氣動測量儀示值誤差校準結果不確定度評定

王一寧 段孟雨 馬睿 杜一民

【摘要】 本文介紹了用氣動量儀檢定儀測量電子柱式啟動測量儀的不確定度評定方法，為以后評定氣動測量儀的不確定度提供參考。

【關鍵詞】 氣動測量儀;氣動量儀檢定儀;不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.04.013

Evaluation of Uncertainty in Calibration Results of Pneumatic Measuring Instrument Indication Error

WANG Yi-ning，DUAN Meng-yu，MA Rui，DU Yi-min

（Liaoning Institute of Measurement，Shenyang 110004，China）

Abstract： This article introduces the method of evaluating the uncertainty of the electronic column start-up measuring instrument with the pneumatic measuring instrument verifier，which provides a reference for evaluating the uncertainty of the pneumatic measuring instrument in the future.

Key words： pneumatic measuring instrument for micrometers;pneumatic measuring instrument verifier;uncertainty

1 概述

1）測量依據(jù)：JJG 356-2004《氣動測量儀》檢定規(guī)程。2）環(huán)境條件：溫度：（20±5） ℃，室內溫度變化不超過1 ℃/h。3）計量標準：氣動量儀檢定儀、1 mm定位量塊。4）被測對象：測量范圍為100 μm，分度值為1 μm的電子柱式氣動量測量儀。5）測量方法：將傳感器固定在氣動量儀檢定儀支架上，調整噴嘴和量塊的間隙使氣動測量儀顯示為零，然后按檢定規(guī)程依次逐點檢定。

2 建立測量模型，列出不確定度傳播率

[Δi=li-ls+L×Δt×δα+L×α×δt]

式中：[Δi]為示值誤差;[li]為受檢點的標稱值;[ls]為氣動量儀檢定儀讀數(shù)值;L為定位量塊標稱值。列出不確定度傳播率。

考慮各分量彼此獨立，則不確定度傳播率：

[u2c=u2（Δi）=i=1nci2u2（xi）]

靈敏系數(shù)[ci]為：[c1=?Δi?li=1];[c2=?Δi?ls=-1];

[c3=?Δi?δα=L×Δt];[c4=?Δi?δt=L×α]

3 標準不確定度的來源及評定

3.1 測量時引入的不確定度[u（li）]

3.1.1 測量重復性引入的不確定度分量[u1（li）]

對標稱值為30μm的點重復測量10次，數(shù)據(jù)如表1所示。

根據(jù)貝塞爾公式得：[s（xi）=0.18] μm，由于實際測量中只測量一次，則：

[u1（li）=s（xi）=s（xi）=0.18] μm

3.1.2 氣動量儀分辨力引入的標準不確定度分量[u2（li）]

由于標尺顯示的測量儀器，其分辨力為分度值的一半，則由于分辨力引入的不確定度為：

[u2（li）=12×23=0.144] μm

由于重復測量時，分辨力引入的不確定度已經(jīng)包含在重復測量中，且測量重復性引入的標準不確定度大于分辨力引入的標準不確定度，為避免重復計算，測量時引入的不確定度[u（li）]為：

[u（li）=0.18] μm

3.2 氣動量儀檢定儀引入的不確定度分量[u（ls）]

根據(jù)JJG 525-2014《斜塊式測微儀檢定器》可知氣動量儀檢定器的最大允許誤差為MPE：0.8 μm，按B類評定，服從均勻分布，則：

[u（ls）=0.823=0.23] μm

3.3 氣動量儀檢定儀與定位量塊間膨脹系數(shù)差引入的不確定度分量[u3]

取檢定儀與量塊的線膨脹系數(shù)均為α=（11.5±1）×10-6 ℃-1，線膨脹系數(shù)差的界限為±2×10-6 ℃-1，服從三角分布，k=[6]，則：

[u3=2×10-6 ℃-1/6=0.816×10-6 ℃-1]

3.4 氣動量儀檢定儀和定位量塊間的溫度差引入的不確定度[u4]

檢定儀和量塊間有一定的溫度差存在，并以等概率落于估計區(qū)間為（-0.5～+0.5） ℃內，k=[3]，則：

[u4=0.5 ℃/3=0.29 ℃]

由于定位量塊不參與實際測量，所以不考慮定位量塊中心長度偏差引入的不確定度。

4 標準不確定度分量表

5 合成標準不確定度[uc]

[uc=i=1nci2u2（xi）=c21u2（li）+c22u2（ls）+c23u23+c24u24??? =0.182+0.232+0.0042+0.0032=0.3 μm]

6 擴展不確定度

U=k×uc，取k=2，則：U=2×0.3=0.6 μm，k=2。

7 結語

本文介紹的不確定度評定方法，同樣適用于以氣動量儀檢定儀為主標準器檢定浮標式氣動測量儀示值誤（極）差的測量結果的不確定度評定。

【參考文獻】

[1]??? 測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1-2012[S].

[2]??? 氣動測量儀：JJG 356-2004[S].

【作者簡介】

王一寧（1991-），男，學士，研究方向為幾何量的端度領域。

段孟雨（1993-），男，學士，研究方向為幾何量的計量檢測。

馬睿（1994-），男，學士，研究方向為幾何量的計量檢測。

杜一民（1993-），男，碩士，研究幾何量的計量檢測。