光滑塞规直径尺寸测量不确定度评定

刘振宁，何燕侠

（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西 西安 710077）



光滑塞规直径尺寸测量不确定度评定

刘振宁，何燕侠

（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西 西安 710077）

摘 要：文章根据国家计量技术规范JJF1059-2012《测量不确定度评定与表示》并结合实际工作经验，分析和计算了光滑塞规直径尺寸测量系统的不确定度来源，并对其进行测量不确定度评定，对从事精密检测计量人员有一定的借鉴作用。

关键词：光滑塞规；直径尺寸；不确定度评定

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.04.045

CLC NO.: U472.4Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)04-131-02

1、概述

光滑极限量规是一种无刻度的专用定值量具，由于它结构简单，使用方便，检验效率高，在机械制造行业被广泛地应用。光滑塞规是极限量规的一种，用于控制工件极限尺寸的定值量具。本文通过对光滑塞规直径尺寸测量结果的不确定度评定，确认本规程提出的测量原理、测量方法、测量程序和测量条件的合理性。

2、测量目标及目标不确定度

测量D=100通端光滑塞规的对称平面中规定方向的两点直径。

根据JJF1094-2002《测量仪器特性评价》中5.3.1.4的规定，评定光滑塞规直径尺寸测量结果的不确定度U95与其最大允许误差的绝对值MPEV之比应小于或等于1:3[1]，即

则相应不确定度UT见表1。

表1　目标不确定度UT一览表

3、测量原理、方法、程序和条件

3.1 测量原理

用机械接触的方式，与一已知尺寸量块进行比较。

3.2 测量方法

用微差法，100mm的三等量块与基本尺寸为100mm的被测光滑塞规进行比较[2]。

3.3 初始测量程序

——用测长仪测量被测塞规；

——使用100mm的三等量块；

——测长仪用作比较器。

3.4 初始测量条件

——测长仪符合生产厂的技术指标（见表2）；

——数字式读数显示，分辨力0.1μm；

——实验室温度：20℃±2℃；

——测长仪温度的测量分辨力0.1℃；

——被测塞规和量块之间的温度差小于0.3℃；

——测长仪、被测塞规和量块都是钢制的；

——操作人员是经过培训的，并且十分熟悉测长仪的使用。

4、不确定度来源列表和讨论：不确定度来源列表和讨论见表2

表2　直径测量的不确定度分量概述和评定

5、首次评估

5.1 首次评估—不确定度分量的说明及计算

URS—参考标准器（B类评定）

检定证书给出100mm三等量块的扩展不确定度为U=0.2 μm（包含因子k=2.62），则：

URS=U/k=0.2μm/2.62=0.08μm

UEC—测长仪的示值误差（B类评定）

示值误差曲线的最大允许值（任意零位）为±（0.6μ m+5×10-4L），量块端面长度和被测塞规直径的差，即测量距离<<1mm，则：

UEC= =0.6μm

为安全起见，假定矩形分布（b=0.6），则：

UEC=0.6μm×0.6=0.36μm

UPA—测砧准直（B类评定）

由于测砧在测量前已经过准直调整且量块与被测塞规的标称值在合理范围内，故平行度误差可以忽略。

UPA=0

URR—重复性/分辨力（A类评定）

对被测塞规直径测量的重复性进行了研究，得到标准偏差为0.13μm，则：

URR=0.13μm

UTD—量块与被测塞规之间的温度差（B类评定）

按照规程要求进行等温，量块与被测塞规之间的温度差不大于0.3℃。量块与被测塞规的线膨胀系数差假定为α =11.5×10-4℃-1，则：

LTD=11.5×10-4℃-1×100mm×0.15℃=0.17μm

假定服从U形分布（b=0.7），则：

UTD=0.17μm×0.7=0.12μm

UTA—线膨胀系数差（B类评定）

对于20℃的最大偏差为2℃，线膨胀系数差假定小于10%，则：

LTA=11.5×10-4℃-1×100mm×2℃×10%=0.23μm

假定服从U形分布（b=0.7），则：

UTA=0.23μm×0.7=0.17μm

5.2 首次评估—不确定度分量之间的相关性

估计各不确定度分量之间无值得考虑的相关性。

5.3 首次评估—合成标准不确定度和扩展不确定度

当各不确定度分量之间不存在相关性时，合成标准不确定度为[3]

代入数值后，可得

扩展不确定度为：

U= Uc×2=0.45μm×2=0.9μm（k=2）

5.4 首次评估的不确定度讨论

上述计算结果表明：对基本尺寸为100mm的被测光滑塞规直径尺寸进行测量时，U= 0.9μm< UT(1.0μm)，目标不确定度已经得到满足，不需要再做进一步评定和改进。

6、结论

通过运用直接测量法对标称直径为100的光滑塞规通端反复测量并对光滑塞规各测量不确定度分量进行缜密分析与计算，得出其扩展不确定度为U= 0.9μm，k=2。如表1所示，光滑塞规的目标不确定度UT=1μm， U＜UT，相应目标不确定度得到满足。确认本规程提出的测量方法是科学、合理、可行的，同时对从事精密检测计量人员有一定的借鉴作用。

参考文献

[1] JJF1094-2002测量仪器特性评价[S].北京:中国质检出版社,2002.

[2] 石作德,张明,张瑜.JJG 343-2012 光滑极限量规检定规程解读[J].中国计量,2013(1):24-126.

[3] JJF 1059.1-2012测量不确定度评定与表示[S].北京:中国质检出版社, 2012.

中图分类号：U472.4

文献标识码：A

文章编号：1671-7988(2016)04-131-02

作者简介：刘振宁，就职于陕西法士特齿轮有限责任公司。

Smooth plug gauge diameter size measurement The uncertainty evaluation Method

Liu Zhenning, He Yanxia
( Shaanxi and gear Co., Ltd., shaanxi xi 'an 710077 )

Abstract:The article according to the national metrological specification JJF1059-2012 "measurement uncertainty evaluation and said" and combined with practical work experience, analysis and calculation the smooth plug gauge diameter size sources of uncertainty of measurement system, and carries on the measurement uncertainty evaluation, the personnel engaged in precision detection measurement is of certain reference value.

Keywords:Smooth plug gauge; The diameter size; The uncertainty evaluation