塞尺片厚度測(cè)量方法的選擇

詹華挺

（寧德市計(jì)量所，福建 寧德 352100）

塞尺片厚度測(cè)量方法的選擇

詹華挺

（寧德市計(jì)量所，福建 寧德 352100）

JJG62-2007《塞尺》檢定規(guī)程在測(cè)量塞尺片厚度時(shí)介紹了用測(cè)長(zhǎng)機(jī)直接測(cè)量的方法，雖然也說(shuō)明了在保證測(cè)量結(jié)果不確定度滿足1/3塞尺厚度極限偏差的情況下，可用其他的方法測(cè)量，但并未明確可采用的方法，文中通過(guò)分析對(duì)比臥式測(cè)長(zhǎng)機(jī)和數(shù)顯壁厚千分尺兩種測(cè)量方法的測(cè)量結(jié)果不確定度來(lái)建議測(cè)量方法的選擇。

塞尺厚度；不確定度；測(cè)量方法

1 概述

根據(jù)JJG62-2007《塞尺》檢定規(guī)程的要求，在檢定方法中闡述了用臥式測(cè)長(zhǎng)機(jī)來(lái)測(cè)量塞尺片厚度的方法，同時(shí)也說(shuō)明了保證測(cè)量結(jié)果不確定度滿足1/3塞尺厚度極限偏差的情況下，可用其他的方法測(cè)量[1]，這就為檢定方法的選擇預(yù)留了空間，文中將分別對(duì)臥式測(cè)長(zhǎng)機(jī)（實(shí)驗(yàn)時(shí)所用為貴陽(yáng)新天光電科技有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為JDS1000）和數(shù)顯壁厚式千分尺（實(shí)驗(yàn)時(shí)所用為日本三豐牌，型號(hào)規(guī)格：0mm～25mm）測(cè)量塞尺片厚度的測(cè)量結(jié)果不確定度進(jìn)行評(píng)定，進(jìn)而對(duì)兩種測(cè)量方法進(jìn)行分析比較，以便選擇適合的方法進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)。

2 不確定度評(píng)定比較

不論是采用臥式測(cè)長(zhǎng)機(jī)還是數(shù)顯壁厚式千分尺來(lái)測(cè)量塞尺片厚度，都是直接測(cè)量法，其數(shù)學(xué)模型均為：H=L。

式中：

H：塞尺片厚度測(cè)量結(jié)果；

L：臥式測(cè)長(zhǎng)機(jī)或電子數(shù)顯壁厚式千分尺的讀數(shù)。

2.1 兩種測(cè)量方法引入不確定度的分量

（1）標(biāo)準(zhǔn)器示值誤差引入的不確定度分量；

（2）測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量；

（3）球形測(cè)頭造成的壓陷變形引入的不確定度分量；（4）塞尺片厚度不均勻性引入的不確定度分量；（5）塞尺片與平面測(cè)頭不完全接觸引入的不確定度分量；

2.2 兩種方法標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

（1）臥式測(cè)長(zhǎng)機(jī)在使用范圍內(nèi)的最大允許誤差為±0.5μm，以均勻分布估計(jì)，則包含因子為，故引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：；

（2）數(shù)顯壁厚式千分尺在使用范圍內(nèi)的最大允許誤差為±1μm[2]，按均勻分布估計(jì)，故引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：。

分別用臥式測(cè)長(zhǎng)機(jī)和數(shù)顯壁厚千分尺對(duì)1mm塞尺片同一位置重復(fù)測(cè)量10次，得到測(cè)量結(jié)果如下表1：

表1 1 0次重復(fù)性試驗(yàn)數(shù)據(jù) 單位：mm

臥式測(cè)長(zhǎng)機(jī)或壁厚千分尺測(cè)量時(shí)，接觸面情況相同：一面與側(cè)頭為平面接觸，變形量可忽略，另一面為球型測(cè)頭與塞尺片平面接觸，變形量不可忽略。兩種方法不同之處為接觸測(cè)力不同。接觸測(cè)力引發(fā)變形量可根據(jù)公式計(jì)算得到。

臥式測(cè)長(zhǎng)機(jī)的測(cè)力一般為3N,球形測(cè)帽直徑為40mm，故可得

數(shù)顯壁厚千分尺的測(cè)力最小為5N,球形測(cè)帽直徑為40mm，故可得

2.2.4 塞尺片厚度不均勻性引入的不確定度

該分量與塞尺本身加工質(zhì)量有關(guān)，與采用的測(cè)量方法無(wú)關(guān)，故兩種測(cè)量方法此分量一樣。

當(dāng)塞尺片厚度H≤0.10mm時(shí)，該值一般不大于1μm，以均勻分布估計(jì)，則：

當(dāng)塞尺片厚度H≥0.15mm時(shí)，該值一般不大于2μm，以均勻分布估計(jì)，則：

2.2.5 塞尺片與平面測(cè)頭不完全接觸引入的不確定度分量

塞尺面與平面測(cè)帽的接觸是面面接觸，由于塞尺本身的原因造成了面面之間接觸并不完全，估計(jì)該間隙不超過(guò)0.5μm，兩種方法均會(huì)產(chǎn)生面面接觸，故該分量一樣，以均勻分布估計(jì)，則

綜上，可得兩種不同的測(cè)量方法引入的不確定度表一覽表（見(jiàn)表2）。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上可知，采用臥式測(cè)長(zhǎng)機(jī)和數(shù)顯壁厚千分尺測(cè)量結(jié)果不確定度均能滿足JJG62-2007《塞尺》檢定規(guī)程中塞尺厚度極限偏差Fm的檢定要求，雖然用數(shù)顯壁厚千分尺測(cè)量塞尺厚度的測(cè)量結(jié)果不確定度略大，但數(shù)顯壁厚千分尺的成本投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)要小于臥式測(cè)長(zhǎng)機(jī)，且操作簡(jiǎn)便，適用于大多數(shù)經(jīng)費(fèi)有限的計(jì)量檢測(cè)校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。但如果想要獲得更準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，建議采用臥式測(cè)量機(jī)來(lái)完成塞尺厚度的測(cè)量。

表2 不確定度分量一覽表

[1] JJG 62-2007 塞尺檢定規(guī)程[S].

[2]寧?kù)o,黃立華.塞尺厚度測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定[J] .品牌與標(biāo)準(zhǔn)化, 2011,06.

Choice of Method for Measuring Thickness of Feeler

ZHAN Hua-Ting
(Ningde Institute of Metrology, Ningde 352100, Fujian, China)

In the JJG62-2007 "feeler" veri fi cation regulation, the measuring machine are introduced for the direct measuring thickness of feeler, Although it shows the uncertainty of measurement results that meet a third feeler thickness under the condition of limit deviation that can use other methods to measure, but the method is not explicitly available.In this article, the selection of measuring methods is recommended by comparing the uncertainty of the measurement results of two measuring methods of horizontal measuring machine and digital wall thickness micrometer.

Feeler thickness; Uncertainty; Method of measurement.

2017-04-18

詹華挺，男，寧德市計(jì)量所長(zhǎng)度醫(yī)學(xué)室主任，工程師