光滑塞規(guī)直徑尺寸測(cè)量不確定度評(píng)定

劉振寧，何燕俠

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 西安 710077）

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光滑塞規(guī)直徑尺寸測(cè)量不確定度評(píng)定

劉振寧，何燕俠

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 西安 710077）

摘 要：文章根據(jù)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF1059-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，分析和計(jì)算了光滑塞規(guī)直徑尺寸測(cè)量系統(tǒng)的不確定度來(lái)源，并對(duì)其進(jìn)行測(cè)量不確定度評(píng)定，對(duì)從事精密檢測(cè)計(jì)量人員有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：光滑塞規(guī)；直徑尺寸；不確定度評(píng)定

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.04.045

CLC NO.: U472.4Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)04-131-02

1、概述

光滑極限量規(guī)是一種無(wú)刻度的專用定值量具，由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，檢驗(yàn)效率高，在機(jī)械制造行業(yè)被廣泛地應(yīng)用。光滑塞規(guī)是極限量規(guī)的一種，用于控制工件極限尺寸的定值量具。本文通過(guò)對(duì)光滑塞規(guī)直徑尺寸測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定，確認(rèn)本規(guī)程提出的測(cè)量原理、測(cè)量方法、測(cè)量程序和測(cè)量條件的合理性。

2、測(cè)量目標(biāo)及目標(biāo)不確定度

測(cè)量D=100通端光滑塞規(guī)的對(duì)稱平面中規(guī)定方向的兩點(diǎn)直徑。

根據(jù)JJF1094-2002《測(cè)量?jī)x器特性評(píng)價(jià)》中5.3.1.4的規(guī)定，評(píng)定光滑塞規(guī)直徑尺寸測(cè)量結(jié)果的不確定度U95與其最大允許誤差的絕對(duì)值MPEV之比應(yīng)小于或等于1:3[1]，即

則相應(yīng)不確定度UT見(jiàn)表1。

表1　目標(biāo)不確定度UT一覽表

3、測(cè)量原理、方法、程序和條件

3.1 測(cè)量原理

用機(jī)械接觸的方式，與一已知尺寸量塊進(jìn)行比較。

3.2 測(cè)量方法

用微差法，100mm的三等量塊與基本尺寸為100mm的被測(cè)光滑塞規(guī)進(jìn)行比較[2]。

3.3 初始測(cè)量程序

——用測(cè)長(zhǎng)儀測(cè)量被測(cè)塞規(guī)；

——使用100mm的三等量塊；

——測(cè)長(zhǎng)儀用作比較器。

3.4 初始測(cè)量條件

——測(cè)長(zhǎng)儀符合生產(chǎn)廠的技術(shù)指標(biāo)（見(jiàn)表2）；

——數(shù)字式讀數(shù)顯示，分辨力0.1μm；

——實(shí)驗(yàn)室溫度：20℃±2℃；

——測(cè)長(zhǎng)儀溫度的測(cè)量分辨力0.1℃；

——被測(cè)塞規(guī)和量塊之間的溫度差小于0.3℃；

——測(cè)長(zhǎng)儀、被測(cè)塞規(guī)和量塊都是鋼制的；

——操作人員是經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的，并且十分熟悉測(cè)長(zhǎng)儀的使用。

4、不確定度來(lái)源列表和討論：不確定度來(lái)源列表和討論見(jiàn)表2

表2　直徑測(cè)量的不確定度分量概述和評(píng)定

5、首次評(píng)估

5.1 首次評(píng)估—不確定度分量的說(shuō)明及計(jì)算

URS—參考標(biāo)準(zhǔn)器（B類(lèi)評(píng)定）

檢定證書(shū)給出100mm三等量塊的擴(kuò)展不確定度為U=0.2 μm（包含因子k=2.62），則：

URS=U/k=0.2μm/2.62=0.08μm

UEC—測(cè)長(zhǎng)儀的示值誤差（B類(lèi)評(píng)定）

示值誤差曲線的最大允許值（任意零位）為±（0.6μ m+5×10-4L），量塊端面長(zhǎng)度和被測(cè)塞規(guī)直徑的差，即測(cè)量距離<<1mm，則：

UEC= =0.6μm

為安全起見(jiàn)，假定矩形分布（b=0.6），則：

UEC=0.6μm×0.6=0.36μm

UPA—測(cè)砧準(zhǔn)直（B類(lèi)評(píng)定）

由于測(cè)砧在測(cè)量前已經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直調(diào)整且量塊與被測(cè)塞規(guī)的標(biāo)稱值在合理范圍內(nèi)，故平行度誤差可以忽略。

UPA=0

URR—重復(fù)性/分辨力（A類(lèi)評(píng)定）

對(duì)被測(cè)塞規(guī)直徑測(cè)量的重復(fù)性進(jìn)行了研究，得到標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.13μm，則：

URR=0.13μm

UTD—量塊與被測(cè)塞規(guī)之間的溫度差（B類(lèi)評(píng)定）

按照規(guī)程要求進(jìn)行等溫，量塊與被測(cè)塞規(guī)之間的溫度差不大于0.3℃。量塊與被測(cè)塞規(guī)的線膨脹系數(shù)差假定為α =11.5×10-4℃-1，則：

LTD=11.5×10-4℃-1×100mm×0.15℃=0.17μm

假定服從U形分布（b=0.7），則：

UTD=0.17μm×0.7=0.12μm

UTA—線膨脹系數(shù)差（B類(lèi)評(píng)定）

對(duì)于20℃的最大偏差為2℃，線膨脹系數(shù)差假定小于10%，則：

LTA=11.5×10-4℃-1×100mm×2℃×10%=0.23μm

假定服從U形分布（b=0.7），則：

UTA=0.23μm×0.7=0.17μm

5.2 首次評(píng)估—不確定度分量之間的相關(guān)性

估計(jì)各不確定度分量之間無(wú)值得考慮的相關(guān)性。

5.3 首次評(píng)估—合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度

當(dāng)各不確定度分量之間不存在相關(guān)性時(shí)，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為[3]

代入數(shù)值后，可得

擴(kuò)展不確定度為：

U= Uc×2=0.45μm×2=0.9μm（k=2）

5.4 首次評(píng)估的不確定度討論

上述計(jì)算結(jié)果表明：對(duì)基本尺寸為100mm的被測(cè)光滑塞規(guī)直徑尺寸進(jìn)行測(cè)量時(shí)，U= 0.9μm< UT(1.0μm)，目標(biāo)不確定度已經(jīng)得到滿足，不需要再做進(jìn)一步評(píng)定和改進(jìn)。

6、結(jié)論

通過(guò)運(yùn)用直接測(cè)量法對(duì)標(biāo)稱直徑為100的光滑塞規(guī)通端反復(fù)測(cè)量并對(duì)光滑塞規(guī)各測(cè)量不確定度分量進(jìn)行縝密分析與計(jì)算，得出其擴(kuò)展不確定度為U= 0.9μm，k=2。如表1所示，光滑塞規(guī)的目標(biāo)不確定度UT=1μm， U＜UT，相應(yīng)目標(biāo)不確定度得到滿足。確認(rèn)本規(guī)程提出的測(cè)量方法是科學(xué)、合理、可行的，同時(shí)對(duì)從事精密檢測(cè)計(jì)量人員有一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

[1] JJF1094-2002測(cè)量?jī)x器特性評(píng)價(jià)[S].北京:中國(guó)質(zhì)檢出版社,2002.

[2] 石作德,張明,張瑜.JJG 343-2012 光滑極限量規(guī)檢定規(guī)程解讀[J].中國(guó)計(jì)量,2013(1):24-126.

[3] JJF 1059.1-2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示[S].北京:中國(guó)質(zhì)檢出版社, 2012.

中圖分類(lèi)號(hào)：U472.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-7988(2016)04-131-02

作者簡(jiǎn)介：劉振寧，就職于陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司。

Smooth plug gauge diameter size measurement The uncertainty evaluation Method

Liu Zhenning, He Yanxia
( Shaanxi and gear Co., Ltd., shaanxi xi 'an 710077 )

Abstract:The article according to the national metrological specification JJF1059-2012 "measurement uncertainty evaluation and said" and combined with practical work experience, analysis and calculation the smooth plug gauge diameter size sources of uncertainty of measurement system, and carries on the measurement uncertainty evaluation, the personnel engaged in precision detection measurement is of certain reference value.

Keywords:Smooth plug gauge; The diameter size; The uncertainty evaluation