外径千分尺示值误差的测量不确定度评定

王国祥

（铜陵市质量技术监督局，安徽 铜陵 244000）



外径千分尺示值误差的测量不确定度评定

王国祥

（铜陵市质量技术监督局，安徽 铜陵 244000）

摘 要：外径千分尺用来测量外径尺寸的精密仪器，它是运用螺旋运动原理，使外径千分尺可以准确读出0.01毫米的数值，在日常测量过程中由于环境温度变化、使用者操作方法不同和仪器自身性能差异，将会引起测量结果略有不同，我们将其称为外径千分尺测量结果的不确定度。

关键词：外径千分尺；示值误差；测量不确定度；评定

1. 外径千分尺测量结果不确定度概述

在现代化科技高速发展的今天，特别是一些科学技术发达，劳动力匮乏的国家，外径千分尺的测量操作已经由数字化测量代替人工测量，其测量结果可以不考虑由人员因素引起的不确定度分量，但我国目前国内企业自动化程度还不够完善，外径千分尺的使用大都通过人工采集数据，获取测量结果，本文结合我国实际情况较全面的分析了外径千分尺测量结果不确定度的来源。

1.1测量依据：国家计量标准JJG21-2008《外径千分尺检定规程》

1.2测量环境：温度（20±3）℃

1.3测量标准：三等量块

外径千分尺示值误差的检定标准一般选用三等量块或四等量块，本文选用三等量块作为外径千分尺示值误差的检定标准，其目的是有效的减少了实验过程中的系统误差。

1.4被测对象: 外径千分尺，量程范围（0~25）mm，分度值为0.01mm、最大允许误差为±4μm。

1.5测量方法：外径千分尺示值误差是用三等量块作为标准器进行测量，受检点应均匀分布于测量范围的5点上。

2. 数学模型

测量在客观上有着确定的数值，称为真值。然而在实际测量时，由于检测方法和仪器准确度等实验条件的限制或者不够完善，以及检测人员水平和经验等因素，使得测量值与客观存在的真值之间有一定的差异,称为测量误差。

数学模型得：测量值L2与真值 L1的差值等于测量误差y。

式中y：外径千分尺示值误差，L2：外径千分尺读数， L1：量块的长度

3. 标准不确定度的评定

3.1A类标准不确定度的评定uA：

输入量L0标准不确定度分项u（L0）的评定u1

L0的不确定度主要由多次测量产生的标准不确定度，用一把（0~25）mm外径千分尺，在相同的条件下，用标准量块连续测量25.0㎜点10次，得数据为：

4. B类标准不确定度的评定u2：

4.1检定量块的测量不确定度u2

4.1.1对零量块的不确定度u21

外径千分尺测量上限L=25mm时：

被检外经外径千分尺下限为零，传动测微螺杆使两测量面接触读取零位即可，不用对零量块，则：

外径千分尺测量上限L=100mm时：

外径千分尺测量上限L=500mm时：

以400mm 和75mm研合对零，不确定度为1.0μm和0.18μm（k=2.58）则：

4.1.2检定用量块的不确定度u22

外径千分尺测量上限L=25mm时：

外径千分尺测量上限L=100mm时：

外径千分尺测量上限L=500mm时：

以上两项合成，得：

4.1.3量块与外径千分尺之间线膨胀系数差给出的不确定度输入量L3标准不确定度u3

4.1.4量块和外径千分尺之间存在一定的温差引起的标准不确定度u4

5. 合成标准不确定度uc

输入量L0、L1、L2、L3彼此独立不相关，合成标准不确定度按式

L=100mm=0.1×106μm时：

6. 扩展不确定度

7. 结论

对外径千分尺示值误差的测量不确定度评定，其意义是表明该结果的可信赖程度，它是测量结果质量的指标，不确定度愈小，所述结果与被测量的真值愈接近，质量越高，水平越高，其使用价值越高；不确定度越大，测量结果的质量越低，水平越低，其使用价值也越低。

参考文献：

[1]费业泰.误差理论与数据处理[M].北京:机械工业出版社,2010.

[2]张黎平,马钟焕,窦艳红,王晓亮,王利. JJG21-2008,外径千分尺检定规程[S].北京:中国计量出版社,2005.

（责任编辑：方少卿）

中图分类号：TH711.4

文献标识码：A

文章编号：1671-752X(2016)02-0070-02

收稿日期：2016-03-05

作者简介：王国祥（1962-），男，安徽铜陵人，铜陵市质量技术监督局，工程师。