全自动指示表检定仪标准装置

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全自动指示表检定仪标准装置

王寒冰，张旭敏，曾海洋

深圳中航技术检测所有限公司（广东深圳    518128)

【摘要】依据计量标准考核的要求，通过对计量标准的工作原理，不确定度的评定及进行重复性、稳定性指标和不确定度的验证考核，建立全自动指示表检定仪符合量值传递的标准装置。
( R# q% @- C' g% g+ v关键词：指示表检定仪；百分表检定仪;千分表检定仪
6 [  l( I. G# ?, M5 j3 g5 \$ R1    建立计量标准的目的
为了检定或校准国防科技工业、各有关单位应用广泛的全自动指示表检定仪，保证量值准确统一，需建立全自动指示表检定仪标准装置，给出检定仪的偏差值、不确定度，用于首次检定,后续检定和使用中检 定的分辨力不大于0.5 |xm，测量范围0〜50mm的指示 丨类量具检定仪的检定，从而保证科研、生产中相应的 几何量值测量，合法开展全自动指示表检定仪的检定 或校准工作。
2    计量标准的工作原理及组成
. X9 x/ r! p% P1 ~2.1    工作原理
+ q9 \7 b" X; X9 S& N7 M. w    根据国家计量检定规程JJG201-2008《指示类量 具检定仪检定规程》，使用中的全自动指示表检定仪主要是通用影像电脑系统读数，以光栅传感器或量块 为计量标准，主要用于检定千分表(指针、数显）、杠杆 千分表和内径千分表的示值误差和回程误差的计量仪器，示值是全自动指示表检定仪检定或校准的最主 要技术指标。全自动指示表检定仪的示值误差是用 量块进行校准的。而量块必须符合JJG146-2011《量 块检定规程》的要求。
2.2    计量标准组成
( V* ~) i6 G! F1 b# Q    全自动指示表检定仪
: r. S% \/ {9 }" \) |  c1 R4 _3    计量标准器及主要配套设备
    计量标准器及配套设备的配置应当科学合理， 完整齐全，并能满足开展检定或校准工作的需要。 计时特性必须符合相应计量检定规程或技术规范的 规定131。标准配置如表1所示。
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4    计量标准的主要技术指标
" B7 O! B7 r$ x(1)量块：①量范围：（0.5〜100)mm;②准确度等 级:三等。
(2)电感测微仪:①量范围：±10um;②MPE:±0.08um
(3)平面平晶：①测量范围：平面度<=1.5um② MPE:±0.10fjimo
(4)量块检测仪:①测量范围：（0&#12316;150)mm;②U= 0.50um,k=2o
(5)塞尺：①量范围：（0.02&#12316;1.00) mm;②MPE: 土 (5&#12316;16)um



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5    环境条件
    环境条件及设施应当满足开展检定或校准工作的要求，并按要求对环境条件进行有效监测和控制；按 JJG2014-2008《指示类量具检定仪检定规程 》6.1.1要求：
  r+ x. I' V! j. ~0 O8 s; g0 n(1)    检定机械式和数控式检定仪时，实验室的温 度为(20±5)℃，温度变化检定光栅式检定仪时，实验室温度为(20±2) ℃：，温度变化<= 1 ℃/h。
3 ?9 x& o1 a4 w/ X(2)    检定室内的相对湿度 <70%RH。
, y$ f/ v  u8 u/ x$ h1 E& n(3)    受检仪器和检定器具在检定室内平衡温度时间不少于8h。
; t8 l8 c7 |2 V: ^$ `/ r    因此本项目环境条件要求与实际情况如表2所示。

. p6 e8 ]& q0 Y: L6    计量标准的量值溯源和传递框图
, q- s# `2 M/ b9 k* c    JJF1033-2008《计量标准考核规范》4.1.2计量标准的溯源性要求:为了保证计量标准的溯源性，计量 标准的量值应当定期溯源至国家计量基准或社会公 用计量标准，当不能采用检定或校准的方式溯源时， 应当通过比对的方式，确保计量标准量值的一致性， 量值溯源和传递框图如图1所示。
7    计量标准的重复性试验
9 Y. u% P: i; n5 i选用1mm量块与电感测微仪对全自动指示表检定仪，测量10次,重复上述过程10次得到测量结果如 表3所7所示。
* p3 X8 w/ F/ ?7 t/ o1 {9 F$ K    实验标准差：

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得到的重复性的不确定度为0.08um,符合 JJF1033-2008《计量标准考核规范》关于重复性试验的要求。
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8    计量标准的稳定性试验
% X( t2 B$ e9 v0 d    选用1mm量块与电感测微仪对全自动指示表检定仪进行5组测量，所得结果经计算后即为全自动指 示表检定仪检定装置的测量稳定性。测量结果如表4 所示。
9    校准结果的测量不确定度评定
  U2 Q' ]5 s. z! |& [9.1    适用范围
# O, M# e% y# x6 M    适用于全自动指示表检定仪的检定或校准不确定度分析。

9.2    引用标准/文件
. w  d1 w$ J1 p. a  Y    JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示。
& f6 Y# l1 z/ ^9.3    测量方法及原理简述
9 r' z. w8 {; s1 M    (1)根据国家计量检定规程UG201-2008《指示类 量具检定仪检定规程》，使用中的全自动指示表检定 仪主要是通用影像电脑系统读数,以光栅传感器或量 块为计量标准，主要用于检定千分表(指针，数显）、杠 杆千分表和内径千分表的示值误差和回程误差的计 量仪器，示值是全自动指示表检定仪检定或校准的最 主要技术指标。全自动指示表检定仪的示值误差是 用量块进行校准的。而量块必须符合JJG146-2011 《量块检定规程》的要求。
    下面分析全自动指示表检定仪分辨力(0.1um)的 示值误差检定的则量不确定度，全自动指示表检定仪 分辨力(0.1 um)的示值误差是用3等量块以比较方法 进行检定的。它是以仪器整个量程中的示值误差的 最大值和示值误差的最小值之差表示。
1 d. f! V5 |4 R5 }# n    (2)数学模型。

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$ o- ]2 w0 d$ S" N9.4    计算分量标准不确定度
(1)   电感测微仪示值误差引入的不确定度分量u1。 采用电感测微仪的进行检定，分度值为0.1 um， 其示值误差引入的不确定度u1估算为：
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(2)  由测量重复性估算的不确定度分量a2。测量重复性是在任一0.1mm检定段范围内，由对零量块对准后,将全自动指示表检定仪移至某一检定点，放入相应的量块,并在电感测微仪上读数，如此反处长对准读数，重复测量10次获得实验标准差s。

& h, C: S5 x% p(3)   等量块的不确定度引入分量u3。
% v! c  Q$ u4 Z7 ~: X. t. J- \采用标称值为0&#12316;100mm3等量块检定全自动指ZK 检定仪，3等量块中心长度测量的扩展不确定度为U= (0.1 + 1L)um，置信包含因子k=2.8,取L=10mm时，量块不确定度引入的分量u3:

⑷    鉴于量化误差为0.1 pm,设其在“-0.1&#12316;+0.1 pm”区间内为均匀分布，则量化误差引起的不确定度分量：

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5 M, X9 G) \- I0 Z3 A( U7 K/ d

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9.5    合成标准不确定度


  v/ d/ ]6 h6 \9 }  C& m) h. W9.6    扩展不确定度
: R# m! g& g( j! e5 c! c0 l    取包含因子k=2,则量程为0&#12316;10mm的全自动指示表检定仪的校准的扩展不确定度为：
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    所以，被检全自动指示表检定仪的校准值的扩展不确定度为：

6 l) A; _( D! L3 L8 R: x1 ?

. M: ^- K3 n3 p4 f2 a( @1 I2 m3 n1 U10    检定或校准结果的验证
8 P/ n6 T! M+ |    按照JJF1033-2008《计量标准考核规范》测量不确定度验证,使用比对法进行验证，取3等量块(测量 范围： 0.5&#12316;100mm)与电感测微仪（测量范围：:t 0.05mm)和全自动指示表检定仪（测量范围： 0&#12316; 100mm)中的1mm处位置，由两名检定员进行比对试验，结果如表5所示。
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11    结束语
依据《JJF1033-2008计量标准考核规范》，经分析与验证表明，全自动指示表检定装置满足国家计量检 定规程JJG201-2008《指示类量具检定仪检定规程》的 要求，可以开展对全自动指示表检定仪的检定或校准 工作。

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