三坐標(biāo)測量不確定度評定

陳相國　劉贊

摘 要：本文對三坐標(biāo)測量以?40mm3等標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)進(jìn)行了實例評定，對三坐標(biāo)尺寸檢測方法的改進(jìn)有一定意義。

關(guān)鍵詞：三坐標(biāo)；不確定度

中圖分類號： U467 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）18-190-2

1 試驗部分

1.1 試驗任務(wù)

測量?40mm3等標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)刻度線處的直徑D。

1.2 試驗原理、方法和條件

1.2.1 試驗原理

接觸式，直接法，絕對測量。

1.2.2 試驗方法

在三坐標(biāo)測量機(jī)PRISMO上測量，測量前將標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)固定于三坐標(biāo)測量工作平臺上，將儀器調(diào)整滿足測量需要的狀態(tài)。測量時，首先在環(huán)規(guī)刻度線處取對稱兩點x1、x2，構(gòu)成環(huán)規(guī)的一條弦x1x2，并確定弦的中心O（以O(shè)點為坐標(biāo)原點），在環(huán)規(guī)刻度線處取一點A0，連接OA0交環(huán)規(guī)另一邊A（以AA0為坐標(biāo)X軸），則A、A0在坐標(biāo)X軸上讀數(shù)差即是環(huán)規(guī)刻度線處的直徑值D。

1.2.3 試驗條件

試驗環(huán)境溫度為（20±1）C，溫度變化每小時不應(yīng)超過0.5℃/h，環(huán)境相對濕度為≤65%；

三坐標(biāo)測量機(jī)常年固定安裝在實驗室內(nèi)，受測標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)置于實驗室內(nèi)的平衡時間24小時以上。

2 數(shù)學(xué)模型

由試驗原理和方法，得到數(shù)學(xué)模型：

4 測量不確定度來源及說明

測量不確定度來源及說明見表1：

5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

5.1 由三坐標(biāo)測量機(jī)的示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1

根據(jù)設(shè)備出廠證書三坐標(biāo)測量機(jī)最大允許誤差MPE為±（1.4+L/333mm）m，符合均勻分布，k=，

受測標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)的直徑按40mm計算，

則：u1=（1.4+40/333）/=0.8777μm

5.2 由測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2

在各種條件均不改變的情況下，在短時間內(nèi)重復(fù)性測量20次（即n=20）。實驗數(shù)據(jù)見表2。

5.3 由測量環(huán)境溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3

由于測量設(shè)備及環(huán)規(guī)置于實驗室恒溫恒濕的環(huán)境中足夠時間，且測量過程中啟用測量設(shè)備溫度補(bǔ)償功能，避免溫度變化引起設(shè)備與環(huán)規(guī)的熱膨脹，因此此項因素引起的測量不確定度分量可忽略不計，則u3=0。

5.4 由測量原理引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u4

測量時，在環(huán)規(guī)上取兩點x1、x2，構(gòu)成環(huán)規(guī)的一條弦x1x2，弦x1x2的位置及長度可引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量，由三坐標(biāo)測量機(jī)最大允許誤差MPE為±（1.4+L/333mm）m，符合均勻分布，k=，受測標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)的弦x1x2按30mm計算，則：

u4=（1.4+30/333）/=0.86m

5.5 由測量對象（標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)）引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u5

根據(jù)JJG894-1995《標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)檢定規(guī)程》3等標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)=10～50mm的最大直徑變動量和錐度分別是0.5m和0.8m，并假定其在該范圍內(nèi)等概率分布，則由標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u5/=0.545m。

6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

6.1 主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總表

測量?40mm3等標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)直徑的測量不確定度分量及計算結(jié)果見表3：