大量程百分表全程示值误差测量结果的不确定度评定

刘育金

(赤峰市产品质量计量检测所， 内蒙古 赤峰)

大量程百分表全程示值误差测量结果的不确定度评定

刘育金

(赤峰市产品质量计量检测所， 内蒙古 赤峰)

光栅式指示表检定仪可以用来检定百分表、大量程百分表、千分表等指示量具的示值误差，其利用光栅测长的原理,把直线位移变成电信号,经接口电路(前置放大、分相、整形、电子细分),将正弦波信号变为电脉冲,并利用计算机进行记数和数据处理,实现全自动检定。文章分析和计算了影响示值误差测量结果的各不确定度分量，确定了扩展不确定度，为检定大量程百分表提供了可靠的依据。

大量程百分表不确定度评定

1 概述

(1)测量方法：JJG379-2009《大量程百分表》。

(2)环境条件：温度(20±8)℃，每小时温度变化不大于1℃，湿度不大于80%RH。

(3)测量标准：(0～50)光栅式指示表检定仪，全程最大误差不大于3.0μm。

(4)被测对象：50mm大量程百分表。

(5)测量过程：将光栅式指示表检定仪和百分表分别对好零位，(0～10)mm范围内示值误差是在正行程的方向上每隔0.2mm测量一点，在(10～50)mm范围内示值误差是在正行程的方向上每隔2mm测量一点。检定仪移动规定分度后，在百分表上读取各点相应的误差值，直到工作行程的终点，计算示值误差。各受检点示值误差由标准器和受检表示值之差确定，全量程示值误差为各受检点正行程得到的最大误差与最小误差之差。

2 数学模型

式中：e为百分表示值误差；Li为百分表的示值；Ls为光栅式指示表检定仪的示值。

3 输入量的标准不确定度评定

(1)测量重复性引入的标准不确定度分量u1该分量可以通过连续测量得到测量列，采用A类方法评定。选取百分表示值10mm为测量点，连续测量10次，得到测量列10.008mm，10.008mm，10.007mm，10.008mm，10.008mm，10.008mm，10.007mm，10.008mm，10.009mm，10.008mm，平均值为10.0079mm。

因此测量重复性引入的标准不确定度分量为u1=0.57μm。

(2)百分表与检定仪之间的温度差引入的标准不确定度分量u2百分表与检定仪之间的温度差δ，以等概率落在±1℃范围内，按矩形分布取分布因子b=0.6，线膨胀系数假定为α=11.5×10-5℃-1，受检点L=50mm，则百分表与检定仪之间的温度差引入的标准不确定度为

(3)检定仪测杆测量面与旋转轴垂直度引入的标准不确定度分量u3百分表测头和检定仪测杆测量面接触点，对旋转轴的偏离ΔR由百分表座与检定仪测杆的同轴度ΔR1和百分表装夹倾斜引起的偏离ΔR2之和，即ΔR=ΔR1+ΔR2。因ΔR1=0.10mm，ΔR2=L·sinθ。根据规程要求θ=±0.002rad，又因θ值很小，sinθ≈θ=0.002rad，L=50mm，检定仪测杆测量成与旋转轴垂直度S为0.0003rad，则：

假设为均匀分布，故测杆测量面与旋转轴垂直度引入的标准不确定度为0.035μm。

(4)测力变化引入的标准不确定度分量u4百分表与检定仪的接触为球面对平面接触，测力引起的变形量δ为：

式中：k为系数，检定仪的测杆为硬质合金，百分表测头材料为

钢，k=1.5×9.8-(2/3)μm·(mm)1/3·(N)-2/3；p为测力值，

p=1.0N；d为测头直径，d=2.5mm。

由此Δδ=0.08μm，假设均匀分布，测力变化引入的标准不确定度为

(5)检定仪引入的标准不确定度分量u5由说明书，检定仪量程范围内全程最大误差不大于3.0μm。按均匀分布，检定仪引入的标准不确定度分量为

4 不确定度汇总表

5 合成不确定度的计算

由于各标准不确定度分量之间不存在值得考虑的相关性，合成标准不确定度为：

6 扩展不确定度的计算

取k=2，则检定大量程指示表全程示值误差测量结果的扩展不确定度为：

7 测量不确定度报告

检定大量程指示表全程示值误差测量结果的扩展不确定度为：U=3.7μm，k=2。