計量標準技術報告(三等量塊)

1、計量標準技術報告計 量 標 準 名 稱 三等量塊標準裝置 建立計量標準單位 計量標準負責人 籌 建 起 止 日 期 一、計量標準的工作原理及其組成四等量塊標準裝置采用比較法測量，即把被檢量塊與標準量塊作比較。從而推算出被測量塊的實際長度。標準量塊被檢量塊LLs Sr Ls：標準量塊的長度； L：被檢量塊的長度； r：兩塊量塊之間的長度差。r的取得是采用技術光波干涉法，應用光波干涉機構(gòu)的放大原理。二、選用的計量標準器及主要配套設備計量標準器名稱型號測量范圍不確定度或準確度等級或最大允許誤差制造廠及出廠編號檢定證書號量塊83塊組（0.5100）mm0.13m成量44026CD2004-1-主要配套

2、設備接觸式干涉儀JDS-1150mm0.07m上光二廠CD2004-1-接觸式干涉儀JDS-1150mm0.08m上光二廠CD2004-1-平面平晶D60mm1級86003杭州CD2004-1-三、計量標準的主要技術指標1、83塊組量塊的測量范圍：（0.5-100）mm；2、總不確定度：0.13m。四、環(huán)境條件項目要求實際情況結(jié)論溫度202201符合要求濕度6565符合要求五、計量標準的量值溯源和傳遞框圖量傳對象五等量塊0.5100mmU=（0.50+5L）m四等量塊0.5100mmU=（0.20+2L）m符 號說 明U:測量的總不確定度（m）L：被測量塊標稱長度（m）六、計量標準的測量重復性

3、考核選取一塊10mm的四等被測量塊，在裝置正常工作的條件下，等精度重復測量10次，各次測量值如下：序號測量值Xi（m）XiX（m）（m）10.620.0180.20.630.0080.30.650.0120.40.630.0080.50.660.0220.60.620.0180.70.630.0080.80.650.0120.90.650.0120.100.64 0.0180.X0.638m m七、計量標準的穩(wěn)定性考核計量標準器穩(wěn)定性考核計量標準器名稱LG-01-00279-268名義值允許變化量上級法定計量檢定結(jié)論mmm03年月04年月變化量年月變化量年月變化量83量塊1.0050.-0.4

4、-0.4合格83量塊1.010.-0.5-0.5合格83量塊1.020.50051-0.5-0.5合格83量塊1.030.-1.4-1.4合格83量塊1.040.50052-0.4-0.4合格83量塊1.050.-0.1-0.1合格83量塊1.060.50053+0.2+0.2合格83量塊1.070.-0.3-0.3合格83量塊1.080.5005400合格83量塊1.090.-0.1-0.1合格83量塊1.10.50055+0.2+0.2合格83量塊1.110.0+0.1合格83量塊1.120.500560-0.1合格83量塊1.130.+0.1+0.1合格計量標準器名稱LG-01-0027

5、9-268名義值允許變化量上級法定計量檢定結(jié)論mmm03年月04年月變化量年月變化量年月變化量83量塊1.140.50057+0.1+0.2合格83量塊1.150.+0.1+0.1合格83量塊1.160.50058-0.8-0.7合格83量塊1.170.-0.2-0.1合格83量塊1.180.50059-0.1-0.2合格83量塊1.190.0+0.1合格83量塊1.20.5006+0.2+0.2合格83量塊1.210.+0.2+0.2合格83量塊1.220.50061-0.2-0.1合格83量塊1.230.-0.5-0.4合格83量塊1.240.5006200合格83量塊1.250.00合格

6、83量塊1.260.50063+0.1+0.1合格83量塊1.270.0+0.1合格83量塊1.280.50064-0.3-0.3合格83量塊1.290.+0.2+0.2合格83量塊1.30.500650+0.1合格計量標準器名稱LG-01-00279-268名義值允許變化量上級法定計量檢定結(jié)論mmm03年月04年月變化量年月變化量年月變化量83量塊1.310.+0.2+0.2合格83量塊1.320.50066+0.1+0.1合格83量塊1.330.-0.1-0.1合格83量塊1.340.50067-0.1-0.1合格83量塊1.350.00合格83量塊1.360.50068-0.4-0.3合

7、格83量塊1.370.-0.2-0.2合格83量塊1.380.50069-0.2-0.2合格83量塊1.390.-0.6-0.6合格83量塊1.40.5007-0.1-0.2合格83量塊1.410.+0.1+0.1合格83量塊1.420.50071-0.4-0.3合格83量塊1.430.0-0.1合格83量塊1.440.50072-0.2-0.2合格83量塊1.450.-0.9-0.9合格83量塊1.460.50073-1.9-2.0合格83量塊1.470.+0.2+0.2合格計量標準器名稱LG-01-00279-268名義值允許變化量上級法定計量檢定結(jié)論mmm03年月04年月變化量年月變化量

8、年月變化量83量塊1.180.50059+0.2+0.2合格83量塊1.490.-1.2-1.1合格83量塊0.50.5002500合格83量塊10.5005-1.5-1.4合格83量塊1.50.50075+0.2-0.1合格83量塊1.60.5008-0.1-0.4合格83量塊1.70.50085-0.1+0.1合格83量塊1.80.5009-0.8-1.2合格83量塊1.90.500950+0.2合格83量塊20.501-1.1-1.0合格83量塊2.50.50125-0.3-0.3合格83量塊30.5015-0.9-1.0合格83量塊3.50.50175-0.5-0.5合格83量塊40.

9、502-1.1-1.0合格83量塊4.50.50225-0.2-0.2合格83量塊50.5025-1.5-1.6合格83量塊5.50.5027500合格計量標準器名稱LG-01-00279-268名義值允許變化量上級法定計量檢定結(jié)論mmm03年月04年月變化量年月變化量年月變化量83量塊60.503-1.2-1.1合格83量塊6.50.503250-0.1合格83量塊70.5035-1.0-1.0合格83量塊7.50.50375-0.3-0.3合格83量塊80.504-0.8-0.7合格83量塊8.50.50425-1.9-1.8合格83量塊90.5045-2.8-2.9合格83量塊9.50.

10、50475-0.1-0.1合格83量塊100.505-2.6-2.5合格83量塊200.51-2.9-3.0合格83量塊300.515-5.2-5.2合格83量塊400.52-1.1-1.0合格83量塊500.525-0.6-0.6合格83量塊600.53-0.3-0.3合格83量塊700.535-0.6-0.6合格83量塊800.54-0.4-0.4合格83量塊900.545-0.7-0.7合格83量塊1000.55-0.6-0.7合格八、測量不確定度評定1概述1.1 測量方法：依據(jù)JJG146-1994量塊檢定規(guī)程。1.2 環(huán)境條件：溫度（200.3），相對濕度65%。1.3 測量標準：（

11、0.5-100）mm 2等量塊，測量擴展不確定度不大于（0.05+0.5Ls）m（Ls以m為單位），包含因子k=2.76。1.4 測量對象：（0.5-100）mm 3等量塊。1.5 測量過程 3等量塊的中心長度是以相同標稱尺寸的2等量塊作標準，在接觸式干涉儀上用比較方法測量的。為使標準和被測量塊的溫度達到平衡，測量前兩量塊需同時放置在接觸式干涉儀工作臺上等溫。測量時，先將對應于標準量塊中心長度的儀器示值調(diào)整為零，再測得被測量塊和標準量塊中心長度差值。兩人測量結(jié)果的算術平均值 與標準量塊中心長度的實際值Ls之和即為被測量塊中心長度的實測結(jié)果L。2數(shù)學模型L = + Ls式中：L被測量塊中心長度；

12、被測量塊與標準量塊中心長度差值的算術平均值；Ls標準量塊中心長度。u()3輸入量的標準不確定度評定3.1 輸入量 標準不確定度來 的評定 輸入量 標準不確定度來源由7個不確定度分項構(gòu)成； a. 由儀器示值不穩(wěn)定和讀數(shù)誤差引起的標準不確定度；b. 定標時讀數(shù)d引起的標準不確定度；c. 由于量塊變動量的存在，標準量塊測點偏移量塊中心引起的標準不確定度；d. 由于量塊變動量的存在，被測量塊測點偏移量塊中心引起的標準不確定度；e. 標準和被測量塊的線膨脹系數(shù)之差的不確定度引起的標準不確定度；f. 標準量塊與被測量塊溫度差t引起的標準不確定度；g. 濾光片中心波長的測量不確定度引起的標準不確定度；u()

13、上述7個不確定分項中，前4項通過大量的連續(xù)測量得到數(shù)個測量列，采用A類方法評定，評定結(jié)果用 表示。第五、六項根據(jù)規(guī)程的要求和環(huán)境條件采用B類方法進行評定，評定結(jié)果分別用u（2）和u（3）表示。經(jīng)計算，第7項引起的標準不確定度為1.2nm，忽略不計。=3.1.1 u（1）的評定 選取長度變動量較大的2等量塊作標準，對一塊長度變動量處在3等邊緣狀態(tài)的100mm3等量塊在重復性條件下進行連續(xù)10次比較測量，得到測量列0.26,0.30,0.29,0.22,0.24,0.28,0.27,0.26,0.29,0.28m。=0.269m單次實驗標準差 S = =0.25m采用同樣的方法選取10mm、50m

14、m、100mm3等量塊各3塊，分別由不同的檢定員用3臺接觸式干涉儀各在重復性條件下連續(xù)比較測量10次，共得到9組測量列。每組測量列分別按上述方法計算，得到單次實驗標準差sj如表1所示。表1 9組實驗標準差計算結(jié)果標稱尺寸(mm)1050100實驗標準差 sj(m)0.0190.0240.0250.0220.0230.0230.0210.0230.021取以上9組實驗標準差Sj中的最大標準差Smax作為單次實驗標準差。實際測量中，兩人各測一次取算術平均值為測量結(jié)果，則可得到u()=0.018m自由度為=10-1=93.1.2 u ()的評定u(2)=Ls(tx 20) a /6規(guī)程規(guī)定，鋼質(zhì)量塊

15、的線膨脹系數(shù)應為（11.51）10。假定標準和被測量塊的線膨脹系數(shù)均在（11.51）10范圍內(nèi)等概率分布，則標準量塊和被測量塊的線膨脹系數(shù)之差應在210范圍內(nèi)服從三角分布。該三角分布的半寬度a為210-6-1，標準不確定度u ()為若被測量塊溫度tx與標準溫度20的偏差不超過0.3，則對于100mm量塊，0.024m= (0.1106)m0.3(210-6)-1/6u(2)估計其桿對標準不確定度為10%，則(2)= 1 / ( 20.12 ) = 50u(3)3.1.3 的評定原則上要求標準量塊與被測量塊溫度達到平衡后進行測量。但實際測量時，兩量塊有一定的溫差t。假定t在0.04范圍內(nèi)等概率分

16、布，則該分布半寬a為0.04，由t引起的標準不確定度u(3)= Lsx a /3對于100mm量塊，u13= (0.1106)m(11.510-6)-1/0.04/30.027m估計 u（3） 的相對不確定度為10%，則其自由度= 1 / ( 20.12 ) = 50(3)3.1.4 標準不確定 u（）的計算對于100mm量塊0.040mu() = u2(1) + u2(2)+ u2(3)= 0.0182 + 0.0242+ 0.0272() =u4()j =13u4()() j =13u4()() = (0.018m )4/9+(0.024m )4/50+(0.027m)4/50 1.861

17、0-8/m4u4()= 2.6510-6m4= (2.65m4 / 1.86m4 )10 2 100()32 輸入量Ls標準不確定度u ( Ls ) 的評定標準量塊中心長度Ls的不確定度u(ls)及其自由度取自本院0.5-100mm2等量塊中心長度校準結(jié)果的不確定度評定結(jié)果，對于100mm量塊，u ( Ls ) = 0.032mLs = 49 (L) =u2cLu() 2+ LLsu(Ls) 2 C1 =u() 2+u(Ls) 2C1 4合成不確定度uc的評定 4.1 靈敏系數(shù)數(shù)學模型 L = + Ls的靈敏系數(shù) =1Ls的靈敏系數(shù) =1 u(L)=4.2 標準不確定100mm量塊輸入量的標準

18、不確定度匯總于表2，0.5mm-100mm量塊輸入量的標準不確定度一覽表見表3。表2 輸入量的標準不確定度匯總一覽表標準不確定度分量u(xi)不確定度來源標準不確定度(m)Ci u(xi)(m)自由度(xi)u()儀器示值不穩(wěn)定和讀數(shù)誤差；定標時讀數(shù)d不準，標準量塊和被測量塊測點偏移量塊中心；標準量塊和被測量塊的線膨脹系數(shù)之差的不確定度；標準量塊與被測量塊溫度差t0.04010.040100U(Ls)標準量塊的測量不確定度0.03210.03249表3 標準不確定度一覽表不確定度來源標準不確定度自由度符號0.5到10mm大于10到25mm大于25到50mm大于50到75mm大于75到100mm

19、 的標準不確定度 u ()的自由度重復性標準不確定度線膨脹系數(shù)差引起量塊溫度差引起u (3)u ()u (Ls)u (2) ()u (1)0.018500.0180.0020.0030.0201000.0180.0060.0070.0251000.0180.0120.0130.0321000.0180.0180.0200.0401000.0180.0240.02795050Ls的標準不確定度U(Ls)的自由度 (Ls)0.018210.020300.021340.026490.0324943 合成標準不確定度uc(L)的計算u(L)=對于100mm量塊，= 0.0402 + 0.03220.0

20、51muc(L) 44 合成標準不確定度uc的有效自由度eff計算+=u4()() u4(Ls)(Ls) eff(L) u2c= 6.8910-6m410-6m4j =12j u4j= (0.040m4) /100 + (0.032m4) / 49 4.7010-8m410-6m4對于100mm量塊，eff = (6.89m4 /4.70m4)102 10010-6m4其他標稱尺寸量塊的合成標準不確定度uc(L)和自由度eff計算結(jié)果見表4。表4 合成標準不確定度一覽表標稱尺寸L（mm）合成標準不確定度uc(L) (m)自由度eff0.5到100.02550大于10到250.02850大于25

21、到500.03350大于50到750.04150大于75到1000.0511005 擴展不確定度Up的計算Up = kp uc (L) = tp (eff) uc (L)對于100mm量塊，eff=100，取置信概率p=0.99，查表可得k99=t99(100)=2.62，U99 = k99 uc (L) = 2.620.05m 0.13m其他標稱尺寸量塊中心長度測量結(jié)果的不確定度，只需將合成標準不確定度uc(L)代入上述公式即可計算得到。6 評定結(jié)果報告 各標稱尺寸測量不確定度見表5。表5 測量不確定度報告標稱尺寸L（mm）擴展不確定度Up (m)自由度eff0.5到100.0750大于10

22、到250.0850大于25到500.0950大于50到750.1150大于75到1000.13100 九、計量標準的測量不確定度度驗證選定一組83塊組的四等量塊，編號為 73124 經(jīng)自檢取得一組數(shù)據(jù)后，又送上級法定計量機構(gòu)檢定又取得一組數(shù)據(jù)，兩次檢定結(jié)果列于下表：量塊名義尺寸(m)上級檢定結(jié)果(m)本裝置檢定結(jié)果(m)比對結(jié)果(m)1.0050.050.050.001.010.040.060.021.020.050.050.001.030.110.100.011.040.020.030.011.050.120.110.011.060.090.080.011.070.010.020.011.0

23、80.000.010.011.090.090.080.011.10.160.160.001.110.060.050.011.120.120.110.011.130.150.150.001.140.030.040.011.150.040.040.001.160.060.050.011.170.020.030.011.180.140.130.011.190.050.030.021.20.210.200.011.210.170.190.021.220.220.200.021.230.030.030.001.240.080.080.001.250.050.040.011.260.030.030.001.270.100.120.021.280.030.040.011.290.080.100.021.30.340.340.001.310.010.020.011.320.100.120.021.330.070.070.001.340.140.140.001.350.040.030.011.360.100.110.011.370.140.120.021.38