μm0.1μm0.002mm0.001mm0.02mm0.01mm4示值误差±0.5μm0.01μm±1.0μm0.1μm±0.010mm0.001mm±0.03mm0.01mm附录B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）送检单位的名称和地址；f）被校对象的描述和明确标识；g）校准日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期；h）如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对抽样程序进行说明；i）对校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；j）本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；k）校准环境的描述；l）校准结果及不确定度的说明；m）校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识，以及签发日期；n）校准结果仅对被校对象有效的声明；o）复校时间间隔的建议；p）未经实验室书面许可，不得部分复制校准证书。附录C校准证书内页格式校准依据及代号：校准标准名称：校准标准有效期：校准地点：校准环境：温度：℃湿度：%RH建议下次校准时间：本数显高度计经校准，结果如下：平面测帽平面度：固定工作台平面度：示值变动性：测杆径向受力对示值影响量：示值误差:U=______(k=2)

附录D示值误差测量结果的不确定度评定(示例)D.1测量方法 校准高度计示值误差时,测杆安装球面或平面测帽，高度计固定工作台上安装三珠工作台，其中心应在测杆测量轴线上，升降臂架使高度计测头接触三珠工作台，放置一块合适的量块后设置零位，将相应长度的量块放置在三珠工作台上,使量块工作面中心对准球面测帽从读数装置读出高度计示值,高度计示值与量块实际值的差值为示值误差。以下以分辨力为0.01μm的高度计测量10mm、100mm量块为例进行评定D.2测量模型 由测量原理和方法，得到测量模型：∆=(L-L0)-Ls （C式中：∆——校准点的仪器示值误差，mm；L——高度计测量第i个量块的第j次测量的示值，mm；L0——高度计测量零位时的示值，mm；Ls——第i个量块的参考值，mm。D.3方差和灵敏系数考虑各分量彼此独立，得：uc式中:c1=∂e∂LD.4计算分量的标准不确定度D.4.1读数L的标准不确定度分量u该不确定度主要为仪器数字显示装置的分辨力或测量重复性引起，按照0.01μm的显示分辨力，其分辨力引起的标准不确定度分量为均匀分布。u在重复性条件下，用数显高度计对10mm的量块重复测量10次，得到数据列：9.99952mm、9.99952mm、9.99958mm、9.99956mm、9.99958mm、9.99956mm、9.99955mm、9.99953mm、9.99958mm、9.99950mm。由以上数据可知实验标准偏差s=0.030μm，则重复性引入的不确定度为u按照量化误差与重复性影响的特点，取两者中数值大的为标准不确定度的分量，即测量重复性的影响。考虑到对零和测量共影响两次，故：

uD.4.2标准量块影响的标准不确定度分量u(Ls)该不确定度主要由量块测量不确定度、量块与仪器温度差以及偏离20℃标准温度引起的线胀系数变化3项影响量，量块热膨胀系数α为11.5×10−6/℃。由2等标准量块的不