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1 引言
百分表是利用齿条与齿轮或杠杆与齿轮转动,将测杆的直线位移转变为指针角位移的计量器具。其主要用途是用来测量工件的尺寸、几何形状误差和位置误差等机械测量,如圆度、圆跳动、平面度、平行度、直线度等,或用来调整加工工件装夹位置的偏差,也可用来作为检验装置和专用仪器的读书装置。由于其结构较简单,使用方便,因此,百分表已经成为机械行业的各个领域使用最广泛的计量器具之一。
2013年以辽宁省质量技术监督局计量处为组织单位,以辽宁省计量科学研究院为主导实验室,组织了辽宁省内市级计量技术机构的百分表比对工作。本次比对的参比实验室是我省13个市级计量技术机构,比对分为两组同时进行,每组实验室完成后,将样品返回实验室,再传递到下一实验室。
比对样品分为A、B两组,分别测量百分表的示值误差、任意1mm误差、回程误差。测量方法依据JJG34-2008《指示表(百分表和千分表)》检定规程。
2 各参比实验室的比对数据
各参比实验室的比对数据见表1、表2。其中:Δ1表示全程误差的测量结果;Δ2表示任意1mm误差的测量结果;Δ3表示回程误差的测量结果;U表示测量结果的扩展不确定度(k=2);[En=Yji-Yrik?ui],式中[ui]表示第i个点上[Yji]-[Yri]的标准不确定度;[Yji]表示第i个测量点参比结果;[Yri]表示第i个测量点参考值;ref代表主导实验室参考值。
表1 A组各参比实验室的比对数据
3 测量不确定度分析
(1)数学模型
[e][=Ld-Ls+Ld?ad?Δtd-Ls?as?Δts]
式中:[Ld]——指示表的示值(20℃条件下);[Ls]——检定仪的示值(20℃条件下);[ad]——分别为指示表和检定仪的热膨胀系数;[Δtd]、[Δts]——分别为指示表和检定仪偏离温度20℃时的数值。
(2)不确定度传播律
[u2(e)][=c12u2(Ld)+c22u2(Ls)+c32u2(δa)+c42u2(δt)]
(3)灵敏系数
[c1=?e/?Ld=1],[c2=?e/?Ls=-1]
[c3=?e/?δa=L?Δt],[c4=?e/?δt=L?a]
(4)标准不确定度来源
标准不确定度来源主要由以下几个不确定度分项组成:
①测量重复性引入的不确定度[u(Ld)];
②光栅式指示表检定仪示值误差引起的不确定度[u(Ls)];
③指示表和检定仪线膨胀系数给出的不确定度分量[u(δa)];
④指示表和检定仪温度差给出的不确定度分量[u(δt)];
(5)合成标准不确定度
[uc(e)][=u2(Ld)+u2(Ls)+u2(δa)+u2(δt)]
扩展不确定度:[U=k×uc](式中k为包含因子,取k=2)
4 总结
通过对百分表测量结果的对比和分析,可以反映出各参比实验室在测量百分表方面的综合能力及存在的问题。通过分析表1、表2,可以看出各参比实验室的测量结果相差较大,不确定度也相差较大,从不确定度值中可以反映出各参比实验室对自己提供结果的可信程度。
从表1、表2中看出各参比实验室的En值相差较大,但是En值并不表明哪个实验室的结果最接近参考值,它只表明其测量结果是否符合对实验室要求的不确定度。对于一个结果,可以接受的一个En值应在-1到+1之间,即[En]≤1。
本次比对的所有En值分布在-0.9~0.8之间,说明辽宁省内各市级技术机构的实验室的En值均为满意。但对于同一测量结果其各个实验室En值之差最大为1.5,说明各实验室测量结果之间存在差异。
百分表是利用齿条与齿轮或杠杆与齿轮转动,将测杆的直线位移转变为指针角位移的计量器具。其主要用途是用来测量工件的尺寸、几何形状误差和位置误差等机械测量,如圆度、圆跳动、平面度、平行度、直线度等,或用来调整加工工件装夹位置的偏差,也可用来作为检验装置和专用仪器的读书装置。由于其结构较简单,使用方便,因此,百分表已经成为机械行业的各个领域使用最广泛的计量器具之一。
2013年以辽宁省质量技术监督局计量处为组织单位,以辽宁省计量科学研究院为主导实验室,组织了辽宁省内市级计量技术机构的百分表比对工作。本次比对的参比实验室是我省13个市级计量技术机构,比对分为两组同时进行,每组实验室完成后,将样品返回实验室,再传递到下一实验室。
比对样品分为A、B两组,分别测量百分表的示值误差、任意1mm误差、回程误差。测量方法依据JJG34-2008《指示表(百分表和千分表)》检定规程。
2 各参比实验室的比对数据
各参比实验室的比对数据见表1、表2。其中:Δ1表示全程误差的测量结果;Δ2表示任意1mm误差的测量结果;Δ3表示回程误差的测量结果;U表示测量结果的扩展不确定度(k=2);[En=Yji-Yrik?ui],式中[ui]表示第i个点上[Yji]-[Yri]的标准不确定度;[Yji]表示第i个测量点参比结果;[Yri]表示第i个测量点参考值;ref代表主导实验室参考值。
表1 A组各参比实验室的比对数据
3 测量不确定度分析
(1)数学模型
[e][=Ld-Ls+Ld?ad?Δtd-Ls?as?Δts]
式中:[Ld]——指示表的示值(20℃条件下);[Ls]——检定仪的示值(20℃条件下);[ad]——分别为指示表和检定仪的热膨胀系数;[Δtd]、[Δts]——分别为指示表和检定仪偏离温度20℃时的数值。
(2)不确定度传播律
[u2(e)][=c12u2(Ld)+c22u2(Ls)+c32u2(δa)+c42u2(δt)]
(3)灵敏系数
[c1=?e/?Ld=1],[c2=?e/?Ls=-1]
[c3=?e/?δa=L?Δt],[c4=?e/?δt=L?a]
(4)标准不确定度来源
标准不确定度来源主要由以下几个不确定度分项组成:
①测量重复性引入的不确定度[u(Ld)];
②光栅式指示表检定仪示值误差引起的不确定度[u(Ls)];
③指示表和检定仪线膨胀系数给出的不确定度分量[u(δa)];
④指示表和检定仪温度差给出的不确定度分量[u(δt)];
(5)合成标准不确定度
[uc(e)][=u2(Ld)+u2(Ls)+u2(δa)+u2(δt)]
扩展不确定度:[U=k×uc](式中k为包含因子,取k=2)
4 总结
通过对百分表测量结果的对比和分析,可以反映出各参比实验室在测量百分表方面的综合能力及存在的问题。通过分析表1、表2,可以看出各参比实验室的测量结果相差较大,不确定度也相差较大,从不确定度值中可以反映出各参比实验室对自己提供结果的可信程度。
从表1、表2中看出各参比实验室的En值相差较大,但是En值并不表明哪个实验室的结果最接近参考值,它只表明其测量结果是否符合对实验室要求的不确定度。对于一个结果,可以接受的一个En值应在-1到+1之间,即[En]≤1。
本次比对的所有En值分布在-0.9~0.8之间,说明辽宁省内各市级技术机构的实验室的En值均为满意。但对于同一测量结果其各个实验室En值之差最大为1.5,说明各实验室测量结果之间存在差异。