自动焦度计量值比对的研究

邓玉湖

摘要：由龙岩市计量所作为主导实验室的2021年福建省焦度计比对工作于2021年11月完成，全省共11家实验室参加比对实验，全部比对结果均为满意。文中介绍了比对的基本情况、技术方案，研究比对方法和不确定度来源，提出焦度计量值现场比对的特殊性，并分析比对结果。

关键词：自动焦度计;比对;球镜度;归一化偏差

Study on Comparison of Automatic Focimeters Measurement Values

DENG Yu-Hu

（Longyan Metrology Institute，Longyan 364000，Fujian，China）

Abstract：The comparison of pyrometer in Fujian province， with Longyan Metrology Institute as the leading laboratory， was completed in November 2021. A total of 1eleven laboratories participated in the comparison， and all the comparison results were satisfactory. This paper introduces the basic situation and technical scheme of comparison， studies the comparison method and the source of uncertainty， points out the particularity of field comparison of focal measurement values， and analyzes the comparison results.

Key Words：Automatic pyrometer;The comparison;The ball lens;Normalized error

1 引言

焦度计是用于测量眼镜镜片（含角膜接触镜镜片）的顶焦度和棱镜度，确定镜片的光学中心、轴位和打印标记，检查镜片是否正确安装在镜架中的测量仪器[1]。国家市场监管总局已将焦度计列入强检目录[2]，焦度计按测量原理分为自动对焦原理（称为自动焦度计）和手动调焦原理（称为手动焦度计）两类，目前市场上自动焦度计占绝对多数，本次比对以自动焦度计为测量对象。

根据福建省市场监管局闽市监计量〔2021〕128号《福建省市场监督管理局关于组织开展2021年全省计量比对的通知》要求，在全省范围内开展焦度计比对工作，由龙岩市计量所作为主导实验室， 11家法定建标单位参加对比实验。

主导实验室按照JJF 1117-2010《计量比对》和JJG 580-2005《焦度计》检定规程要求，于2021年5月底完成了传递标准样品采购，7月底完成制定《2021年福建省焦度计量值比对实施方案》并征求相关实验室意见，计划于9月中旬进行固定式比对实验，受省内新冠肺炎疫情影响改期，改期期间比对样品和备用样品继续做稳定性实验以确认其状态，稳定性实验数据显示比对样品和备用样品是稳定的。10月初对比对方案进行修改并发布最新比对方案，省内疫情好转后最终确定在10月20日～22日在龙岩召开比对工作会议及比对实验，比对实验顺利进行，未启用备用样品。

2  比对

2.1 比对方式

由于比对样品体积大、不便于运输，并为保证计量比对的有效性和可靠性，本次计量比对采用固定地点比对方式，各参比实验室按计划时间携带各自的眼镜片用顶焦度标准镜片到固定实验场所开展比对实验。比对实验顺序采用抽签方式确定，比对形式采用环式，L₀→L₁→L₂→……→L₁₀→L₁₁→L₀，如图1所示，其中L₀为主导实验室，L₁、L₂……L₁₀、L₁₁为参比实验室顺序号。

2.2  比对样品描述

比对样品为TOPCON生产的两台焦度计，一台型号为CL-300PDL编号为2834772作为比对样品，另外一台型号为CL-2800编号为381418作为备用样品。在比对方案中规定：“在比对准备或比对过程中，遇到比对样品异常故障，影响到比对参数数据使得后续比对无法进行时，启用备用样品，若有已完成了比对的实验室比对数据作废，重新开始比对”。实际在比对准备阶段和比对实验过程中，比对样品状态正常，未启用备用样品。

2.3  测量要求

本次比对要求实验前应进行预热不少于15min[3]，对比对样品的阿贝数设定在（59±4）范围、读数分辨力设置为0.01m^-1、棱镜度参数设置为“P-B”状态、柱镜片的显示模式设置在“mix（+/-）”，并依据JJG 580-2005《焦度计》检定规程中第7.3.2.1中a）条款所描述的方法，对球镜度示值误差进行测量[4]。球镜度的测量点分别为：+2.5m^-1、+10m^-1、-5m^-1、-15m^-1。测量时，将标准镜片放在比对样品支座上，移动标准镜片，使得比对样品在柱镜度C最小或为零和屏幕显示“印点OK”，待数据稳定后读取球镜度S、柱镜度C的示值并分别填入原始记录中，其中柱镜度C仅作为参考值不列入比对结果，本次比对操作手势统一采用用双手旋移并轻压标准器，同时调整C值、P值尽量小。每个测量点取3次独立测量的球镜度S计算平均值作为测量结果。

2.4  不确定度来源

为让所有实验室尽量在相同条件下进行比对，本次比对现场实验安排在同一天、同一实验室内、同样的光照条件，并采用稳压电源、所有参比实验室使用的标准器足够的恒温。比对方案中规定比对实验室环境温度控制为（20±5）℃，实际比对实验中各参比实验室记录的温度均在范围内，如图2所示，比对方案中规定比对实验室环境湿度<85%RH，实际比对实验中各参比实验室记录的湿度均在范围内，如图3所示。

对于自动焦度计的球镜度示值误差的固定地点测量不确定度来源主要有以下4项：（1）眼镜片顶焦度标准镜片引入的不确定度分量;（2）测量重复性或样品分辨力引入分量;（3）由“+/-”模式转换的非线性变化引入分量;（4）其他需要考虑的测量不确定度分量[5]。

3 比对结果

3.1  结果评价

由于参比实验室标准器量值均由中国计量院直接传递，最初方案采用中国计量院8月份溯源值作为参考值，但受新冠肺炎疫情影响，现场比对实验推迟。10月初对比对方案进行修改，参考值存在不确定应用，而各参比实验室标准装置等级及不确定度接近，经征求参比实验室的意见，最终采用算术平均法计算参考值。

3.2  比对结果

各参比实验比对结果如表1所示，比对结果图如图4～图7所示，图中“◆”纵坐标为参比实验室测量结果与参考值的差值，横坐标为各参比实验室代码，通过小点的短线“Ι”半宽为参比实验室测量结果与参考值的差值的测量不确定度（取包含因子=2）。

4 结果分析

本次比对除受疫情影响比对实验时间推迟外，其余顺利进行，未启用备用样品，各个参比实验室所有测量点比对结果值均小于1，各参比实验室能够按时提交比对报告。尽管所有参比实验室比对结果都满意，但在比对实验过程中、所使用的标准器、提交的原始记录、不确定度评定报告以及其它相关材料中，发现如下问题：

（1）L₁和L₉实验室标准器测量面刮痕较多，L1实验室标准器粉尘较多且实验手势未按比对方案要求操作。经沟通了解，两家实验室平时使用均习惯采用镜片固定压杆压紧后旋转移动并定位，长期导致标准器摩擦刮痕。

（2）部分实验室所提交的材料不完整，如L1和L7参比实验室提交的原始记录不完整、扩展不确定度未填写。

（3）不确定度评定不规范，如L5和L10参比实验室在不确定度评定过程中重复性贝塞尔公式计算单次实验标准偏差计算有误;又如L1、L2、L6参比实验室在不确定度评定过程中符号使用不规范，、、等未注意使用字体和斜体要求;再如L3参比实验室在不确定度评定过程中未提供重复性数据。

5 结论

本次比对的实施既验证全省各级法定计量机构的检定能力，又从中找出存在的差距，有效确保各级法定计量机构量值准确性和一致性，对提升全省法定计量技术机构能力具有十分重要意义。比对结果显示各参比实验室的值均小于1，说明在福建省内的实验室之间，对于自动焦度计的测量能力具有较高的一致性。

参考文献

[1]角膜曲率计检定规程：JJG 1011-2018[S].

[2]国家市场监督管理总局.实施强制管理的计量器具目录[Z].2019-11-4.

[3]刘晨.焦度计综述[J].应用光学，2004，25（1）：55-57.

[4]张吉焱，刘文丽，洪宝玉.JJG 580-2005《焦度计》检定规程的解读与分析[J].计量技术，2008（7）：56-58，71.

[5]张文.焦度计顶焦度示值误差测量不确定度的评定[J].中国测试技术，2003，29（4）：35-36.

[6]计量比对：JJF 1117-2010[S].