计量标准技术报告端度仪器.docx
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计量标准技术报告端度仪器
计量标准技术报告
计量标准名称
端度测量仪器检定装置
建立计量标准单位
镇江市计量所
计量标准负责人
包剑
筹建起止日期
1999年4月
说明
1、申请建立计量标准应填写《计量标准技术报告》。
计量标准考核合格后由申请单位存档。
2、《计量标准技术报告》由计量标准负责人填写。
3、《计量标准技术报告》用计算机打印或墨水笔填写，要求字迹工整清晰。
目录
一、计量标准的工作原理及其组成………………………………………
（1）
二、选用的计量标准器及主要配套设备…………………………………
（2）
三、计量标准的主要技术指标……………………………………………（3）
四、环境条件………………………………………………………………（3）
五、计量标准的量值溯源和传递框图……………………………………（4）
六、计量标准的测量重复性考核…………………………………………（5）
七、计量标准的稳定性考核………………………………………………（6）
八、测量不确定度评定……………………………………………………（7）
九、计量标准的测量不确定度验证……………………………………（11）
十、结论…………………………………………………………………（12）
十一、附加说明…………………………………………………………（12）
一、计量标准的工作原理及其组成
按JJG55-1984《测长仪检定规程》和JJG45-1999《光学计检定规程》，本套计量标准主要用于检定新制造、修理后及使用中的测长仪和分度值1m的光学计。
以检定仪器的示值误差为例，计量标准的工作原理叙述如下：
1.检定卧式测长仪
将仪器调整至正确状态，对准零位，然后将间隔10mm的三等量块，依次地安装在工作台上，升降和移动工作台，使量块处于测量轴线上。
移动测量轴，使球面测帽与量块工作面接触。
使工作台按水平轴和垂直轴转动，找到量块的最小值时，按仪器读数。
各读数和所用量块的实际长度之差，即为各受检点相对零位的误差，任意两点误差中的最大值与最小值之差应不超过
（m）。
2.检定立式光学计
用三等量块以“配对法”检定。
检定前，在测量杆上安装球面测帽。
立式光学计的工作台上安装三珠工作台，其中心应处在测量轴线上。
受检点应至少分布在30m，60m和90m六个位置上。
其中，30m和60m点配4对，90m点配3对。
本套计量标准主要由三等83块组量块和光学仪器检具组成。
1
二、选用的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
检定证书号
量块
83块组
0.5~100mm
三等
成都量具刃具厂/2694
012001222
量块
+10块组
1~1.009mm
三等
成都量具刃具厂/71-09
012001221
量块
-10块组
1~0.991mm
三等
成都量具刃具厂/1775
012001108
光学仪器检具
北京计量院工厂/71021
042001165
主
要
配
套
设
备
平面平晶
100mm
1级
杭州光学仪器厂/88022
102A4001
扭簧比较仪
0~0.05mm
0.25m
哈尔滨量具刃具厂/0086
102B4512
平面度检查仪
0~1000
哈尔滨量具刃具厂/1-279
102B4504
标准玻璃线纹尺
0~200mm
（0.2+
1.5L）m
上海光学仪器厂/802408
062002299
读数显微镜
JC-10
济南光学仪器厂/8812
102B4513
2
三、计量标准的主要技术指标
三等量块（83块组）
测量范围：
（0.5~100）mm；
不确定度：
（0.10+1l）m.
四、环境条件
项目
要求
实际情况
结论
温度
（203）℃
20℃
合格
温度变化
≤0.5℃/h
0.3℃/h
合格
3
五、计量标准的量值溯源和传递框图
上
一
级
计
量
器
具
江苏省计量测试技术研究所
二等量块标准装置
0.5mm~1000mm
U=（0.05+0.5l）m
直接测量
本
单
位
计
量
器
具
镇江市计量测试技术研究所
端度测量仪器检定装置
0~100mm
U=（0.10+1l）m
直接测量
下
一
级
计
量
器
具
镇江市各企事业单位
测长仪1m立、卧式光学计0.2m光学计
0~500mm0~200mm0~200mm
Δ=（1+5l）mΔ=（0.2~0.25）mΔ=（0.05+0.0025A）m
4
六、计量标准的测量重复性考核
以检定卧式测长仪100mm处示值误差为例。
将卧式测长仪调整至正确状态，使毫米刻度尺的零线与读数装置的零位对准。
将100mm量块安装在工作台上，升降和移动工作台，使量块处于测量轴线上。
使工作台按其水平轴和垂直轴转动，找到量块的最小值时，按仪器读数。
如此重复对零、对100mm量块读数，进行10次，得以下数据：
100.0000mm;100.0001mm;100.0001mm;100.0002mm;100.0000mm;
100.0000mm;100.0001mm;100.0001mm;100.0002mm;100.0000mm.
得：
n=10；平均值
=0.26m.
于是其重复性为：
s
=
=0.052m
该数值小于测量不确定度评定（4.1）中引入的单次测量标准偏差s=0.079m
计量标准的重复性考核合格。
5
七、计量标准的稳定性考核
现将历年（2000年~2002年）江苏省计量测试技术研究所的三等量块检定证书中检定数据作为计量标准的稳定性考核的有效数据（以100mm为例）进行数据分析：
检定日期
检定证书号
100mm量块实际尺寸（mm）
2000年8月28日
012000227
100mm-0.72m
2001年8月27日
012001222
100mm-0.57m
2002年9月16日
012002249
100mm-0.72m
上表中，最大值与最小值之差为0.15m，≤0.15m，符合JJG146-1994《量块检定规程》中关于量块长度稳定度的要求。
计量标准的稳定性考核合格。
6
八、测量不确定度评定
1概述
1.1测量方法：
依据JJG55-1984《测长仪检定规程》
1.2环境条件：
温度（20±3）℃。
1.3测量标准：
三等量块，光学仪器检具
1.4被测对象：
以检定卧式测长仪示值误差为例评定测量不确定度。
1.5测量过程：
检定卧式测长仪时，移动测量轴，使两球面测量帽接触，并将测帽调整至正确状态，转动尾管的微动螺丝，使毫米刻度尺的零线与读数装置的零位对准。
然后将间隔10mm的量块，依次地安装在工作台上。
升降和移动工作台，使量块处于测量轴线上。
移动测量轴，使球面测帽与量块工作面接触。
使工作台按其水平轴和垂直轴转动，找到量块的最小值时，按仪器读数。
各读数和所用量块的实际长度之差，即为各受检点相对零位的误差。
任意两点误差中的最大值与最小值之差为测长仪的示值误差。
2数学模型
各受检点相对零位的误差Δ为
Δ=D-L
（1）
式中：
D——各受检点上仪器的读数值；
L——所用标准量块的实际长度。
测长仪的示值误差δ为
δ=Δmax-Δmin
=（Dmax-Lmax）-（Dmin–Lmin）
（2）
式中：
Δmax,Δmin——对零位的误差的最大值与最小值（mm）；
Dmax,Dmin——对零位的误差为最大值与最小值的受检点至零位的长度（mm）；
Lmax,Lmin——对零位的误差为最大值与最小值的受检点检定所用量块的实际长
度（mm）。
考虑到测量中可能导致不确定度的其它来源，式
（2）可写成：
δ=（Dmax-Lmax）-（Dmin–Lmin）+δa+δb（3）
式中：
δa——检定时温度偏离标准温度对检定结果的影响；
δb——检定时量块与仪器的温度差对检定结果的影响。
3方差和灵敏系数
式（3）中，没有任何输入量具有值得考虑的相关性。
依
，有
（4）
7
八、测量不确定度评定
式（4）中，u1、u2、u3、u4、ua、ub分别为Dmax、Dmin、Lmax、Lmin和δa、δb的标准不确定度。
又，式（4）中，灵敏系数的绝对值均为1，故可写为
（5）
4计算分量标准不确定度
下面设对零位误差的最大值为100mm受检点，对零位误差的最小值为10mm受检点，以此为例进行不确定度分析
4.1测量重复性估算的不确定度分量u1和u2
u1和u2的不确定度来源相同，故u1=u2。
测量重复性是将测长仪调整至正确状态，零位对准，然后将100mm量块安装在工作台上进行测量。
找到量块的最小值时，按仪器读数。
如此重复对零、对100mm量块读数，进行10次，得以下数据：
100.0000mm;100.0001mm;100.0001mm;100.0002mm;100.0002mm;
100.0002mm;100.0001mm;100.0001mm;100.0002mm;100.0000mm.
实验标准差s=0.079m，n=10。
在实际检定中测量一次，故
u1=u2=s=0.079m
4.2100mm三等量块中心长度测量不确定度的引入分量u3
100mm三等量块中心长度的扩展不确定度为0.20m，置信概率为99%，按正态分布，包含因子k=2.58，量块的不确定度引入的分量u3估算为
m
4.310mm三等量块中心长度测量不确定度的引入分量u4
10mm三等量块中心长度的扩展不确定度为0.11m，置信概率为99%，按正态分布，包含因子k=2.58，量块的不确定度引入的分量u3估算为
m
4.4温度偏离标准温度对检定结果影响的不确定度引入分量ua
按JJG55-1984《测长仪检定规程》要求，检定室内温度为（203）℃。
仪器玻璃尺与量块的线膨胀系数分别为αD=（10.20.5）10-6℃-1和αL=（11.51）10-6℃-1。
4.4.1温度偏离标准温度未对检定结果进行修正而引入的不确定度分量ua1
8
八、测量不确定度评定
仪器玻璃尺与量块的线膨胀系数差的最佳估计值Δα=-1.310-6℃-1，按规程要求温度最多偏离3℃，则未修正量最大值δa1=90mm（1.310-6）℃-13℃=0.35m，按均匀分布，不确定度分量ua1估算为
m
估计其相对不确定度为10%，得自由度
a1=50。
4.4.2仪器玻璃尺与量块的线膨胀系数差的不确定度引入的不确定度分量ua2
仪器玻璃尺和量块的线膨胀系数在（10.20.5）10-6℃-1和（11.51）10-6℃-1范围内满足矩形分布，则线膨胀系数差Δα在1.510-6℃-1的区间内满足三角分布。
按偏离标准温度3℃计算，得线膨胀系数差的不确定度引入的不确定度分量ua2
m
估计其相对不确定度为10%，得自由度
a2=50。
以上两项合成得：
m
4.5量块与仪器玻璃尺的温度差对检定结果的影响引入的不确定度分量ub
量块和仪器平衡温度时间充分后，温度差以等概率落于估计区间（-0.2~+0.2）℃内任何处，即温度差在估计区间（-0.2~+0.2）℃内为均匀分布，温度差对检定结果的影响量的误差限δb=90mm（11.510-6）℃-10.2℃=0.21m。
所以，有
m
估计其相对不确定度为25%，得自由度
b=8。
5合成标准不确定度
（m）2
m
6有效自由度
9
八、测量不确定度评定
7扩展不确定度
m
8报告
卧式测长仪示值误差的扩展不确定度：
U95=0.64m，合成标准不确定度
m，有效自由度
，包含因子kp=t95（100）=1.98，从而具有约为95%概率的置信区间。
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九、计量标准的测量不确定度验证
以一台稳定的卧式测长仪，分别用我所及扬州市计量所的端度测量仪器检定装置进行检定，检定数据如下：
检定单位
100mm点示值误差（m）
扩展不确定度
我所
0.7
U95=0.64m
扬州市计量所
1.0
U95=0.46m
可得：
=0.3m＜
≈0.79m
计量标准的测量不确定度验证合格。
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十、结论
端度测量仪器检定装置符合JJF1033-2001《计量标准考核规范》的要求，可按照JJG55-1984《测长仪检定规程》和JJG45-1999《光学计检定规程》开展测长仪和分度值为1m的光学计及分度值为0.2m的光学计的检定工作。
十一、附加说明
计量标准技术报告于二○○二年按JJF1033-2001《计量标准考核规范》的要求，重新撰写。
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