因瓦條碼水準(zhǔn)標(biāo)尺檢定規(guī)程不確定度評(píng)定報(bào)告

2/2附件6-4因瓦條碼水準(zhǔn)標(biāo)尺基本碼分劃誤差的測(cè)量不確定度評(píng)定示例1測(cè)量對(duì)象和方法1.1測(cè)量對(duì)象：測(cè)量范圍（0～3）m的因瓦條碼水準(zhǔn)標(biāo)尺（以下簡(jiǎn)稱(chēng)條碼尺）。1.2測(cè)量方法：條碼尺基本碼分劃誤差的檢測(cè)在豎向檢定系統(tǒng)上進(jìn)行。檢測(cè)時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌使條碼水準(zhǔn)標(biāo)尺向下勻速運(yùn)動(dòng)，雙頻激光干涉儀和影像傳感器同步分別采集位移數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)，直至檢測(cè)結(jié)束。2測(cè)量模型對(duì)采集的水準(zhǔn)標(biāo)尺的像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，得到標(biāo)尺上第i個(gè)分劃的位置為，由m幅圖像經(jīng)處理后獲得，每幅圖像獲得的第i個(gè)分劃的位置為：QUOTEpij=ξij-αyij式中：第i個(gè)分劃的第j幅圖像獲得的第i個(gè)分劃的位置，mm；第i個(gè)分劃的第j幅圖像同步采集的雙頻激光干涉儀讀數(shù)，mm；QUOTEyij第i個(gè)分劃在第j幅圖像上的位置，pixel；定標(biāo)參數(shù)，mm/pixel，實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)參數(shù)為0.0096mm/pixel。第i個(gè)分劃由m幅圖像獲取的位置取均值獲得，因此有：QUOTEpi=1mpij條碼尺基本碼寬為相鄰黑碼中心間隔，因此基本碼寬由4個(gè)分劃求得，即：式中：△基本碼寬，mm；、、、分別為第i+2、i+1、i和i-1個(gè)分劃的位置，mm。則：式中：基本碼寬的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量不確定度，mm；QUOTEu(ξ)雙頻激光干涉儀讀數(shù)的不確定度，mm；圖像采集的不確定度，pixel；m第i個(gè)分劃有m幅圖像，本裝置各分劃的圖像幅數(shù)基本一致，m=13。3輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定3.1雙頻激光干涉儀裝置引入的不確定度分量3.1.1由雙頻激光干涉儀自身儀器誤差引入的不確定分量QUOTEu1(ξ)激光干涉儀經(jīng)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院檢定，其不確定度為：，條碼尺校準(zhǔn)時(shí)運(yùn)行距離最長(zhǎng)為2.6m，根據(jù)上式產(chǎn)生的最大誤差為0.46，則由此引入的不確定度分量為：3.1.2由環(huán)境誤差引入的不確定度分量環(huán)境誤差包括氣溫、氣壓、濕度測(cè)量不準(zhǔn)確及在測(cè)量過(guò)程中的變化引起的誤差。根據(jù)Edlen公式可以導(dǎo)出在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)環(huán)境附近的微分式：式中：L測(cè)量長(zhǎng)度；因氣溫、氣壓和濕度引起的長(zhǎng)度誤差；相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(氣壓P=1013250Pa，溫度t=20℃，濕度f(wàn)=1333Pa的空氣折射率的變化量；、、氣溫、氣壓和濕度相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的變化量。通常，采用上式對(duì)雙頻干涉儀的長(zhǎng)度測(cè)量值進(jìn)行改正。經(jīng)改正后，環(huán)境誤差主要為氣溫、氣壓和濕度的測(cè)量誤差而引起的誤差。上式中濕度對(duì)折射率的影響因子較小，在濕度傳感器的不確定度為40Pa時(shí)，其對(duì)折射率的影響僅為0.02ppm，因此可以忽略濕度測(cè)量誤差的影響。溫度測(cè)量的最大誤差為0,2℃，氣壓測(cè)量的最大誤差為30Pa，檢測(cè)過(guò)程中雙頻干涉儀測(cè)量長(zhǎng)度最長(zhǎng)為1.6m，按正態(tài)分布，由環(huán)境誤差其引入的不確定度為：3.1.3由激光于涉儀安裝誤差引入的不確定度分量安裝誤差是由激光頭、干涉儀、反射鏡安裝不當(dāng)造成的，主要包括余弦誤差、阿貝誤差和空程誤差。余弦誤差是由于激光光軸與運(yùn)動(dòng)軸不平行而引起的，其大小與兩軸之間夾角的余弦成比例。阿貝誤差是因?yàn)榧す夤廨S與運(yùn)動(dòng)軸不重合引起的。空程誤差，也稱(chēng)死區(qū)誤差，是由于干涉儀置零時(shí)干涉鏡與反光鏡之間的光程無(wú)補(bǔ)嘗造成的，其誤差大小與死區(qū)長(zhǎng)度和測(cè)量期間波長(zhǎng)補(bǔ)償數(shù)的變化量成正比。在豎向檢定系統(tǒng)中，激光干涉儀的反光鏡安裝在運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的軸線(xiàn)上，通過(guò)調(diào)節(jié)激光光路，使激光光路準(zhǔn)直，阿貝誤差和余弦誤差非常小，其影響可以忽略。另外，因?yàn)樗绤^(qū)長(zhǎng)度較小，且實(shí)驗(yàn)室環(huán)境非常穩(wěn)定，可以忽略空程誤差的影響，則：3.2圖像采集引入的不確定度分量3.2.1由圖像處理算法引入的不確定度分量圖像處理引入的最大誤差為0.5個(gè)像素，目前系統(tǒng)的1個(gè)像素相當(dāng)于9.6μm，因此由圖像處理引入的最大誤差為4.8μm。按均勻分布，則由CCD圖像處理引入的不確定度分量為：3.2.2由曝光延遲引入的不確定度分量影像曝光時(shí)間為2ms，條碼尺運(yùn)行速度為1mm/s，在曝光時(shí)間內(nèi)條碼尺運(yùn)行了2μm。按均勻分布，則由CCD曝光延遲引入的不確定度分量為：4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定由于各不確定度分量之間不具有值得考慮的相關(guān)性，則合成