条框水平仪不确定度

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1、框式(或条式)水平仪示值误差测量结果的不确定度评定1.1、测量方法：依据JJ-2002框式水平仪和条式水平仪检定规程。1.2、环境条件：温度(202)C。1.3、测量标准：分度值为 0.005mm/m 的水平仪检定器1.4、测量对象： 框式(或条式)水平仪1.5、测量过程框式(或条式)水平仪的平均分度值误差是在水平仪检定器(以下简称检定器)上获得的。测量时，被测水平仪放在检定器工作台面上，调整检定器 有关旋钮，水平仪的主水泡端点位于刻线左边(或右边)的起始零位a0,同时 调整检定器刻线起始读数b0,然后检定器按被测水平仪分度值转一个标准角 度b,在被测水平仪上读取水泡移动格数a ,这样依次类推

2、直至水平仪最后一 ii个刻度a或b，最后通过计算就可得到被测水平仪的示值误差。nn1.6 评定结果的使用 在符合上述条件下的测量结果,一般可直接使用本不确定度的评定结果。2、数学模型t = (b - bo) + (b -) s / (a - ao) + (a - ao)n 0 左n 右n 0 左n 0 右式中：(bn - b0) + (bn - b0)检定器左边和右边示值变化量的代数和，n o 左 n o 右用b代替；(an - a0) + (an - a0)水平仪水泡左边和右边实际位移量的代数 n 0 左 n 0 右和,用 a 代替；t 检定器分度值。设t为被检水平仪标称分度值，则水平仪示值

3、误差at由下式计算得出标at = t -t /t X 100%=1-bs /at标标标3、输入量的标准不确定度的评定3.1、输入量a的标准不确定度卩(a,b)的评定输入量 a 标准不确定度来源主要是水平仪测量重复性引起的，可通过连 续测量得到测量列，采用 A 类方法进行评定。对一台0.02mm/m水平仪，在检定器上连续测量10次，得到重复列15.9、 16.0、 15.8、 15.9、 15.8、 15.9、 15.9、 15.8、 15.9、 20.0格，得1na = a =15.89 格ni卜(a - a)2单此实验标准差sn =0.074格任选10台水平仪，各在重复性条件下连续测量10次

4、，得到10组测量列， 每组测量列分别按上述计算得到实验标准差如表 3-1 所示。表 3-1 m 组实验标准差计算结果规格实验标准差Sj格条式框式s1=0.074s6=0.097$2=0.089s7=0.070S3=0.078sg=0.062s4=0.077Sg=0.055s5=0.065S10=0.090合并样本标准 差sp N m s2 = 0.077格 勺j=1实际测量情况，在重复性条件下连续测量 3次，以该 3 次测量算术平均值为测 量结果，则可得到y(a, b )自由度为卩(a, b) = Sp/j3 =0.045 格V2= v =10X(10-1) =9021 jj=13.2、输入量

5、b的标准不确定度yC,b)在水平仪测量重复性中已反映3.3、输入量s的标准不确定度卩6)的评定输入量s的标准不确定度来源于水平仪检定器示值误差，采用B类方法进 行评定。水平仪检定器示值误差要求不超过5%，属等概率分布，则y = y(s)= (0.005X5%) / 3 (mm/m) =0.000144 (mm/m)s估计其相对不确定为0.1，则自由度v = (1/2)X(0.1) -2=2、 50s4、成标准不确定度的评定4.1、 灵敏系数 实际使用情况为s =0.005mm/m t =0.02mm/m标即b= (b b0) + (b b0) =32+32=64 格n 0 左 n 0a= (a

6、n - a0)左+ (an - a0)=16 格a的灵敏系数Rt5 = =b s /(a2t )=64X0.005/(162X0.02)=0.062 格-i1 Ra标s 的灵敏系数Rtc2= 一 =-b /(a t )=-64/(16 X 0.02)=-200(mm/m)-i2 Rs标4.2、标准不确定度汇总表输入量的标准不确定度汇总于表 4-1表 4-1标准不确定 度分量卩C)不确定度来 源标准不确定度C.ic p (x )iiVip(a, b )水平仪的测 量重复性0.045 格0.062 格-10.281%90血)检定器示值 误差0.000144mm/m=-200(mm/m)-12.88

7、0%504.3、合成标准不确定度的计算输入量a、b与s彼此独立不相关，所以合成标准不确定度的可按下式计算 得到。u2c= C1 卩(a, b )2+血)u =2 + 卩 2 = (0.2812 + 2.8802 %=2.89%C 124.4、合成标准不确定度的有效自由度合成标准不确定度的有效自由度为effuc. 50c u(a, b)4c u (e )41 + 2VV125、展不确定度的评定取置信度p=95%，按有效自由度veff=50,查t分布表得到kp=t95(50)=2.01扩展不确定度为 U95= t95(50) Xuc=2.01X2.89%=5.8%6、测量不确定度的报告与表示 框式水平仪(或条式水平仪)示值误差测量结果的扩展不确定度为U=5.8%(k=2.01, p=0.95)7、校准测量能力 由于框式水平仪的测量重复性对测量结果的分散性贡献很小，因此主要取 决于水平仪检定器引起的标准不确定度，故校准测量能力和标准不确定度 与测量结果的不确定度大致相同， 所以校准能力不确定度为U=5.8%标准装置不确定度 U=5.8% k=2