數(shù)碼測(cè)定儀測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

于雷 趙增寶

濰坊市計(jì)量測(cè)試所 山東濰坊 261061

1 測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)述

（1）測(cè)量依據(jù)：參照J(rèn)JG571-2004《讀數(shù)、測(cè)量顯微鏡》中的相關(guān)要求對(duì)數(shù)碼測(cè)定儀測(cè)量結(jié)果的不確定度進(jìn)行精確地測(cè)量。

（2）測(cè)量環(huán)境條件：為了盡可能降低溫度對(duì)測(cè)量精度造成的不利影響，需要將溫度控制在（20±5）℃的范圍內(nèi)，進(jìn)而為整個(gè)測(cè)量工作的順利開(kāi)展建立良好的基礎(chǔ)。

（3）測(cè)量設(shè)備：分度值為0.1mm的十字分劃板。

（4）被測(cè)對(duì)象：數(shù)碼測(cè)定儀

（5）測(cè)量方法：參照J(rèn)JG571-2004《讀數(shù)、測(cè)量顯微鏡》，確定數(shù)碼測(cè)定儀校準(zhǔn)方法，如下所示：校準(zhǔn)前，需要確保數(shù)碼測(cè)定儀處于良好的工作狀態(tài)，這就要對(duì)儀器的外觀、各部分相互作用及光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，確保其各移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)部位應(yīng)靈活，無(wú)過(guò)松、過(guò)緊及滯澀急跳現(xiàn)象，對(duì)于存在問(wèn)題的部位，要采取有效的應(yīng)對(duì)措施，及時(shí)消除問(wèn)題，為校準(zhǔn)工作的順利進(jìn)行提供可靠保障[1]。同時(shí)，視場(chǎng)內(nèi)應(yīng)照明均勻、成像清晰、無(wú)影響測(cè)量的霉斑、陰影、色差、像場(chǎng)彎曲等因素，如果存在上述缺陷就會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成非常嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致測(cè)量誤差過(guò)大無(wú)法用于實(shí)際的測(cè)量工作。攝像功能的顯示屏視場(chǎng)內(nèi)應(yīng)潔凈、亮度均勻、無(wú)影響觀察的陰影、斑點(diǎn)、反射光斑等因素[2-3]。

在工作臺(tái)上放置分度值為0.1mm的十字分劃板，調(diào)焦至成像系統(tǒng)視場(chǎng)清晰，移動(dòng)工作臺(tái)或移動(dòng)十字分劃板，調(diào)整視野范圍內(nèi)的十字分劃板的刻線方向與成像系統(tǒng)標(biāo)尺刻線平行[4]。用系統(tǒng)自帶的線性測(cè)長(zhǎng)功能，對(duì)成像系統(tǒng)中十字分劃板進(jìn)行測(cè)量，用成像系統(tǒng)的零刻線對(duì)準(zhǔn)十字分劃板零刻度線，移動(dòng)成像系統(tǒng)的終端刻線終點(diǎn)與十字分劃板的刻線處重合一致，在成像系統(tǒng)標(biāo)尺上直接讀出儀器實(shí)測(cè)值。按照公式（1）計(jì)算數(shù)碼測(cè)定儀的示值誤差。數(shù)碼測(cè)定儀的示值誤差測(cè)量需在成像系統(tǒng)標(biāo)尺全長(zhǎng)范圍，內(nèi)均勻分布的5點(diǎn)進(jìn)行，取最大誤差值作為校準(zhǔn)結(jié)果[5]。

2 數(shù)學(xué)模型

式中：?L-各點(diǎn)的示值誤差；

Li-各檢測(cè)點(diǎn)在儀器上的讀數(shù)值；

L0-十字分劃板各檢測(cè)點(diǎn)的實(shí)際值；

3 各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

不確定度評(píng)定——不確定度分量的說(shuō)明及計(jì)算

3.1 十字分劃板引入的不確定度分量（B類評(píng)定）

根據(jù)十字分劃板的校準(zhǔn)證書，二等線紋尺的測(cè)量不確定度為，包含因子k=2，標(biāo)準(zhǔn)線紋尺引起的不確定度分量為

3.2 測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量（A類評(píng)定）

測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量即以瞄準(zhǔn)、讀數(shù)Li——計(jì)算（Li-L0）作為一個(gè)測(cè)量循環(huán)，對(duì)十字分劃板5mm點(diǎn)進(jìn)行10組測(cè)量，得到如下測(cè)量結(jié)果：5.01、5.01、5.01、5.01、5.01、5.02、5.02、5.02、5.02、5.02利用貝塞爾公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差得到s=5.3μm，則

3.3 溫度誤差引入的不確定度分量（B類評(píng)定）

儀器證書中無(wú)膨脹系數(shù)，故忽略。

3.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度：

3.5 不確定度概算匯總表

不確定度概算匯總見(jiàn)表1。

表1 不確定度概算匯總表

4 結(jié)語(yǔ)

依據(jù)上述的校準(zhǔn)方法，進(jìn)行綜合性的評(píng)定分析，數(shù)碼測(cè)定儀示值誤差測(cè)量的不確定度計(jì)算如下所示：

通過(guò)上述的分析計(jì)算能夠得到，數(shù)碼測(cè)定儀在工作過(guò)程中的不確定度主要是由十字分劃板引入的不確定度分量和測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量構(gòu)成的，在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中要對(duì)這兩者予以充分的關(guān)注，并采取有針對(duì)性的控制措施，盡可能降低其對(duì)數(shù)碼測(cè)定儀測(cè)定結(jié)果所造成的不利影響，進(jìn)而確保數(shù)碼測(cè)定儀的測(cè)定結(jié)果具有足夠的精度。