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几何量仪器方面的参考资料

  WYX ·  2008-09-03 13:27  ·  46806 次点击
请教各位有没有几何量仪器方面的参考资料
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jcgscbj  2008-09-06 08:58
原帖由 _WYX_ 于 2008-9-3 13:27 发表
请教各位有没有几何量仪器方面的参考资料

百分表示值误差的测量不确定度评定

一、概述：
依据规程JJG34—96《指示表（百分表和千分表）》，采用直接比较测量法，对示值范围为（0~5）mm的百分表进行校准，并以5mm点为例，进行示值误差的测量不确定度的评定。
二、测量方法和数学模型：
依据规程，选用百分表检定器对该百分表进行示值误差的检定，先将检定器测微螺杆调整到某一整刻数（目的是方便读数），装夹好百分表，将百分表对零。以0.1mm为分度，旋转检定器的测微螺杆，推动百分表测杆，在百分表上读数。
对任一检定点，测量模型为：
Y=X1－X2 (1)
式（1）中：Y——百分表的示值误差；
X1——百分表的读数；
X2——检定器测微螺杆从初始位置到该检定点的行程。
三、标准不确定度的A类评定：
按要求装夹好百分表，调整检定器，测出百分表5mm点的示值误差为y1，重新装夹百分表并重调检定器，测出百分表5mm点的示值误差为y2，共重复6次，测出yi 的示值如下：
次数i123456
示值误差yi (μm)+2+4+3+2+3+4

s2(yi)= （n—1）-1 ∑(yi－yi)2 ≈ 0.8
对百分表检定用平均值作为测量结果，其标准不确定度
uA（y）={ -1 ∑ (yi－yi)2 }½ ≈ 0.37 (μm)
其自由度υ= n－1=5
四、标准不确定度的B类评定：
1、百分表检定器示值误差的标准不确定度分量uB1(y)
由规程知，百分表检定器在10mm范围内的示值误差≤3μm，其分布为均匀分布，包含因子k=√3,其标准不确定度分量为：

uB1(y) = 3/√3 ≈1.73 (μm)
其自由度 υ1 = ∞
2、估读误差的标准不确定度分量uB2(y)
分度值为10μm，满足1/10估读原则，估读误差为1μm，其分布均匀分布，包含因子k=√3,其标准不确定度分量为
uB2(y) = 1/√3 ≈0.33 (μm)
根据经验，估读的可信度为75%，则υ2=（1/2）•（1－75%）-2 =8
3、温度误差的标准不确定度分量uB3(y)
温度变化引起的误差为：
Δ=Lα（t-20）
式中：L—检定点的示值
α—材料的线膨胀系数，α=11.5×10-6/℃
t—实际温度，依据规程要求，t=(20±10)℃
对5mm点，Δ=5×103×11.5×10-6×(30-20)=0.575 (μm)
温度误差的分布为三角分布，包含因子k=√6,其标准不确定度分量为：
uB3（y）=Δ/√6 ≈0.23 (μm)
根据规程，估计其可信度为90%，则υ3= （1/2）•（1-90%）-2 =50
4、测力引起接触变形误差的标准不确定度分量
变形误差为： Δ=k• F2 /d
式中：k——变形系数，k=0.4×10-3
F——测力，依据规程，F最大为1.5N,
d——测力直径，d=2.5mm
Δ=0.4×10-3×3×1.52×103 /2.5≈0.39 (μm)
其分布为正态分布，包含因子k=3，标准不确定度分量为
uB4（y）=Δ/3 ≈0.13(μm)
估计可信度为90%，则υ4 =（1/2）•（1-90%）-2 =50
五、合成标准不确定度的评定：
以上评定的5项标准不确定度分量互不相关，且灵敏系数的绝对值均为1，故合成标准不确定度为：
uc(y) = ½ = 1.8 (μm)

其有效自由度为：
υeff =uc4(y)/ =2068



六、扩展不确定度的评定：
取k=2，扩展不确定度U=k•uc(y) =3.6 (μm) ，保留一位数字，取U=4μm
七、测量不确定度的报告：
以百分表5mm点为例，示值误差的测量结果为：
y = +3 μm, U = 4 μm, k=2
jcgscbj  2008-09-06 08:55
原帖由 _WYX_ 于 2008-9-3 13:27 发表
请教各位有没有几何量仪器方面的参考资料

百分表示值误差的测量不确定度评定

一、概述：
依据规程JJG34—96《指示表（百分表和千分表）》，采用直接比较测量法，对示值范围为（0~5）mm的百分表进行校准，并以5mm点为例，进行示值误差的测量不确定度的评定。
二、测量方法和数学模型：
依据规程，选用百分表检定器对该百分表进行示值误差的检定，先将检定器测微螺杆调整到某一整刻数（目的是方便读数），装夹好百分表，将百分表对零。以0.1mm为分度，旋转检定器的测微螺杆，推动百分表测杆，在百分表上读数。
对任一检定点，测量模型为：
Y=X1－X2 (1)
式（1）中：Y——百分表的示值误差；
X1——百分表的读数；
X2——检定器测微螺杆从初始位置到该检定点的行程。
三、标准不确定度的A类评定：
按要求装夹好百分表，调整检定器，测出百分表5mm点的示值误差为y1，重新装夹百分表并重调检定器，测出百分表5mm点的示值误差为y2，共重复6次，测出yi 的示值如下：
次数i123456
示值误差yi (μm)+2+4+3+2+3+4

s2(yi)= （n—1）-1 ∑(yi－yi)2 ≈ 0.8
对百分表检定用平均值作为测量结果，其标准不确定度
uA（y）={ -1 ∑ (yi－yi)2 }½ ≈ 0.37 (μm)
其自由度υ= n－1=5
四、标准不确定度的B类评定：
1、百分表检定器示值误差的标准不确定度分量uB1(y)
由规程知，百分表检定器在10mm范围内的示值误差≤3μm，其分布为均匀分布，包含因子k=√3,其标准不确定度分量为：

uB1(y) = 3/√3 ≈1.73 (μm)
其自由度 υ1 = ∞
2、估读误差的标准不确定度分量uB2(y)
分度值为10μm，满足1/10估读原则，估读误差为1μm，其分布均匀分布，包含因子k=√3,其标准不确定度分量为
uB2(y) = 1/√3 ≈0.33 (μm)
根据经验，估读的可信度为75%，则υ2=（1/2）•（1－75%）-2 =8
3、温度误差的标准不确定度分量uB3(y)
温度变化引起的误差为：
Δ=Lα（t-20）
式中：L—检定点的示值
α—材料的线膨胀系数，α=11.5×10-6/℃
t—实际温度，依据规程要求，t=(20±10)℃
对5mm点，Δ=5×103×11.5×10-6×(30-20)=0.575 (μm)
温度误差的分布为三角分布，包含因子k=√6,其标准不确定度分量为：
uB3（y）=Δ/√6 ≈0.23 (μm)
根据规程，估计其可信度为90%，则υ3= （1/2）•（1-90%）-2 =50
4、测力引起接触变形误差的标准不确定度分量
变形误差为： Δ=k• F2 /d
式中：k——变形系数，k=0.4×10-3
F——测力，依据规程，F最大为1.5N,
d——测力直径，d=2.5mm
Δ=0.4×10-3×3×1.52×103 /2.5≈0.39 (μm)
其分布为正态分布，包含因子k=3，标准不确定度分量为
uB4（y）=Δ/3 ≈0.13(μm)
估计可信度为90%，则υ4 =（1/2）•（1-90%）-2 =50
五、合成标准不确定度的评定：
以上评定的5项标准不确定度分量互不相关，且灵敏系数的绝对值均为1，故合成标准不确定度为：
uc(y) = ½ = 1.8 (μm)

其有效自由度为：
υeff =uc4(y)/ =2068



六、扩展不确定度的评定：
取k=2，扩展不确定度U=k•uc(y) =3.6 (μm) ，保留一位数字，取U=4μm
七、测量不确定度的报告：
以百分表5mm点为例，示值误差的测量结果为：
y = +3 μm, U = 4 μm, k=2
jcgscbj  2008-09-06 08:51
0.5～100mm 3等端面量块中心长度的测量结果不确定度（电脑测微仪）

1 测量方法（依据JJG146—2003《量块》）
标称长度0.5～100mm端面量块的中心长度通过与同样标称长度的已知标准比较来确定，两个端面量块比较的直接输出就是它们的中心长度差d。
（1）
式中： —被检端面量块在20℃时的中心长度；
—标准端面量块在20℃时的中心长度；
和 —被检量端面量块和标准端面量块的热膨胀系数；
和 —被检量块和标准量块对参考温度20℃的偏差。

2 数学模型
被测量，即被检端面量块在20℃时的中心长度，由方程（1）给出：

（2）
设被检量块与标准量块的温度差为 ，热膨胀系数之差为 ，则方程（2）变为：

（3）
差值 和 估计为零，但它们的不确定度非零。 与 ， 与 认为无关。
因此，由方程（3）知，被测量 可由简单表达式 表示，而 为标准量块证书所给20℃时标准的长度， 为n=2次独立重复测量的算术平均值。 的合成不确定度 由下式表示：
（4）

3 方差和传播系数
依 ，有：

式中： ；
；
；

；
。
于是：


4 计算分量标准不确定度
4.1 二等标准量块中心长度测量不确定度估算的分量

按正态分布处理，覆盖因子k=2.58。
1mm时：


100mm时：


其值可靠性很高，其自由度为：由正态分布知
4.2 比较差值估算的不确定度
4.2.1 由测量重复性给出的分量（实验 ）
标准偏差 是根据标准量块与被测量块长度差值的重复测量15次求出的，为0.001 。在实际测量，中只测量2次。

的自由度为：

4.2.2 仪器示值稳定性给出量
标准偏差 是仪器测头对测量块重复采样15次求出的，为0.01μm

的自由度：

4.2.3由于量块变动量，检定时瞄准中心点偏移而引起的分量
量块的变动量情况有两种：其一是当上工作面相对下工作面呈现为中间凸或凹（即O点长度值比a,b,c和d点和度值均大或小），依分析统计，此时变动量不超过 ；其二是上工作面相对下工作面呈现一边比另一边高，此时的变动量不超过 。故，因量块变动量，检定时瞄准中心点偏移产生的误差为 ，在半宽为 的区间内以等概率分布。式中： 为被检量块规程要求的变动量（μm）；a为测量时，球面测帽顶点对量块测量面中心瞄准圆的半径，a≤1mm；b为量块测量面短边的1/2，b=4.5- 1.5=3mm(不含两边缘的1.5mm)。
1 mm时：



100 mm时：



的相对不确定度为1/5，依公式：

得：

4.2.4 仪器的示值误差估算的分量
电脑测微仪2μm范围内的示值误差： ,此示值误差为等概率分布。

的相对不确定度为1/4，依公式：

得：

比较差值给出的标准不确定度为：
1mm时：




100mm时：




依 公式得：
1mm时：

100mm时：

4.3 标准量块与被测量块膨胀系数差给出的分量
标准量块与被测量块的膨胀系数均为 ，其膨胀系数差在半宽为 的区间内以等概率取任一值，得：

的相对不确定度为1/10，依公式：

得：

4.4 标准量块与被测量块间的温度差给出的分量
标准量块与被测量块应有相同的温度，但温差却以等概率落于估计区间-0.05℃～＋0.05℃内任何处，因此有：

的相对不确定度为1/2，依公式：

得：


5 标准不确定度一览表
5.1标称长度为1mm时，如表5-1所示。
表5-1标准不确定度一览表
标准不确定度分量

不确定度来源标准不确定度值


自由度分布

标准量块0.023μm10.023∞正态





比较差值
测量重复性
仪器示值稳定性
测头的瞄准误差
仪器的示值误差0.018μm
0.007μm
0.01μm
0.016μm
0.006μm10.01819
14
14
12.5
8
正态
正态
均匀
均匀

量块间的热膨胀系数差1.15 ×10-6℃-1
0.000650均匀

量块间的温度差0.029℃
0.00032均匀
注：h—被检量块的变动量，为0.16μm；
b—量块量面短边的1/2，b=4.5-1.5=3mm(不含两边缘的1.5mm)
5.2标称长度为100mm时，如表5-2所示。
表5-2标准不确定度一览表
标准不确定度分量

不确定度来源标准不确定度值


自由度分布

标准量块0.039μm10.039∞正态





比较差值
测量重复性
仪器示值稳定性
测头的瞄准误差
仪器的示值误差0.020μm
0.007μm
0.01μm
0.019μm
0.006μm10.02015
14
14
12.5
8
正态
正态
均匀
均匀

量块间的热膨胀系数差1.15 ×10-6℃-1
0.000650均匀

量块间的温度差0.029℃
0.00032均匀
注：h—被检量块的变动量，为0.20μm；
b—量块量面短边的1/2，b=4.5-1.5=3mm(不含两边缘的1.5mm)

6 合成标准不确定度
1mm时：





100mm时：






7 有效自由度
依 公式得：
1mm时：

100mm时：


8 扩展不确定度
1mm时：
基于自由度 ，置信水准 ，查t分布表得：





100mm时：
基于自由度 ，置信水准 ，查t分布表得：
jcgscbj  2008-09-06 08:28
几何量量具检查标准
1.范围
1.1本文规定了几何量量具检查标准。
1.2本标准适用于**********************************************************8
2.职责
**************************计量科长度室所有在岗人员负责几何量量具的检查。
3. 目的
保持几何量量具的完好，确保企业在用计量器具量值传递的准确性、可靠性。
4.内容
4.1外观检查
4.1.1几何量量具表面应镀层均匀、标尺标记应清晰，不应有锈蚀、碰伤、毛刺、镀层脱落及明显划痕，无目力可见的断线或粗细不匀等以及影响外观质量的其他缺陷；
4.1.2量具上必须有制造厂名或商标、CMC标志、测量范围、分度值及出厂编号；
4.1.3数字指示量具数字指示面板不应有影响读数的缺陷。
4.2各部分相互作用检查
4.2.1游标类量具
卡尺尺框沿尺身移动应手感平稳，不应有阻滞或松动现象。
4.2.2测微类量具
测微类量具微分筒转动和测微丝杆的移动应当平稳、无摩擦。在测力的作用下全程运行灵活，不得有卡住，或一段行程灵活、一段行程不灵活等现象；千分尺的锁紧装置作用可靠，能保证测微丝杆运行到任何部位都能可靠止动；固定套筒在没有止动螺钉情况下，不得有手感觉得到的松动。
4.2.3指示表类量具
指示表类量具表圈转动应平稳，静止可靠，与表体的配合应无明显的松动；测杆的移动及指针回转应平稳、灵活，不得有跳动、卡住和阻滞现象；指针应紧固在轴上，测杆移动时，指针不应松动；紧固指示表裝夹套筒后，测杆应能自由移动，不得卡住。
4.2 工作环境
几何量量具应在温度为20±5°C，相对湿度≤80%环境条件下使用。
4.3其它
4.3.1不允许使用超过规定的计量确认间隔；合格标识脱落或遭破坏而不完整的量具；
4.3.2不允许使用有超出监视和测量装置规定范围的承载能力的量具；
4.3.3不允许使用显示的测量结果或显示的量值有明显的差错的数显量具；
5.记录
jcgscbj  2008-09-06 08:24
电子水平尺
多功能电子水平尺是利用传感器和采用多种高科技电子元件、材料和工艺研制而成的一种智能化角度测量工具。该产品具有测量绝对角度、相对角度、倾斜度、水平度、坡度、垂直度等多种功能，直接由数字显示测量结果。相比传统水平仪的“看水泡移动、肉眼分辨”更为精确和直观。
特性:
1)绝对角度测量、相对角度测量、斜度测量。
2)工作面长度： 240mm、350mm、600mm、900mm、1200 mm、1500 mm
3) 测量范围: -5°～ +95°
4) 分辨力: 0.01°
5) 准确度等级: 0.01、0.02、0.03、0.05、0.1、0.2、0.3、0.5
二、使用范围
1、建筑、装修、装饰行业中地面、墙面、门窗、玻璃幕墙的平整度、倾斜度、水平度、垂直度的施工、质监、验收以及测量。
2、水利建设、道路桥梁施工中水平度、坡度、倾斜度的测量、质监和验收。
3、通讯设施、天线定位测量。
4、工、矿、军工企业中精密机械制造、工业平台，设备定位以及相应的维护和保养。
5、铁道铁轨水平度、坡度施工检测。
6、其它：石油勘探、钻井、健身器材等。
电子水平仪
电子水平仪
型号P-SDS11
1）分度值：II=0.001mm/m；I=0.01mm/m
2）用途：适合“00”或“1”级以下平面度、直线度的检定及精密机床、加工中心、三坐标机等的安装、水平调整。
型号P-SDS11-1
1）分度值：I=0.001mm/m
2）用途：适合“00”级检定，只有一个测量挡。
型号P-SDS10
1）分度值：II=0.005mm/m；I=0.01mm/m
2）用途：适合“0”或“1”级以下平面度、直线度的检定及精密机床等的安装、水平调整。
型号P-SDS10-1
1）分度值：I=0.005mm/m
2）用途：适合“0”级检定，只有一个测量挡。
型号P-SDS9
1）分度值：I=0.01mm/m
2）用途：适合 “1”级以下平面度、直线度的检定及机床等的安装、水平调整。
电子水平仪主要技术指标：
1）显示范围：0～1999数字。
2）测量范围：500数字。
3）示值误差：（1+A/50），A为受检点标称值的绝对值。
电子水平仪检测系统专用
1）JR-5A串行接口（用于水平仪与微机之间的通讯，通过RS232C接口连接。）
2）测量软件（用于计算平面度、直线度等，运行于Windows操作系统。）
向荣  2008-09-05 20:50
几何量的仪器很多，你用检测哪方面的东西。

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