2mm分划板的刻线间隔误差测量不确定度分析

张宁 王穆涵

【摘要】光学仪器检具是用来对光学仪器进行检定或校准的标准器具，它主要由直尺、标准角尺（刀口直角尺、四方铁）、十字线校对杆、大小锥体心轴、标准心轴、三珠工作台、2 mm分划板、玻璃比例尺、平面平晶和平行平晶等组成，广泛地应用于各计量检测单位、大型工厂的检测部门。通过这些光学仪器检具对光学仪器进行检定或校准，可以确保光学仪器工作测量的准确性，进一步保证生产安全。

【关键词】光学仪器检具；2 mm分划板；不确定度

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.02.011

Uncertainty Analysis of Measuring Error of Reticle lnterval of 2 mm Retracting Plate

ZHANG Ning1，WANG Muhan2

（1.Liaoning Institute of Measurement，Shenyang 110004，China；2.Fushun Institute of Technology Innovation，Fushun 113006，China）

Abstract：Optical instrument inspection fixture is a standard instrument used to verify or calibrate optical instruments. It is mainly composed of ruler，standard angle ruler（knife edge square ruler， square iron），cross line calibration rod，large and small cone mandrel，standard mandrel，three bead worktable，2 mm dividing plate，glass scale，plane flat crystal and parallel flat crystal. It is widely used in various measurement and testing units，large factories and other testing departments. The optical instruments are verified or calibrated through these optical instrument inspection tools to ensure the accuracy of their work measurement and the production safety of the people.

Key words：optical instrument fixture；2 mm reticle；uncertainty

1概述

分划板是一类在表面刻蚀有精密分划线的玻璃平板，插入光学系统的成像面或中间像面上作为观测基准。这些分划线的精度要求极高，任何瑕疵都可能影响观测结果。分划线由十字、点、圆环、刻度等组合而成，现在主要应用于显微镜、望远镜、枪瞄、大地测量等需要进行测量校准的光学仪器中。2 mm分划板用于校准工具显微镜物镜的放大倍数，外形如图1所示。

本文通过对2 mm分划板刻线间隔误差测量结果的不确定度进行概算，以JJF 1130—2005《几何量测量设备校准中的不确定度评定指南》为判别依据，判断是否满足U≤UT这个条件，以此确认本文关于2 mm分划板刻线间隔误差的检测原理、检测方法、技术条件和测量工程等方面的内容是否具有科学性、经济性及可行性。

2测量任务和目标不确定度

2.1测量任务

在满足相关要求的测量条件下，利用经过确认的测量方法和测量程序开展2 mm分划板刻线间隔误差的测量工作。

2.2测量任务目标不确定度UT

根据JJF 1094—2002《测量仪器特性评定》中5.3.1.4的规定，评定2 mm分划板刻线间隔误差的扩展不确定度U（k=2）与其最大允许误差的绝对值MPEV之比不应大于1∶3，即：

3測量原理、测量方法、测量过程及相应条件要求

3.1测量原理

用电感测微仪和三等量块，以比较方法进行校准。

3.2测量方法

2 mm分划板刻线间隔误差是用电感测微仪和三等量块以比较方法进行校准的。测量时，将电感测微仪固定在仪器基座上或安装到主显微镜上，将三珠定位块或杆安装在纵向滑板金属工作台上或顶针座上，调整电感测微仪，使其测量轴线平行于滑板移动方向，并通过三珠工作台的中心位置把2 mm分划板放置在显微镜玻璃工作台上，调整划分板，使其零线与测微仪目镜的米字线竖线对准，按度数装置进行读数。依次将相应尺寸的量块或组合量块放入电感测微仪的测量头与三珠定位块之间，并将读数装置的示值处于测量点位置，用电感测微仪测量读数。

3.3测量程序

用电感测微仪和量块校准2 mm分划板刻线间隔误差。量块是校准的主标准器，将分度值为0.1μm的电感式测微仪用表架安装在主显微镜上，将三珠定位块安装在顶针座上。

3.4测量条件

量块经检定符合JJG 146—2011《量块》的要求。校准室的温度为（20±1）℃，且每小时温度变化应不大于2℃。校准前，光学仪器检具和校准用标准器具等温平衡时间不少于2 h。

4数学模型

5标准不确定度分量的来源和说明

标准不确定度分量的来源和说明见表1。

6标准不确定度分量的说明和计算

6.1被检仪器对线误差引起的标准不确定度分量评定u （ Lm）

6.2.2电感测微仪示值误差引入的不确定度分量u2（ a）

根据JJG 396—2002《电感测微仪》的内容得知，当测量范围为10μm时，相应示值误差为0.08μm，可以认为其在半宽区间内为均匀分布，则：

8不确定度概算汇总

不确定度概算汇总见表2。

9不确定度概算讨论

【参考文献】

[1]测量仪器特性评定：JJF 1094—2002[S].

[2]几何量测量设备校准中的不确定度评定指南：JJF 1130—2005[S].

[3]测量不确定度评定与表示：JJF 1059.1—2012[S].

【作者简介】

张宁，男，1973年出生，教授级高级工程师，研究方向为计量检测及相关技术。

王穆涵，男，1978年出生，高级工程师，研究方向為计量检测及相关技术。

（编辑：李加鹏）