三等金属线纹尺检定的不确定度评定

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1、三等金属线纹尺检定的不确定度评定测绘技术装备季刊第8卷2006年第2期装备园地47.三等金属线纹尺检定的不确定度评定杨锟.严伏朝(1.陕西测绘仪器计量监督检定中心西安710054;2.陕西江河水利工程咨询有限公司西安710021)摘要:本文详尽地论述了在一米测长机上,利用二等标准金属线纹尺对三等标准金属线纹尺进行检定时这种比较测量方法的不确定度的评定分析,给出了各种标准不确定度分量的来源,教学模型,合成标准不确定度以及扩展不确定度.关键词:不确定度分量合成标准不确定度扩展不确定度1引言在实际三等金属线纹尺检定工作中,我们针对一台老式一米测长机(型号:QG4110)进行了改造利用,在其上安置了二

2、等标准金属线纹尺(型号:H型Ni58,测量范围OmmlO00mm),配合读数显微镜,温度计,0级平板,2级塞尺和游标卡尺等设备,依据JJG711991三等标准金属线纹尺检定规程的要求,对三等标准金属线纹尺进行检定:并按照JJF1O691999测量不确定度评定与表示等规范和参考文献对该设备进行了不确定度的分析和评定.2数学模型的建立在一米测长机上进行三等标准金属线纹尺的检定时,得到的输出量是被检尺与标准尺的长度差d,表达式为:d=l(1+Q0)一l(1+Q0.)(8.1)式中:l及l分别为三等线纹尺及二等标准线纹尺在20时的长度,单位:m:o及o分别为三等线纹尺及二等标准线纹尺在20时的膨胀系数

3、,单位:;0及0.分别为三等线纹尺及二等标准线纹尺在20时的的检定温度与20的差值,单位:.将(8.1)式改化为被测量l的表达式,同时顾及到标准尺与被检尺并排放置且相距5am,令6.=00.,6.:QQ.,得:l=(16.oQ6.)ls+d(8.2)则l估值的方差U(1)为:U(1)=U(1)+U(d)+l.0U(6)+l.,Qs2U(6.)(8.3)3各不确定度分量的分析3.1标准尺长1.的不确定度U(1)引起的分量U由二等标准尺的校准证书知:U.9=(0.2+0.8L)Um.k=2.58,贝UU=U(1s)=U./k:(0.08+0.3lL)um,估值的可靠性为90%,自由度:v=503.

4、2长度差d的不确定度U(d)引起的分量U在规程JJG711991要求的条件下,我们做了44次实验,得到一次照准读数的实验标准差S=O.76um.在检定时,规程要求作2测回,每测回须往返测量求出长度差d,即d由4次测量平均值与起始线之差求得,则:U2=U(d)=42S/4=0.54um,自由度:2=433.3被检尺与标准尺膨胀系数差6的不确定度引起的分量U,由标准尺校准证书和检定规程得知,二等标准金属线纹尺膨胀系数的不确定度为:U.=310,三等标准金属线纹尺的膨胀系数的不确定度为:U.9=510,则Hl26l.,检定室温与标准温度20的差在1之间呈均匀分布,则:0=V厂.=o.58C,43U3

5、=2.26l00.58L=O.OILum,估值可靠性为90%,则:v3=503.4被检尺温度与标准尺温度偏离20差6.的不确定度U(5.)引起的分量U被检尺与标准尺并排置于拖板上,相距仅5em,所处环境相同,温度的误差是由于读取温度计的误差所致.温度计的最小格值为0.O1,凑整误差在0.5格内呈均匀分布.则:U(6.)=0.005/43:0.004C.由证书知:Q=11.510,则:U4=l1.5100.O04L=O.05Lum,估值可靠性48装备园地测绘技术装备季刊第8卷2006年第2期为90%,则:V4=503.5阿贝误差引起的不确定度分量U除了由(8.3)式给定的不确定度分量外,我们经过

6、80次的实验测定,发现测长机拖板的运动轨道弯曲,在一米的运动范围里,拖板的横向最大变化量为30um,其中有平动和转动的影响.平动对相对测量影响甚微,若全部按转动计算并假定在全程范围里呈均匀分布,则拖板转动角的不确定度U()为:U()=3010206265/qr3=3.6,标准尺距被检尺50衄,则U5=U()50/206265=0.87um.V5=793.6测长机随机效应引起的不确定度分量U被检尺与标准尺安置不平行引起的误差.操作中采取对准尺身纵轴线的方法调整水平面内的平行度,用显微镜景深调整竖直面内的平行度.二者的最大调节误差为0.2衄,在此范围内误差呈正态分布,则平行度的不确定度:U()=0

7、.2/2.58x206265/1000=22.6U=U()L=(22.6/206265)10L=O.O1Lum估值可靠性为80%,则ve=124合成标准不确定度标准不确定度分量一览表分量名称不确定度分量来源类型概率分布包含因子标准不确定度灵敏系数自由度标准尺长度误差B正态2.58(0.08+0.31L)um150长度测量误差A正态1O.54um143膨胀系数误差B正态2.582.67X10一.一l.050尺温测量误差B均匀0.0041.a.50阿贝误差A均匀0.87um179测长机随机误差B正态2.580.O1Lum112合成标准不确定度Uc(1)(1.03+0.31L)umV.ff=2865

8、扩展不确定度由t分布表可查得:k(286)=2.58测量3等标准金属线纹尺的检定标准设备的扩展不确定度为:U99=(2.7+0.8L)um8结束语在一米测长机上利用二等标准金属线纹尺检定三等金属线纹尺的方法,经过不确定度的评定之后,就可以用来建立检定标准器,经过授权后可对社会开展相关的检定业务.参考文献【1】JJG71-19913等标准金属线纹尺捡定规程.北京:中国计量出版社,1991【2】JJF1059-1999(测量不确定度的评定与表示.北京:中国计量出版社,1999【3】刘智敏,刘风.现代不确定度方法与应用.北京:中国计量出版社,1997【4】李慎安.测量结果不确定度的估计与表达.北京:中国计量出版社,1997【5】李慎安.测量不确定度表达百问.北京:中国计量出版社,2001【6】上海市计量测试技术研究院.常用测量不确定度评定方法及应用实例.北京:中国计量出版社,2001一-:,-.