计量标准技术报告08版校准指示类量具标准器组.docx

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计量标准技术报告08版校准指示类量具标准器组

计量标准技术报告

计量标准名称校准指示类量具标准装置

计量标准负责人丁芹

建标单位名称（公章）上海颐森计量校准有限公司

填写日期2010.12.01

目录

一、建立计量标准的目的…………………………………………………………

（1）

二、计量标准的工作原理及其组成………………………………………………

（1）

三、计量标准器及主要配套设备…………………………………………………

（2）

四、计量标准的主要技术指标……………………………………………………（3）

五、环境条件……………………………………………………………………（3）

六、计量标准的量值溯源和传递框图…………………………………………（4）

七、计量标准的重复性试验……………………………………………………（5）

八、计量标准的稳定性考核……………………………………………………（6）

九、校准结果的测量不确定度评定……………………………………………（7）

十、校准结果的验证…………………………………………………………（11）

十一、结论……………………………………………………………………（12）

十二、附加说明…………………………………………………………………（12）

一、建立计量标准的目的

拟申请校准实验室认可，开展指示类量具的校准工作。

二、计量标准的工作原理及其组成

本标准装置工作原理：

光栅式指示表检定仪是利用光栅测长原理，把直线位移变成电信号，经转换电路，将脉冲信号进行记数和显示，并利用单片机进行数据处理，最后打印出检定数据和结果。

光栅式指示表检定仪包括光栅传感器（含三种夹具）、电子测控箱、计算机及软件。

其检定框图如下：

三、计量标准器及主要配套设备

计量标准器

名称

型号

测量范围

不确定度

或准确度等级

或最大允许误差

制造厂及

出厂编号

检定或

校准机构

检定周期或复校间隔

光栅式指示表检定仪

DS50K

0～50mm

全程误差≤3.0μm，回程误差≤0.5μm

北京德上

1931

上海计量院

1年

主要配套设备

四、计量标准的主要技术指标

光栅式指示表检定仪：

测量范围：

（0～50）mm

测量精度：

全程最大误差≤3.0μm；

回程误差≤0.5μm；

任意2mm内≤1.0μm；

任意10mm内≤2.0μm。

五、环境条件

序号

项目

要求

实际情况

结论

1

温度

（20±10）℃

（20±5）℃

符合要求

2

湿度

≤80%RH

≤80%RH

符合要求

3

5

6

六、计量标准的量值溯源和传递框图

上

级

计

量

标

准

本

公

司

计

量

标

准

工

作

计

量

器

具

七、计量标准的重复性试验

在重复性条件下，用本计量标准装置光栅式指示表检定仪测量一只稳定性良好，测量范围为（0~1）mm，分度值为0.001mm的数显式千分表，最大允许示值误差Δd=±0.003mm，在1mm的测量点上进行重复10次测量，得到测量列如下表所示：

次数

1

2

3

4

5

实测值（mm）

1.000

1.000

1.000

1.001

1.000

次数

6

7

8

9

10

实测值（mm）

1.000

1.000

1.001

1.000

1.000

平均值为

=1.0002mm

用贝塞尔公式算得观测值的实际标准差：

0.422μm

实际数据是在三次读数取平均值的情况下得到，故u=s/

=0.24μm小于测量结果不确定度评定中所采用的重复性数据

=0.298μm。

综上所述，本计量标准装置的测量重复性考核符合JJF1033-2008考核规范要求。

八、计量标准的稳定性考核

选定稳定性良好的一只数显式千分表，分辨力为0.001mm，测量范围（0～1）mm，最大允许示值误差Δd=±0.003mm，在1mm检测点每月用光栅式指示表检定仪进行10组测量，每组测量结果的平均值如下表所示：

计量

标准

名称

考核对象

允许

变化量

稳定性试验数据

校准指示类量具标准器组

光栅式指示表检定仪

1.0μm

日期

测量结果

变化量

结论

2010.6

1.000μm

1μm

其变化量未超过标准器的允许变化量，故合格

2010.7

1.000μm

2010.8

1.000μm

2010.9

1.001μm

日期

测量结果

变化量

结论

符合JJF1033-2008考核规范要求。

九、校准结果的测量不确定度评定

指示表示值误差测量结果的不确定度评定

1.适用范围：

本不确定度评定方法适用于指针式、数显式指示表。

2.依据标准：

依据JJG34-2008《指示表（指针式、数显式）》检定规程。

3.环境控制：

温度（20±10）℃；相对湿度45%RH～80%RH。

4.使用标准器：

采用电动型光栅式指示表检定仪进行校准。

它的主要技术指标如表1-1所示。

表1-1光栅式指示表检定仪主要技术指标

项目

各项参数

测量范围

（0~50）mm

示值分辨率

0.1μm

测量精度

任意2mm内≤1.0μm，

任意10mm内≤2.0μm，

全程最大误差≤3.0μm，

回程误差≤0.5μm，

5.校准方法：

依据JJG34-2008《指示表（指针式、数显式）》检定规程6.3.11，检定时，将指示表可靠地紧固在检定仪上，使测杆处于垂直向下或水平状态，对于指针式指示表，压缩测杆使指示表对“零”，对于数显式指示表，压缩测杆约0.1mm至0.2mm,将检定仪和指示表置“零”后开始检定，在测杆正行程方向上，选择相应的检定间隔进行检定直至全行程，继续压缩测杆10分度左右，再进行反向检定。

指示表的全量程示值误差由正行程内各受检点误差的最大值与最小值之差确定。

6．评定结果的使用

在满足上述校准条件下，一般均可采用本不确定度的评定方法给出相应的评定结果。

7．数学模型

现对分辨力为0.005mm量程为10mm的数显式指示表和分辨力0.001mm，量程为1mm的数显式指示表的示值误差测量结果不确定度进行分析：

根据JJG34-2008指示表的全量程示值误差为正行程内各受检点误差的最大值和最小值只差，即：

指示表各受检点的示值误差e：

式中：

——指示表示值误差，单位为mm；

——指示表的示值（标准条件下），单位为mm；

——检定仪的示值（标准条件下），单位为mm；

—分别为指示表和检定仪的膨胀系数；

Δtd，Δts—分别为指示表和检定仪偏离参考温度20℃的数值。

8.输入量的标准不确定度评定

对于指示表各受检点示值误差进行单独分析。

8.1测量重复性引入的标准不确定度分量u1

测量重复性，可以通过连续测量得到测量值，采用A类评定法评定：

在相同的条件下，对指示表（分辨力0.005mm）中的10mm点重复测量10次，得到一个测量列：

10.000mm、10.005mm、10.000mm、10.005mm、10.000mm、10.000mm、10.000mm、10.000mm、10.000mm、10.000mm，

其测量列平均值为：

=10.001mm

通过计算得到单次测量的实验标准差s=

=0.00211mm，

实际测量情况是在重复性条件下连续测量2次，以2次测量的平均值作为测量结果，则可以得到：

1.48μm

按同样的方法对分辨力为0.001mm，量程为1mm的数显式指示表进行实验标准偏差

0.422μm，实际测量情况是在重复性条件下连续测量2次，以2次测量的平均值作为测量结果，则可以得到：

0.298μm

8.2光栅式检定仪的示值误差引入的标准不确定度分量u2

根据检定仪的检定规程要求，示值误差在10mm范围内为不大于2μm，在任意1mm范围内为0.5μm，其分布为三角分布。

对于量程为10mm分度值为0.005mm的数显式指示表：

u2=2/

=0.82μm

对于量程为1mm分度值为0.001mm的数显式指示表：

u2=0.5/

=0.20μm

8.3指示表和检定仪的线膨胀系数引出的标准不确定度分量：

其界限为：

±2×10-6℃-1，按均匀分布，根据规程要求环境温度在t=（20±10）℃范围内，Δt=10℃，

对于分度值为0.005mm的指示表在10mm处：

u3=2×10-6/

=1.15×10-6（℃-1）

对于分度值为0.001mm的指示表在1mm处：

u3=2×10-6/

=0.012（℃-1）

8.4指示表和检定仪温度变化引出的标准不确定度分量：

温度变化引起的误差：

其中：

——检定点的示值

——材料的线膨胀系数，α=11.5×10-6/℃

——实际温度，依据规程要求，t=（20±10）℃

指示表和检定仪在相同状态下，温度变化以等概率分布，则其引起的不确定度分量为：

u4=Δ/

，假定它们之间的温差落在±1℃范围内，故：

对于分度值为0.005mm的数显式指示表在10mm处

u4=1/

=0.58℃

对于分度值为0.001mm的数显式指示表在1mm处

u4=1/

=0.58℃

9.合成标准不确定度的评定

9.1灵敏系数

根据数学模型

：

令

，

取

，

则

故其灵敏系数：

9.2标准不确定度汇总表

分度值为0.005mm的数显式指示表（L=10mm）的标准不确定度汇总于表4-1

表4-1标准不确定度汇总表

标准不确定度

u（xi）

不确定度

来源

标准不确定

度值

灵敏系数

ci

∣ci∣u（xi）

（μm）

u1

测量重复性

1.48μm

1

1.48

u2

检定仪的

示值误差

0.82μm

-1

0.82

u3

指示表和检定仪的线膨胀系数

1.15×10-6℃-1

LΔt

0.12

u4

指示表和检定仪的温度差

0.58℃

Lα

0.067

分度值为0.001mm的数显式指示表（L=1mm）的标准不确定度汇总于表4-2

表4-2标准不确定度汇总表

标准不确定度

u（xi）

不确定度

来源

标准不确定

度值

灵敏系数

ci

∣ci∣u（xi）

（μm）

u1

测量重复性

0.298μm

1

0.298

u2

检定仪的

示值误差

0.20μm

-1

0.20

u3

指示表和检定仪的线膨胀系数

1.15×10-6℃-1

LΔt

0.012

u4

指示表和检定仪的温度差

0.58℃

Lα

0.0067

9.3合成标准不确定度的计算

各引入标准不确定度分量之间相互独立，则合成标准不确定度如下：

指示表（分辨力为0.005mm，L=10mm）时：

uc=1.71μm

指示表（分辨力为0.001mm，L=1mm）时：

uc=0.36μm

10.扩展不确定度的评定

取k=2，则：

指示表（分辨力为0.005mm，L=10mm）时：

U=

·k·uc=

×2×1.71=4.8μm

指示表（分辨力为0.001mm，L=1mm）时：

U=

·k·uc=

×2×0.36=1.0μm

11.扩展不确定度表示

分辨力为0.005mm指示表在L=10mm处的示值误差扩展不确定度为U=4.8μm，k=2；

分辨力为0.001mm指示表在L=1mm处的示值误差扩展不确定度为U=1.0μm，k=2；

十、校准结果的验证

本计量标准中的光栅式指示表检定仪的测量不确定度验证采用传递比较验证法。

用本计量标准中的电动型光栅式指示表检定仪测量一只稳定性良好的数显式百分表，分辨力为0.005mm，测量范围（0~10）mm，最大允许示值误差Δd=±0.015mm，在5.00mm同一个测量点上进行测量，得到测量结果为y=5.005mm，其测量不确定度U=4.8μm，选3等标准量块对同一只数显式百分表5.000mm处进行重复测量得到的测量结果为y0=5.001mm，其测量不确定度U0=0.11μm

应满足|y-y0|≤

|5.005-5.001|×1000=4μm≤

=4.8μm

综上所述，本计量标准的测量不确定度验证符合考核规范要求。

十一、结论

本校准指示类量具标准装置满足指示类量具检定规程及JJF1033-2008《计量标准考核规范实施指南》中的技术要求，可以开展指示类量具的校准工作。

十二、附加说明