焦度计检定时测量不确定度的分析

刘燕萍 许小兰

1.汉川市公共检验检测中心 湖北孝感 431600

2.汉川市计量检定测试所 湖北孝感 431600

3.武汉大学城市设计学院 湖北武汉 430072

1 简析焦度计

1.1 焦度计的定义

焦度计是用来检测镜片以及配装眼镜整体质量的重要测量仪器，其主要是用来测量包括角膜接触镜片在内所有眼镜片的顶焦度和棱镜度，以此来确定镜片的光学中心和轴位方向，并在未切边镜片上打印标记，以此来检查镜架和镜片之间是否正确安装达到完全吻合程度的一种光学仪器，因此其被广泛应用在医院、眼镜店、学校、各检测机构等。

1.2 焦度计的分类

焦度计根据显示方式和工作原理的不同可以分为连续与数字显示式和自动对焦与调焦成像原理不同的类型，根据调焦原理观察方式的不同又可分为目视式和投影式两种类型。其中自动对焦原理的焦度计主要是利用光电转换系统、微机数据处理等系统，具有操作简单、体积小、重量轻、原理先进、性能稳定可靠并且分辨力高的优点，而调焦成像原理的焦度计在进行测量前需要手动进行必要的调节，以此确保零点的归位，但在实际操作过程中经常受到人眼分辨力、光学系统成像以及操作人员综合素质等各类因素的影响，因此会导致误差的出现。

2 测量不确定度分析

2.1 简析测量不确定度

测量不确定度具有严密性、针对性、选择性以及与测量误差异同的特点，其可以反映出人们在对被测量值准确认识方面的不足，在评定方式上分为A类和B类评定两种。要对焦度计检定时测量的不确定度进行分析，就需要根据JJG580-2005《焦度计检定规程》等测量依据，明确测量所用的仪器以及测量范围，严格控制测量的温度和相对湿度等物理条件，建立相关的数学模型，以此确保测量过程中的操作正确性和结果有效性[1]。

2.2 建立数学模型

操作人员在对其进行测量时要严格按照国家的相关规定，采用自动对焦原理的顶焦度标准镜片进行计量检定，并建立相关的顶焦度修正值的数学模型。其中要包含顶焦度标准镜片的标准值、被检焦度计的顶焦度修正值以及被检焦度计的实际测量值，然后根据计算得出实验标准差和灵敏系数。

2.3 分量标准、合成标准以及扩展的不确定度

根据顶焦度标准镜片引起的不确定度，按照相关规定经由上一级计量标准传递的顶焦度标准镜片标准值的扩展不确定度，然后采用B类标准对其进行更加深层次的评定，从而得出顶焦度标准镜片的标准不确定度。根据实验数据证明，在正常工作状态下的按照规定重复条件进行测量的焦度计得到的顶焦度发散区间有限，利用贝塞尔公式可以得到单次测量实验标准差，然后采用柱镜符号模式转换可以引起顶焦度测量值的非线性变化，经过相关的数据处理和分析，可以明确焦度计实际测量值的测量不确定性。根据不确定度分量之间的相互独立关系，我们可以进一步得出合成标准不确定度和扩展的不确定度，并能够尽量保证测量结果的科学合理[2]。

2.4 结果的评定

最后，得到被检自动焦度计的顶焦度修正值，并且可以将其结果与相关规定中的要求进行对比分析，可以明确得知该结果是否完全符合相关标准的规定。

3 使用焦度计的注意事项

3.1 仪器摆放

焦度计属于精确的光学仪器，需要将其摆放在水平牢固的操作台面上，并且在挪动焦度计的时候需要做到轻拿轻放，避免因频繁搬移等人为因素带来的仪器损坏；检查焦度计的所有操作部位准确完好，其刻线要均匀、数字要清晰，确保显示屏的清晰度；还需注意焦度计需要摆放在光线较弱的测量区域，准备好遮光帘等设施，避免因阳光直射影响到焦度计的光波波长，从而影响测量数值。

3.2 仪器操作

在对焦度计进行操作时，相关操作人员要具有较高的综合素质，首先能够确保实验操作环境干净整洁，检查无明显水汽或者霉斑，避免灰尘、手印等对其测量结果产生影响；检查打点器尖端墨水是否适量；仪器通电之后对其进行预热处理；调整仪器的滑动鼻托架到最左端，然后取下防尘帽，开始进行测量。正确放置被测镜片，确保镜片表面顶点与仪器镜片支撑圈充分接触，并且镜片支架要与眼镜视线保持平行，确保眼镜处于水平状态，避免测量数值出现较大偏差；用镜片支架固定好被测镜片后，准确定位，然后要缓慢移动镜片使被测镜片的十字标记朝着中心移动，当两者完全重合之后可以开始读取数字，该数字即为镜片的顶焦度值；重复此动作三次，并记录得到的三组数字，最后取其平均值[3]。

3.3 内部参数设置

国家明确规定强调，二级焦计度的读数分辨力至少应为0．12D，但随着当前眼镜行业内部之间的竞争压力不断加大，部分企业为了提高自身的竞争力，都在使用高精度的自动对焦焦度计，并将其内部参数设置为0．12D或者更高的0．01D，以更高的标准来吸引消费者，确保消费者的用眼安全。

3.4 后期维护

焦度计属于高精准度的光学仪器，其各个组成部分应当灵活协调，但是在经过长时间的使用之后，焦度计会出现打点器位置移动或者镜片支架过度磨损的情况，从而导致光学中心超差影响焦度计检定测量的准确度，因此，焦度计除了按照《中华人民共和国计量法》第九条规定实行强制检定外，操作人员需要定期对其进行维护保养，调节垂直方向上的螺丝、更换支座测帽或者返厂检修，定点定期送法定计量技术机构检定，以确保检测结果的准确可靠。

4 总结

焦度计在日常操作使用过程中由于各种因素的影响难免会出现一些故障或者误差，影响测量的准确度，因此相关的操作人员要不断提高自身的综合素质，明确国家相关规定和要求，严格规范自身的操作流程，熟练掌握操作技巧，确保焦度计测量结果的准确性。