精密偶件测量过程不确定度分析

李淑翠　张亚琴　王静娟　何毅

摘要：文章针对某液压产品滑阀偶件的配套间隙准确度要求高，测量过程中仪器的系统误差和随机误差又是客观存在的事实，运用不确定度理论分析测量过程的可靠性，为测量的准确性和对测量结果分析提供依据。

关键词：偶件；测量设备；不确定度

中图分类号：TH823 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）20-0070-02

1 概述

计量是技术基础，是验证设计可行性和保证加工产品高质量的必要条件之一。针对某燃油液压系统具有较高的技术要求，其中液压产品偶件是其产品的核心部件，其几何形状及配套间隙能否满足技术要求将直接影响到产品质量，为使产品工作状态既不漏油又不卡滞，必须保证其配套间隙在2～5?m之间。因此，系统分析准确设备不确定度，对提供准确可靠的测量具有重要意义。

2 测量不确定度分析与评定

2.1 阀芯测量不确定度分析

在阀芯测量过程中，采用高准确度的比较仪与三等量块进行比对测量，不确定度分析如下：

2.1.1 立式光学计示值误差引入的标准不确定度u1。

立式光学计示值误差Δ=±0.20?m，服从正态分布k=3，u1=U/k=0.2/3=0.07?m。

2.1.2 三等标准量块中心长度偏差引入的标准不确定度u2。

三等量块（10～25）mm的测量不确定度为0.12?m，服从正态分布k=3，u2=0.12/3=0.04?m。

2.1.3 温度差引入的标准不确定度u3。

标准量块与被测件温度差值落在±0.2℃之间且为均匀分布k=，U△t=0.20/=0.115℃，则u3=1.16×103×11.5×10-6×0.115=0.12?m。

2.1.4 测量重复性引入的标准不确定度u4。

重复10次测量结果分别为：

0.2?m 0.1?m 0.3?m 0.1?m 0.0?m 0.2?m 0.2?m

0.1?m 0.0?m 0.4?m

根据贝塞尔公式算得实验标准偏差为：S（x）=0.13?m

2.1.5 合成标准不确定度uc。

uc=（u12+u22+u32+u42）-2=0.19?m

2.1.6 扩展不确定度U。

U=kuc=2×0.19=0.38?m（k=2）

2.2 阀套测量不确定度分析

在阀套测量过程中，采用分度值为0.05?m的高精度电子柱式数显气动量仪与标准量环配套测量气动量仪，不确定分析如下：

2.2.1 示值误差引入的标准不确定度u1。

电子柱式气动量仪最大允许示值误差U=0.1?m，服从正态分布k=3，u1=U/k=0.1/3=0.03?m。

2.2.2 标准环规的示值引入的标准不确定度u2。

精密孔径量仪最大允许示值误差U=0.14?m，服从正态分布k=3，u1=U/k=0.14/3=0.05?m。

三等量块（10～25）mm的测量不确定度为0.12?m，服从正态分布k=3，u2=0.12/k=0.04?m。

2.2.3 标准量环重复性引入的标准不确定度用极差法计算：

S（x）=（Rmax-Rmin）/dn=（0.06-0.02）/1.69=0.03?m

u2=（u12+u22+u32）-2=0.07?m

2.2.4 阀套测量重复性引入的标准不确定度u3。

重复10次测量结果分别为：

0.05?m 0.00?m 0.05?m 0.10?m 0.10?m 0.00?m0.10?m 0.15?m 0.05?m 0.10?m

根据贝塞尔公式算得实验标准偏差为：S（x）=0.05?m

2.2.5 合成标准不确定度uc。

uc=（u12+u22+u32）-2=0.09?m

2.2.6 扩展不确定度U。

U=kuc=2×0.09=0.18?m（k=2）

2.3 几何形状测量不确定度分析

采用圆柱度仪测量圆柱度，不确定度分析如下：

2.3.1 仪本身圆度误差引入的标准不确定度u1。

圆柱度仪圆度最大允许示值误差U=±0.04?m，按均匀分布k=，u1=U/k=0.04/=0.024?m。

2.3.2 圆柱度仪本身直线度误差引入的标准不确定

度u2。

圆柱度仪直线度的测量不确定度为0.5?m，按均匀分布k=，u2=0.5/=0.29?m。

2.3.3 测量重复性引入的标准不确定度u3。

重复测量10次结果分别为：

0.40?m 0.38?m 0.32?m 0.42?m 0.30?m 0.34?m0.40?m 0.38?m 0.36?m 0.40?m

根据贝塞尔公式算得实验标准偏差为：S（x）=0.04?m

2.3.4 合成标准不确定度uc。

uc=（u12+u22+u32）-2=0.29?m

2.3.5 扩展不确定度U。

U=kuc=2×0.29=0.58?m（k=2）

3 结语

滑阀偶件配合间隙的测量和控制，通过选择合适的仪器设备、科学的测量方法、高素质的人员、受控的环境条件等多方面的控制，才能得到满意的结果，经过测量和不确定度的分析和计算，间隙量在2～5?m之间的偶件在后续的装配，性能调试分析中均得到了满意的效果。因此，采用本测量方案所确定的测量系统，具有准确可靠的特点，满足了产品的技术要求，为该产品解决了技术关键，受到了有关方面的肯定和赞许。通过测量质量控制，间隙量在2～5?m之间的偶件在后续的装配，性能调试分析中均得到了满意的效果。通过采用科学的方法对测量方案所确定的测量系统不确定度进行分析，方能保证测量结果的准

确性。

作者简介：李淑翠（1966—），女，长春一东离合器股份有限公司工程师，研究方向：技术质量；张亚琴（1964—），女，长春设备工艺研究所高级工程师，研究方向：技术质量、技术测试。