小角度检查仪的测量不确定度评定

刘钊

河北省计量监督检测研究院 河北石家庄 050200

小角度检查仪是一种用于产生标准微小角度的测量仪器，其产生的标准角度范围一般在0′-40′，其工作原理如图1。小角度检查仪复现标准角度的方法：在小角度检查仪两定位指示计测头与工作台之间分别放置定位用量块，调整两指示计于零位，再根据所需标准角度更换其中一个指示计下的量块，同时调整工作台升降旋钮，使两定位指示计置于零位，此时工作台面相对其初始位置产生相应的标准角。

图1

1 小角度检查仪复现标准角度的测量不确定度评定

1.1 数学模型

式中：θ—小角度检查仪复现的标准角度，″

ρ—弧度与角秒之间的换算系数，ρ=206265

ΔH—定位指示计测头下两次使用量块尺寸差，mm

L— 两定位指示计轴线间的距离，L=500m

1.2 方差和灵敏系数

灵敏系数为

1.3 标准不确定度一览表（见表1）

表1

1.4 不确定度分量的评定

（1）定位指示计测头下两次使用量块尺寸差引入的相对不确定度分量urel(ΔH)

①指示计示值变动性引入的不确定度分量u1(ΔH)

据指示计规程，分度值为1μm的光学计，示值变动性0.1μm，按均匀分布处理，半宽区间α=0.1/2=0.05μm，因为有两次定位，故：

②指示计对线误差引入的不确定度分量u2(ΔH)

光学计对线误差1/20，即±0.05μm，按均匀分布处理，半宽区间α=0.05μm，因为有两个光学计，则：

③量块中心长度测量不确定度引入的不确定度分量u3(ΔH)

小角度测量仪测量范围（0-40）′，所用三等量块尺寸在7mm以下，其扩展不确定度 U=（0.10+1×10-6L）μm，k=2.7，由于两个指示计下各放一块量块，故：

在测量过程中，标准角度由两块量块尺寸差形成，因此指示计和量块对标准角度的影响为单块量块的倍，故：

相对不确定度：

当复现的标准角度θ=1′时，

当复现的标准角度θ=10′时，

当复现的标准角度θ=40′时，μm

1.5 两定位指示计轴线间的距离引入的相对不确定度分量urel(L)

（1）两指示计中心距偏差引起的不确定度分量u1(L)

据检定规程的要求，中心距偏差不大于0.05mm，服从均匀分布，包含因子，半宽度α=0.05mm

（2）两指示计轴线不平行度引起的不确定度分量u2(L)

据检定规程的要求，轴线不平行度不大于0.02mm，服从均匀分布，包含因子半宽度α=0.002mm

（3）两指示计测帽的球面顶点与其套孔轴线的重合度引起的不确定度分量u3(L)

据检定规程的要求，两指示计测帽的球面顶点与其套孔轴线的重合度不大于0.06mm，服从均匀分布，包含因子，半宽度α=0.06mm,由于有两个指示计，则：

1.6 合成标准不确定度

当复现的标准角度θ=1′时：

当复现的标准角度θ=10′时：

当复现的标准角度θ=40′时：

1.7 扩展不确定度

当复现的标准角度θ=1′时：

当复现的标准角度θ=10′时：

当复现的标准角度θ=40′时：

1.8 测量不确定度的报告与表示

2 结语

通过示值误差的测量不确定度评定可满足示值误差的校准，综上本文阐述的方法切实可行。