焦度計(jì)量值比對(duì)及測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

(宿遷市計(jì)量測(cè)試所 江蘇 宿遷 223800)

焦度計(jì)量值比對(duì)及測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

劉小謎

(宿遷市計(jì)量測(cè)試所江蘇宿遷223800)

本文詳細(xì)敘述了焦度計(jì)量值比對(duì)的方法，過程和結(jié)果，并給出了不確定度分析報(bào)告。通過此次省院組織的焦度計(jì)量值比對(duì)活動(dòng)，我所檢定技術(shù)人員加深了對(duì)焦度計(jì)檢定規(guī)程的理解，獲得了省院的確認(rèn)和同行間的互信互認(rèn)。

焦度計(jì)；量值比對(duì)；測(cè)量結(jié)果不確定度；評(píng)定

一、引言

量值比對(duì)是在規(guī)定條件下，對(duì)相同準(zhǔn)確度等級(jí)或者規(guī)定不確定度范圍內(nèi)的同種測(cè)量?jī)x器復(fù)現(xiàn)的量值之間比較的過程。通常是兩個(gè)或兩個(gè)以上實(shí)驗(yàn)室，在一定時(shí)間范圍內(nèi)，按照預(yù)先規(guī)定的條件，測(cè)量同一個(gè)性能穩(wěn)定的傳遞標(biāo)準(zhǔn)，通過分析測(cè)量結(jié)果的量值，確定量值的一致程度，確定該實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，從而判斷該實(shí)驗(yàn)室量值傳遞的準(zhǔn)確性的活動(dòng)。通過比對(duì)，可使同行間檢定技術(shù)水平達(dá)到互信與互認(rèn)的目的。

二、焦度計(jì)量值比對(duì)方法

比對(duì)項(xiàng)目采用JJG580-2005《焦度計(jì)檢定規(guī)程》規(guī)定的對(duì)自動(dòng)對(duì)焦原理的焦度計(jì)進(jìn)行測(cè)量的方法進(jìn)行，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量次數(shù)10次，分別對(duì)球鏡度標(biāo)稱值+15.00m-1、-5.00m-1、-10.00m-1、-20.00m-1，棱鏡度標(biāo)稱值5.00cm/m，柱鏡度標(biāo)稱值-1.5m-1等六個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，最后依據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)給出測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定報(bào)告。

三、焦度計(jì)頂焦度測(cè)量不確定度評(píng)定(球鏡度標(biāo)稱值-5.00m-1)

由于各測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量不確定度評(píng)定方法比較一致，本文僅以球鏡度標(biāo)稱值-5.00m-1測(cè)量點(diǎn)為例詳述不確定度評(píng)定的過程，其他測(cè)量點(diǎn)不再一一列舉。

(一)概述

1.比對(duì)依據(jù)：JJG 580-2005《焦度計(jì)檢定規(guī)程》。

2.環(huán)境條件：溫度：24℃，相對(duì)溫度：52%。

3.測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：眼鏡片用頂焦度標(biāo)準(zhǔn)鏡片，型號(hào)：FL/FC，測(cè)量范圍：球鏡片：(-25～+25)m-1；棱鏡片：(2～20)cm/m；柱鏡片：±1.5m-1，制造單位：中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院。

4.被測(cè)對(duì)象：自動(dòng)焦度計(jì)，型號(hào)：CL-2800

5.試驗(yàn)方法：比對(duì)項(xiàng)目采用JJG 580-2005《焦度計(jì)檢定規(guī)程》規(guī)定的對(duì)自動(dòng)對(duì)焦原理的焦度計(jì)進(jìn)行測(cè)量的方法進(jìn)行，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量次數(shù)為10次。

(二)數(shù)學(xué)模型

依據(jù)JJG 580-2005《焦度計(jì)檢定規(guī)程》，用頂焦度標(biāo)準(zhǔn)鏡片對(duì)自動(dòng)對(duì)焦原理的焦度計(jì)進(jìn)行計(jì)量檢定，并給出被檢焦度計(jì)各檢定點(diǎn)的頂焦度修正值。

首先建立頂焦度修正值c的數(shù)學(xué)模型：c=Φ-d

式中：c為被檢焦度計(jì)的頂焦度修正值；Φ為頂焦度標(biāo)準(zhǔn)鏡片的標(biāo)準(zhǔn)值；d為被檢焦度計(jì)的實(shí)際測(cè)量值。

(三)各分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

1.頂焦度標(biāo)準(zhǔn)值Φ的測(cè)量不確定度

由頂焦度標(biāo)準(zhǔn)鏡片引起的不確定度，屬B類評(píng)定。經(jīng)由上一級(jí)計(jì)量基準(zhǔn)傳遞的頂焦度標(biāo)準(zhǔn)鏡片的測(cè)量不確定度規(guī)定為(0.02～0.03)m-1(k=3),因此，頂焦度標(biāo)準(zhǔn)鏡片的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.03m-1/3=0.01m-1。則：u1=u(Φ)=0.01m-1

2.實(shí)際測(cè)量值d的測(cè)量不確定度

(1)A類評(píng)定：由于人員操作、溫度濕度變化、供電電源電壓不穩(wěn)、外界雜光對(duì)焦度計(jì)造成干擾、鏡片支座內(nèi)的灰塵對(duì)焦度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生影響等等因素會(huì)引起頂焦度測(cè)量的誤差。

本次比對(duì)中，用-5.00m-1球鏡標(biāo)準(zhǔn)鏡片進(jìn)行十次重復(fù)性測(cè)量，分別得到：-4.99m-1，-4.99m-1，-4.99m-1，-4.99m-1，-4.99m-1，-4.99m-1，-4.99m-1，-4.99m-1，-4.99m-1，-4.99m-1。

利用貝塞爾公式計(jì)算單次測(cè)量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差(n=10)，得到：

則平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為：

則：u(dA)=0.000m-1

(2)B類評(píng)定：B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度由一個(gè)認(rèn)定的或假定的概率密度函數(shù)得到。進(jìn)行B類評(píng)定的主要分量有：

①由儀器自身的原理和結(jié)構(gòu)引起的不確定度

當(dāng)自動(dòng)焦度計(jì)的數(shù)顯分辨力為δ=0.01m-1時(shí)，其均勻分布的區(qū)間為：[-δ/2，+δ/2]

由此可得到自動(dòng)焦度計(jì)的分辨力引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

則：u(dB1)=0.003m-1

②由“+/-”轉(zhuǎn)換模式的非線性變化引起的不確定度

則：u(dB2)=0.009m-1

綜上所述，得到焦度計(jì)實(shí)際測(cè)量值d的測(cè)量不確定度為：

=0.009m-1

則：u2=u(d)=0.009m-1

(四)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表

標(biāo)準(zhǔn)不確定分量不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(Φ)頂焦度標(biāo)準(zhǔn)值0.010m-1u(dA)u(dB1)u(dB2)實(shí)際測(cè)量值0.000m-10.003m-10.009m-1

(五)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

以上不確定度分量相互獨(dú)立，故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc為：

=0.013m-1

(六)擴(kuò)展不確定度

由于U=kuc，取k=2。

則：U=2×0.013m-1≈0.03m-1(k=2)

(七)評(píng)定結(jié)果

根據(jù)上述的分析和評(píng)定過程，得到被檢自動(dòng)焦度計(jì)在-5.00m-1處的頂焦度修正值c的測(cè)量擴(kuò)展不確定度為0.03m-1。

四、結(jié)束語

本次焦度計(jì)量值比對(duì)，我所檢定技術(shù)人員在原始記錄的填寫、檢定數(shù)據(jù)的計(jì)算與處理、不確定度評(píng)定等項(xiàng)目上都成功達(dá)標(biāo)，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)上，測(cè)量結(jié)果與參考值之差均在合理的預(yù)期之內(nèi)，得到了滿意的比對(duì)結(jié)果，獲得了主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室的確認(rèn)和同行間的互信互認(rèn)。

[1]國(guó)家質(zhì)量檢驗(yàn)檢疫局.焦度計(jì)檢定規(guī)程(JJG580-2005).北京：中國(guó)計(jì)量出版社.2005

[2]國(guó)家質(zhì)量檢驗(yàn)檢疫局.測(cè)量不確定度評(píng)定與表示(JJF 1059.1-2012).北京：中國(guó)計(jì)量出版社.2012

[3]江蘇省光學(xué)計(jì)量技術(shù)委員會(huì).焦度計(jì)量值比對(duì)工作總結(jié)報(bào)告.2017