气动测量仪示值误差校准结果不确定度评定

王一宁 段孟雨 马睿 杜一民

【摘要】 本文介绍了用气动量仪检定仪测量电子柱式启动测量仪的不确定度评定方法，为以后评定气动测量仪的不确定度提供参考。

【关键词】 气动测量仪;气动量仪检定仪;不确定度

【DOI编码】 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）测量依据：JJG 356-2004《气动测量仪》检定规程。2）环境条件：温度：（20±5） ℃，室内温度变化不超过1 ℃/h。3）计量标准：气动量仪检定仪、1 mm定位量块。4）被测对象：测量范围为100 μm，分度值为1 μm的电子柱式气动量测量仪。5）测量方法：将传感器固定在气动量仪检定仪支架上，调整喷嘴和量块的间隙使气动测量仪显示为零，然后按检定规程依次逐点检定。

2 建立测量模型，列出不确定度传播率

[Δi=li-ls+L×Δt×δα+L×α×δt]

式中：[Δi]为示值误差;[li]为受检点的标称值;[ls]为气动量仪检定仪读数值;L为定位量块标称值。列出不确定度传播率。

考虑各分量彼此独立，则不确定度传播率：

[u2c=u2（Δi）=i=1nci2u2（xi）]

灵敏系数[ci]为：[c1=?Δi?li=1];[c2=?Δi?ls=-1];

[c3=?Δi?δα=L×Δt];[c4=?Δi?δt=L×α]

3 标准不确定度的来源及评定

3.1 测量时引入的不确定度[u（li）]

3.1.1 测量重复性引入的不确定度分量[u1（li）]

对标称值为30μm的点重复测量10次，数据如表1所示。

根据贝塞尔公式得：[s（xi）=0.18] μm，由于实际测量中只测量一次，则：

[u1（li）=s（xi）=s（xi）=0.18] μm

3.1.2 氣动量仪分辨力引入的标准不确定度分量[u2（li）]

由于标尺显示的测量仪器，其分辨力为分度值的一半，则由于分辨力引入的不确定度为：

[u2（li）=12×23=0.144] μm

由于重复测量时，分辨力引入的不确定度已经包含在重复测量中，且测量重复性引入的标准不确定度大于分辨力引入的标准不确定度，为避免重复计算，测量时引入的不确定度[u（li）]为：

[u（li）=0.18] μm

3.2 气动量仪检定仪引入的不确定度分量[u（ls）]

根据JJG 525-2014《斜块式测微仪检定器》可知气动量仪检定器的最大允许误差为MPE：0.8 μm，按B类评定，服从均匀分布，则：

[u（ls）=0.823=0.23] μm

3.3 气动量仪检定仪与定位量块间膨胀系数差引入的不确定度分量[u3]

取检定仪与量块的线膨胀系数均为α=（11.5±1）×10-6 ℃-1，线膨胀系数差的界限为±2×10-6 ℃-1，服从三角分布，k=[6]，则：

[u3=2×10-6 ℃-1/6=0.816×10-6 ℃-1]

3.4 气动量仪检定仪和定位量块间的温度差引入的不确定度[u4]

检定仪和量块间有一定的温度差存在，并以等概率落于估计区间为（-0.5～+0.5） ℃内，k=[3]，则：

[u4=0.5 ℃/3=0.29 ℃]

由于定位量块不参与实际测量，所以不考虑定位量块中心长度偏差引入的不确定度。

4 标准不确定度分量表

5 合成标准不确定度[uc]

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

6 扩展不确定度

U=k×uc，取k=2，则：U=2×0.3=0.6 μm，k=2。

7 结语

本文介绍的不确定度评定方法，同样适用于以气动量仪检定仪为主标准器检定浮标式气动测量仪示值误（极）差的测量结果的不确定度评定。

【参考文献】

[1]    测量不确定度评定与表示：JJF 1059.1-2012[S].

[2]    气动测量仪：JJG 356-2004[S].

【作者简介】

王一宁（1991-），男，学士，研究方向为几何量的端度领域。

段孟雨（1993-），男，学士，研究方向为几何量的计量检测。

马睿（1994-），男，学士，研究方向为几何量的计量检测。

杜一民（1993-），男，硕士，研究几何量的计量检测。

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