驗光鏡片檢定示值誤差測量不確定度的評定

韓子君

楚雄州質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測中心

驗光鏡片檢定示值誤差測量不確定度的評定

韓子君

楚雄州質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測中心

文章結(jié)合驗光鏡片檢定的實際工作，重點對驗光鏡片的檢定示值誤差測量不確定度評定方法提出自己的看法，為檢定工作提供科學(xué)依據(jù)。

結(jié)合《驗光鏡片箱》檢定規(guī)程的有關(guān)規(guī)定，借助一級以上標(biāo)準(zhǔn)的焦度計檢測驗光鏡片的實際計量性能，測量之前，把一級標(biāo)準(zhǔn)焦度計放在測試環(huán)境里，保持恒溫24h，使用焦度計前要預(yù)熱20min，焦度計進度設(shè)置為0.01m-1分度，阿貝數(shù)設(shè)置為58左右，標(biāo)準(zhǔn)波長設(shè)置在e譜線。

以名義值為-3.00 m-1的球鏡驗光鏡片為例，進行驗光鏡片檢定示值誤差測量不確定度的評定，測量情況如下。

測量過程

把被測量鏡片的刻字面朝上，并將其放在焦度計的鏡片支撐座上，適當(dāng)調(diào)整被檢測鏡片，盡量確保鏡片成像中心和分劃板十字線兩者重合在一起，同時將棱鏡度的示值調(diào)為零或是最小值，這個時候的讀數(shù)就是被檢測鏡片的頂焦度值。

創(chuàng)建測量結(jié)果數(shù)學(xué)模型

測量結(jié)果數(shù)學(xué)模型如下：

C=φ+d

其中，C表示被測量鏡片頂焦度的實際值；φ表示被測量鏡片頂焦度的測量值；d表示一級標(biāo)準(zhǔn)焦度計的實際修正值。

通過創(chuàng)建的數(shù)學(xué)模型，能得出靈敏系數(shù)為：

各個分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

由于1μ和2μ相互獨立，則：

各個分量標(biāo)準(zhǔn)的不確定度

頂焦度測量值（φ）不確定分析

隨機效應(yīng)造成的分量

（1）操作人員在測量的時候?qū)︾R片實施光學(xué)對中時未能將位置對準(zhǔn)，使得儀器探測光束落點出現(xiàn)偏移，進而造成不確定度。

（2）因為環(huán)境溫度以及濕度的變化對儀器示值造成影響，由此造成的不確定度。焦度計在高屈光度區(qū)域比較容易受到溫度及濕度的影響。

（3）因為供電電壓缺乏穩(wěn)定性而造成的不確定度。

（4）因為外界雜光影響儀器而造成的不確定度。

（5）因為鏡片支座里存在的灰塵影響了儀器光學(xué)系統(tǒng)，進而造成的不確定度。

上述原因都可能使頂焦度測量出現(xiàn)誤差。

基于重復(fù)性條件下重復(fù)6次測量被測量的眼光鏡片，測量結(jié)果如D.1所示，計算出樣本單詞測量的試驗標(biāo)準(zhǔn)差。

表D.1 測量結(jié)果m-1

將上述測量值按照貝塞爾公式計算：

平均值試驗標(biāo)準(zhǔn)差表示為：

系統(tǒng)效應(yīng)造成的分量

系統(tǒng)效應(yīng)造成的分量主要表現(xiàn)為以下幾點：（1）因為數(shù)顯式儀器分辨力造成的不確定度

當(dāng)數(shù)顯焦度計分辨力（δ）值為0.01 m-1的時候，其均勻分布區(qū)間就應(yīng)為［-δ/2，+δ/2］，基于此就能計算出因為自動數(shù)顯焦度計分辨力造成的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，具體如下：

（2）因為儀器本身設(shè)計原理造成的不確定度

各種自動對焦原理的焦度計都有相應(yīng)的計算軟件，處理其測量數(shù)據(jù)后就能獲得鏡片后頂焦度值。通過實驗數(shù)據(jù)得知，由此造成的頂焦度示值波動范圍為-0.01 m-1到+0.01 m-1間，結(jié)合均勻分布計算，估計因為計算軟件程序造成的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（3）因為“+/-”模式轉(zhuǎn)換非線性變化造成的不確定度

自動焦度計在實施柱鏡符號“+/-”模式轉(zhuǎn)換計算的時候，會造成頂焦度測量值出現(xiàn)非線性變化。大量實驗數(shù)據(jù)證實，由此造成的頂焦度示值波動范圍為-0.005 m-1到+0.005 m-1間，結(jié)合均勻分布計算，可以得出因為模式轉(zhuǎn)換造成的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（4）因為驗光鏡片樣品表層形狀加工不到位造成的不確定度

鏡片在加工過程中表層形狀存在凹凸不平的情況，在測量的時候因為焦度計測量光束在鏡片點上的落點有差異進而導(dǎo)致頂焦度示值出現(xiàn)誤差。大量實驗數(shù)據(jù)表明，由此造成的頂焦度示值波動范圍為--0.01 m-1到+-0.01 m-1之間，結(jié)合均勻分布計算可以得出，造成標(biāo)準(zhǔn)不確定為：

0.01 m-1/3=0.0058 m-1

綜合上文論述，借助自對焦的焦度計對眼光鏡片頂焦度實檢測，獲得的實際測量值φ的不確定度可以表示為：

一級標(biāo)準(zhǔn)焦度計修正值（d）的不確定度

依照頂焦度量值傳遞系統(tǒng)的有關(guān)規(guī)定，一級標(biāo)準(zhǔn)焦度修正值（d）拓展不確定度范圍為0.02m-1-0.03m-1（k=3），那么修正值可能造成的標(biāo)準(zhǔn)不確定度就屬于B類評定，具體表現(xiàn)為：

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定分析

上述各種不確定度分量相互之間是獨立的，所以合成標(biāo)準(zhǔn)的不確定度（cμ）就應(yīng)表示如下：

拓展不確定度

借助基準(zhǔn)焦度計對驗光鏡片的球鏡頂焦度參考值的拓展不確定度（U）進行測量，并將包含因子的值定位k=2，

結(jié)語

綜上所述，依照分析以及評定過程，可以獲得使用一級標(biāo)準(zhǔn)焦度計測量名義值是-3.00 m-1的球鏡驗光鏡片頂焦度的測量結(jié)果的擴展不確定度為U=0.03 m-1（k=2）。結(jié)果符合《驗光鏡片箱》檢定規(guī)程里對-3.00 m-1的球鏡驗光鏡片的頂焦度最大允許誤差值要求，也滿足JJF1094-2002《測量儀器特性評定》中有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。也就是說，被測量鏡片滿足JJG579-2010標(biāo)準(zhǔn)，屬于合格的鏡片。

T＜25 25≤T≤40 40＜T≤60 60＜T≤80 T＞80 -60℃80℃100℃140℃

大于25mm低合金和高強度鋼板焊后應(yīng)立即進行后熱消氫處理，溫度宜為200～250℃，并且保溫時間不得小于1h。

從現(xiàn)場的焊接條件，我們注意到：

預(yù)熱到100℃后施焊，并沒有對焊接區(qū)域做任何保溫措施，

后熱只是焊后保溫處理，

所以施焊時實際金屬溫度會較低，容易形成淬硬組織，不利于氫的擴散，區(qū)域較低的溫度也造成焊縫區(qū)約束應(yīng)力較大，為焊接裂紋創(chuàng)造了條件。

針對此我們對焊接工藝進行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

焊前預(yù)熱到150℃。并在焊接過程中通過加熱保持筒體溫度在150℃。

焊接過程中保證多層多道、小電流焊接。

焊后調(diào)整為后熱消氫處理，時間2h，改為緩冷，后熱消氫溫度250℃。

按新的焊接工藝執(zhí)行后，焊接后用TOFD進行檢測，未再發(fā)現(xiàn)裂紋。

總結(jié)

特厚鋼板因剛性大，焊接過程中焊縫處內(nèi)應(yīng)力比較大，所以針對厚鋼板的焊接，必須控制好焊前預(yù)熱和焊后緩冷。

對于150mm以上SA299Gr.B特厚鋼板建議焊前預(yù)熱的溫度適當(dāng)提高到150℃，并在焊接過程中保持這一溫度，有利于脫氫和減少焊縫的剛度。后熱處理建議采用緩冷，后熱消氫溫度控制在250℃

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.06.056