外徑千分尺示值誤差的測量不確定度評定

王國祥

（銅陵市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，安徽 銅陵 244000）

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外徑千分尺示值誤差的測量不確定度評定

王國祥

（銅陵市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，安徽 銅陵 244000）

摘 要：外徑千分尺用來測量外徑尺寸的精密儀器，它是運(yùn)用螺旋運(yùn)動原理，使外徑千分尺可以準(zhǔn)確讀出0.01毫米的數(shù)值，在日常測量過程中由于環(huán)境溫度變化、使用者操作方法不同和儀器自身性能差異，將會引起測量結(jié)果略有不同，我們將其稱為外徑千分尺測量結(jié)果的不確定度。

關(guān)鍵詞：外徑千分尺；示值誤差；測量不確定度；評定

1. 外徑千分尺測量結(jié)果不確定度概述

在現(xiàn)代化科技高速發(fā)展的今天，特別是一些科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)，勞動力匱乏的國家，外徑千分尺的測量操作已經(jīng)由數(shù)字化測量代替人工測量，其測量結(jié)果可以不考慮由人員因素引起的不確定度分量，但我國目前國內(nèi)企業(yè)自動化程度還不夠完善，外徑千分尺的使用大都通過人工采集數(shù)據(jù)，獲取測量結(jié)果，本文結(jié)合我國實(shí)際情況較全面的分析了外徑千分尺測量結(jié)果不確定度的來源。

1.1測量依據(jù)：國家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)JJG21-2008《外徑千分尺檢定規(guī)程》

1.2測量環(huán)境：溫度（20±3）℃

1.3測量標(biāo)準(zhǔn)：三等量塊

外徑千分尺示值誤差的檢定標(biāo)準(zhǔn)一般選用三等量塊或四等量塊，本文選用三等量塊作為外徑千分尺示值誤差的檢定標(biāo)準(zhǔn)，其目的是有效的減少了實(shí)驗(yàn)過程中的系統(tǒng)誤差。

1.4被測對象: 外徑千分尺，量程范圍（0~25）mm，分度值為0.01mm、最大允許誤差為±4μm。

1.5測量方法：外徑千分尺示值誤差是用三等量塊作為標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行測量，受檢點(diǎn)應(yīng)均勻分布于測量范圍的5點(diǎn)上。

2. 數(shù)學(xué)模型

測量在客觀上有著確定的數(shù)值，稱為真值。然而在實(shí)際測量時(shí)，由于檢測方法和儀器準(zhǔn)確度等實(shí)驗(yàn)條件的限制或者不夠完善，以及檢測人員水平和經(jīng)驗(yàn)等因素，使得測量值與客觀存在的真值之間有一定的差異,稱為測量誤差。

數(shù)學(xué)模型得：測量值L2與真值 L1的差值等于測量誤差y。

式中y：外徑千分尺示值誤差，L2：外徑千分尺讀數(shù)， L1：量塊的長度

3. 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

3.1A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定uA：

輸入量L0標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u（L0）的評定u1

L0的不確定度主要由多次測量產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，用一把（0~25）mm外徑千分尺，在相同的條件下，用標(biāo)準(zhǔn)量塊連續(xù)測量25.0㎜點(diǎn)10次，得數(shù)據(jù)為：

4. B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定u2：

4.1檢定量塊的測量不確定度u2

4.1.1對零量塊的不確定度u21

外徑千分尺測量上限L=25mm時(shí)：

被檢外經(jīng)外徑千分尺下限為零，傳動測微螺桿使兩測量面接觸讀取零位即可，不用對零量塊，則：

外徑千分尺測量上限L=100mm時(shí)：

外徑千分尺測量上限L=500mm時(shí)：

以400mm 和75mm研合對零，不確定度為1.0μm和0.18μm（k=2.58）則：

4.1.2檢定用量塊的不確定度u22

外徑千分尺測量上限L=25mm時(shí)：

外徑千分尺測量上限L=100mm時(shí)：

外徑千分尺測量上限L=500mm時(shí)：

以上兩項(xiàng)合成，得：

4.1.3量塊與外徑千分尺之間線膨脹系數(shù)差給出的不確定度輸入量L3標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3

4.1.4量塊和外徑千分尺之間存在一定的溫差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4

5. 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc

輸入量L0、L1、L2、L3彼此獨(dú)立不相關(guān)，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按式

L=100mm=0.1×106μm時(shí)：

6. 擴(kuò)展不確定度

7. 結(jié)論

對外徑千分尺示值誤差的測量不確定度評定，其意義是表明該結(jié)果的可信賴程度，它是測量結(jié)果質(zhì)量的指標(biāo)，不確定度愈小，所述結(jié)果與被測量的真值愈接近，質(zhì)量越高，水平越高，其使用價(jià)值越高；不確定度越大，測量結(jié)果的質(zhì)量越低，水平越低，其使用價(jià)值也越低。

參考文獻(xiàn)：

[1]費(fèi)業(yè)泰.誤差理論與數(shù)據(jù)處理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

[2]張黎平,馬鐘煥,竇艷紅,王曉亮,王利. JJG21-2008,外徑千分尺檢定規(guī)程[S].北京:中國計(jì)量出版社,2005.

（責(zé)任編輯：方少卿）

中圖分類號：TH711.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-752X(2016)02-0070-02

收稿日期：2016-03-05

作者簡介：王國祥（1962-），男，安徽銅陵人，銅陵市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，工程師。