数显测高仪的测量不确定度评估.pdf

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1、王明秀：数显测高仪的测量不确定度评估数显测高仪的测量不确定度评估王明秀(中国船舶重工集团公司第七O三研究所，黑龙江哈尔滨150078)摘要：数显测高仪在几何量计量方面正发挥着重要的作用。本论文在数显测高仪校准过程的基础上，本文对数显测高仪测量值的不确定度评定过程进行了描述，对进一步提升数显测高仪的校准水平具有一定的借鉴和指导意义。关键词：数显测高仪；不确定度评定；CMC中图分类号：TH73文献标识码：A国家标准学科分类代码：460．4030DOI：10．15988／j．cnki．1004—6941．2

2、015．04．031DigitalAltimeterMeasurementUncertaintyWangMingxiul测量标准名称k=2．7，所以标准名称：三等量块当=100mmH~：_0_07表1环境条件当=500mmt~：警：0．21表2在校准之前，应对被校数显测高仪开机预热，预期时间不少于15min。2测量方法依据JJF1054—2010《数显测高仪校准规范》，以三等量块校准分度值为0．1um、测量范围(0～600)IBm的数显测高仪。采用直接测量方法，数显测高仪3次测量结果的平均值减去被测量

3、块的实际尺寸为该校准点的示值误差。下面以100ram、500ram量块进行测量不确定度的评定。3测量模型和传递系数△=L一L式中：△一各点的示值误差：5．3量块竖立放置的变形引入的不确定度￡一各校准点上仪器的读数值：由已知资料估算100mm量块由于自重产生的变化，J一所用标准量块的实际长度。量为0．02um，假定服从形分布，所以4标准不确定度一览表(见表2)3=0．02txm×0．7=0．01m5不确定度分量分析估算由已知资料估算500ram量块由于自重产生的变化5．1测量重复性引入的测量不确定度量为

4、0．10~zm，假定服从形分布，所以对被测量块进行1O次重复性测量，计算标准偏差Js3=0．1Ixm×0．7=0．07ixm=0．121xm，由于取3次测量结果的平均值，所以5．4校准量块长度变动量误差引入的不确定度S量块的长度变动量=(0．161xm+0．45×10L)，=0·07mt设服从均匀分布，k=4g，则：5．2量块中心长度引入的不确定度：Ⅳ．当L=100mm时：==0．121xm；三等量块的扩展不确定度U=0．1Owm+1×10～L，收稿日期：2014—12—08函《H

5、与测试技~,)zo

6、15年第42卷第4期7扩展不确定度估算当L：500ram时：4==0．23txm。tt,4U=0．18m+1．6X10一L，=25．5量块与数显测高仪温度差引入的不确定度8对使用量块校准数显测高仪的测量不确定度评估经过等温，量块与数显测高仪温度差不超过0．1℃，8．1校准不同测量范围数显测高仪的测量不确定度服从矩形分布，量块线形膨胀系数为11．5×10～／cO，量当使用三等量块校准不同测量范围数显测高仪时，块长lOOmm，所以由于分度值相同，，不变，其他不确定度分量服从线性当L=lOOmm时：／x=1

7、1．5×10一。／~C×lOOmm×关系，因此测量范围(0～1000)mm以内各量程0．1m0．1℃×0．6=0．O0007mm=0．07Ixm。数显测高仪，测量不确定度为：当L=500ram时：5=11．5×10一。／~C×500ram×U=0．181xm+1．6×10一L．=20．1oCX0．6=0．O0035mm：0．35I~m。8．2校准不同分度值数显测高仪的测量不确定度5．6量块与数显测高仪线膨胀系数差引入的不确定度表3量块与数显测高仪线膨胀系数标称值相同，假定实际相差1×10～／~C，服从

8、U形发布，在校准时温度为l9．7℃，与标准温度相差(20．0℃～19．7℃)=0．3qC，则当L=100ram时：6=IX10／℃×100ram×0．3℃×0．7=0．021xm。当L=500ram时：／x6=1×10／clC×500ram×0．3cc×0．7=0．00018ram=0．11txm。6合成标准不确定度估算当使用三等量块校准不同分度值数显测高仪时，。当L=100ram时：将发生变化，其他不确定度分量当=100mm和500mm={(C11)+(C2M2)+(c33)+(C4“4)+时不变，

9、因此当校准仪器的分度值为0．2txm、0．5m、1m时，测量不确定度见表3。(c55)+(c66)}丁=0．17m当L=500ram时：9校准和测量能力u={(c11)+(C22)+(c3M3)+(c44)+分度值为0．1m的数显测高仪使用三等量块为可(c5／3,5)+(c6u6)}=0．49txm校准的最佳被校数显测高仪，因此该项的CMC为：(0～因为标准不确定度的主要分量服从线性关系，所以1000)mm，U=0．18Ixm+1．6x10一L。合成标准