焦度计量值比对及测量结果的不确定度评定

(宿迁市计量测试所 江苏 宿迁 223800)

焦度计量值比对及测量结果的不确定度评定

刘小谜

(宿迁市计量测试所江苏宿迁223800)

本文详细叙述了焦度计量值比对的方法，过程和结果，并给出了不确定度分析报告。通过此次省院组织的焦度计量值比对活动，我所检定技术人员加深了对焦度计检定规程的理解，获得了省院的确认和同行间的互信互认。

焦度计；量值比对；测量结果不确定度；评定

一、引言

量值比对是在规定条件下，对相同准确度等级或者规定不确定度范围内的同种测量仪器复现的量值之间比较的过程。通常是两个或两个以上实验室，在一定时间范围内，按照预先规定的条件，测量同一个性能稳定的传递标准，通过分析测量结果的量值，确定量值的一致程度，确定该实验室的测量结果是否在规定的范围内，从而判断该实验室量值传递的准确性的活动。通过比对，可使同行间检定技术水平达到互信与互认的目的。

二、焦度计量值比对方法

比对项目采用JJG580-2005《焦度计检定规程》规定的对自动对焦原理的焦度计进行测量的方法进行，每个测量点的测量次数10次，分别对球镜度标称值+15.00m-1、-5.00m-1、-10.00m-1、-20.00m-1，棱镜度标称值5.00cm/m，柱镜度标称值-1.5m-1等六个测量点进行测量，最后依据测试数据给出测量结果的不确定度评定报告。

三、焦度计顶焦度测量不确定度评定(球镜度标称值-5.00m-1)

由于各测量点的测量不确定度评定方法比较一致，本文仅以球镜度标称值-5.00m-1测量点为例详述不确定度评定的过程，其他测量点不再一一列举。

(一)概述

1.比对依据：JJG 580-2005《焦度计检定规程》。

2.环境条件：温度：24℃，相对温度：52%。

3.测量标准：眼镜片用顶焦度标准镜片，型号：FL/FC，测量范围：球镜片：(-25～+25)m-1；棱镜片：(2～20)cm/m；柱镜片：±1.5m-1，制造单位：中国计量科学研究院。

4.被测对象：自动焦度计，型号：CL-2800

5.试验方法：比对项目采用JJG 580-2005《焦度计检定规程》规定的对自动对焦原理的焦度计进行测量的方法进行，每个测量点的测量次数为10次。

(二)数学模型

依据JJG 580-2005《焦度计检定规程》，用顶焦度标准镜片对自动对焦原理的焦度计进行计量检定，并给出被检焦度计各检定点的顶焦度修正值。

首先建立顶焦度修正值c的数学模型：c=Φ-d

式中：c为被检焦度计的顶焦度修正值；Φ为顶焦度标准镜片的标准值；d为被检焦度计的实际测量值。

(三)各分量标准不确定度的评定

1.顶焦度标准值Φ的测量不确定度

由顶焦度标准镜片引起的不确定度，属B类评定。经由上一级计量基准传递的顶焦度标准镜片的测量不确定度规定为(0.02～0.03)m-1(k=3),因此，顶焦度标准镜片的标准不确定度为0.03m-1/3=0.01m-1。则：u1=u(Φ)=0.01m-1

2.实际测量值d的测量不确定度

(1)A类评定：由于人员操作、温度湿度变化、供电电源电压不稳、外界杂光对焦度计造成干扰、镜片支座内的灰尘对焦度计的光学系统产生影响等等因素会引起顶焦度测量的误差。

本次比对中，用-5.00m-1球镜标准镜片进行十次重复性测量，分别得到：-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。

利用贝塞尔公式计算单次测量的实验标准差(n=10)，得到：

则平均值的实验标准差为：

则：u(dA)=0.000m-1

(2)B类评定：B类标准不确定度由一个认定的或假定的概率密度函数得到。进行B类评定的主要分量有：

①由仪器自身的原理和结构引起的不确定度

当自动焦度计的数显分辨力为δ=0.01m-1时，其均匀分布的区间为：[-δ/2，+δ/2]

由此可得到自动焦度计的分辨力引起的标准不确定度为：

则：u(dB1)=0.003m-1

②由“+/-”转换模式的非线性变化引起的不确定度

则：u(dB2)=0.009m-1

综上所述，得到焦度计实际测量值d的测量不确定度为：

=0.009m-1

则：u2=u(d)=0.009m-1

(四)标准不确定度分量一览表

标准不确定分量不确定度来源标准不确定度u(Φ)顶焦度标准值0.010m-1u(dA)u(dB1)u(dB2)实际测量值0.000m-10.003m-10.009m-1

(五)合成标准不确定度

以上不确定度分量相互独立，故合成标准不确定度uc为：

=0.013m-1

(六)扩展不确定度

由于U=kuc，取k=2。

则：U=2×0.013m-1≈0.03m-1(k=2)

(七)评定结果

根据上述的分析和评定过程，得到被检自动焦度计在-5.00m-1处的顶焦度修正值c的测量扩展不确定度为0.03m-1。

四、结束语

本次焦度计量值比对，我所检定技术人员在原始记录的填写、检定数据的计算与处理、不确定度评定等项目上都成功达标，在每个实验点上，测量结果与参考值之差均在合理的预期之内，得到了满意的比对结果，获得了主导实验室的确认和同行间的互信互认。

[1]国家质量检验检疫局.焦度计检定规程(JJG580-2005).北京：中国计量出版社.2005

[2]国家质量检验检疫局.测量不确定度评定与表示(JJF 1059.1-2012).北京：中国计量出版社.2012

[3]江苏省光学计量技术委员会.焦度计量值比对工作总结报告.2017