光栅式指示表检定仪的不确定度评定 |
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唐薇 (中国飞机强度研究所,陕西西安,710065) 0 引言本单位的机械加工和科研试验都需要用到大量的指示量具,这些指示量具为机械精密加工和科研试验中提供精确定位、精密的长度测量和位移变化。光栅式指示表检定仪主要用于检定和校准指针式、数显式及杠杆式的百分表和千分表。该检定仪主要由标准装置(高精度光栅尺、直线导轨及滑台)、接口电路及计算机三部分组成。它是利用高精度光栅测长原理,把直线位移变成电信号,经接口电路,将正弦波信号变为电脉冲,并利用计算机及其专用软件进行测量数据采集与检定/校准结果的处理,最后打印出数据的原始记录[1]。光栅式指示表检定仪根据其测杆行程(即标准值)测量指示表的测杆行程(即被测值),两个值之差就是被测点的示值误差。本单位使用的是半自动卧式指示表检定仪,具有操作方便,可靠性、稳定性高、自动打印、查询便捷等优点,能高精度、高效率地完成检定校准工作。 该检定仪的检定方法采用直接测量法,将指示表安装在指示表检定仪上,对好零位。转动检定仪的旋转手轮,手动检定时,对准被检表预检刻线,单击鼠标左键;自动检定时,在设定时间内对准被检表预检刻线,提示该点检定完成,直到工作行程的终点,提示正程检完;再继续前行10个分度值,返回满量程,按照上述方法进行返程检定。计算机自动完成标准光栅测得位移和指示表行程的比较,并进行数据的显示、处理及记录生成与打印。 1 不确定度分析为了保证光栅式指示表检定仪的检定/校准数据准确可靠,需要对它进行不确定度分析。首先确定不确定度来源[2]。不确定来源主要包括A类不确定度和B类不确定度。A类不确定度主要是由检定仪多次的测量重复性引入的不确定度分量。B类不确定度则主要包括检定仪引入的不确定度分量、人员估读误差引入的不确定度分量、测力变化引入的不确定度分量、装夹倾斜引入的不确定度分量[3-4]。 2 不确定度评定2.1 检定百分表的不确定评定选取一个(0~10) mm、上海自动化仪表厂生产的编号为69-36938的指针式百分表进行不确定度评定。 2.1.1 A类不确定度评定 出厂编号为69-36938的指针式百分表,在装置正常的工作条件下,在其5 mm进程处等精度直接测量6次[5],其示值误差测量结果见下表(单位:μm): 表1 该百分表示值误差 通过计算,得到重复性: 由于百分表、千分表示值误差是以正行程最大误差与最小误差来计算,且将单次测量作为测量结果,故: 2.1.2 B类不确定度评定 (1)检定仪引入的不确定度分量uB1 参照JJG201-2008《指示类量具检定仪检定规程》[6],该标准对百分表允许示值误差为±2μm,Δ1=2μm。按均匀分布,k取,其测量不确定度为: (2)人员估读误差引入的不确定度分量uB2 对于百分表,允许估读误差为±1μ(m每格10等分),Δ2=1μm。由于百分表全程示值误差是以正行程最大误差与最小误差来计算[7],按三角分布,k取,其测量不确定度为: (3)测力变化引入的不确定度分量uB3 指示表与检定仪的接触为球面对平面接触,测力变形量δ为: 式中,当光栅式指示表检定仪测杆材料为硬质合金,百分表测头材料为钢时[8],。p为测力值,由JJG34—2008《指示表(指针式、数显式)检定规程》[9]知,p=1.5N,Δp=0.5N。d是测头直径,d=2.5mm。 因此,由于测力变化引入的示值误差为±0.07μm。按均匀分布,k取,其测量不确定度为: (4)装夹倾斜引入的不确定度分量uB4 根据规程要求,被检表测杆主轴与检定仪测杆主轴夹角θ误差为 很小,sinθ≈θ,估计误差Δθ为 0.1°,即 0.002rad,且该误差为均匀分布,k取,其测量不确定度为: 2.1.3 合成不确定度 由于各分量之间彼此独立,故: 将之前算的值带入上面的公式中,得到检定百分表的合成不确定度uc=1.49μm。 2.1.4 扩展不确定度 当置信概率p=95%时,取置信因子k=2,则扩展不确定度U=k×uc=3.0μm。 2.2 检定千分表的不确定评定2.2.1 A类不确定度评定 选取一个(0~1)mm、哈尔滨量具刃具厂生产的出厂编号为12111的指针式千分表,在装置正常的工作条件下,对其0.5mm进程处等精度直接测量6次,示值误差测量结果如下(单位:μm): 表2 该千分表示值误差 通过计算,得到重复性: 由于百分表、千分表示值误差是以正行程最大误差与最小误差来计算,且将单次测量作为测量结果,故: 2.2.2 B类不确定度评定 (1)检定仪引入的不确定度分量uB1 参照JJG201-2008《指示类量具检定仪检定规程》[6],对千分表允许示值误差为±1μm,Δ1=1μm。按均匀分布,k取,其测量不确定度为: (2)人员估读误差引入的不确定度分量uB2 对于千分表,允许估读误差为±0.2μ(m每格5等分),Δ2=0.2μm。由于千分表全程示值误差是以正行程最大误差与最小误差来计算,按三角分布,k取,其测量不确定度为: (3)测力变化引入的不确定度分量uB3 指示表与检定仪的接触为球面对平面接触,测力变形量δ为: 式中,当光栅式指示表检定仪测杆材料为硬质合金,百分表测头材料为钢时[8],。p为测力值,由JJG34—2008《指示表(指针式、数显式)检定规程》[9]知,p=1.5N,Δp=0.5N。d是测头直径,d=2.5mm。 因此,由于测力变化引入的示值误差为±0.07μm。按均匀分布,k取,其测量不确定度为: (4)装夹倾斜引入的不确定度分量uB4 根据规程要求,被检表测杆主轴与检定仪测杆主轴夹角θ误差为 很小,sinθ≈θ,估计误差Δθ为 0.1°,即 0.002rad,且该误差为均匀分布,k取,其测量不确定度为: 2.2.3 合成不确定度 由于各分量之间彼此独立,故: 2.2.4 扩展不确定度 当置信概率p=95%时,取置信因子k=2,则扩展不确定度U=k×uc=1.2μm。 3 结论将同一百分表和千分表送上级计量站检定,本单位指示表检定仪的检定结果y值与上级计量站的检定结果y0值分别进行比对,结果如表3和表4所示。 表3 百分表的两次检定结果误差比较 回程误差 2.0μm 2.0μm 0 表4 千分表的两次检定结果误差比较 由表3和表4的比对结果可知,|y-y0|≤U,因此该检定仪检定百分表和千分表的不确定度均得到验证。 猜你喜欢 百分表测力示值 一种利用固结仪进行测力环校准的方法科学技术创新(2022年34期)2022-12-07织物电阻测试仪校准中电阻示值测量不确定度评定纺织标准与质量(2022年4期)2022-09-05试车台挠性件关键尺寸设计研究*现代机械(2022年4期)2022-09-05桥梁调高测力支座的性能研究*交通科技(2022年4期)2022-08-29织物透气量仪透气率示值误差测量不确定度评定纺织标准与质量(2022年1期)2022-07-12测力计量检测技术的新发展科技信息·学术版(2022年3期)2022-02-21百分表示值变动性超差的原因和修理方法中国科技纵横(2017年22期)2018-01-04出租车计价器示值误差不确定度评定魅力中国(2016年52期)2017-09-01百分表、千分表在技工院校机修钳工实训中的应用职业·下旬(2016年11期)2017-02-21百分表、千分表在技工院校机修钳工实训中的应用职业·下旬(2016年11期)2017-02-21
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