特殊尺寸量塊的測(cè)量不確定度評(píng)定

【摘要】 本文主要依據(jù)JJG 146-2011《量塊檢定規(guī)程》，論證針對(duì)100 mm以下特殊尺寸量塊（即沒(méi)有相應(yīng)尺寸的標(biāo)準(zhǔn)量塊）的不確定度評(píng)定，以及測(cè)量前如何正確選擇標(biāo)準(zhǔn)量塊組的等別。

【關(guān)鍵詞】 特殊尺寸量塊;測(cè)量;不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.03.009

Evaluation of Measurement Uncertainty for Special Size Gage Blocks

HAN Qiao-chu

（Liaoning Provincial Institute of Measurement，Shenyang 110004，China）

Abstract： This thesis shows the demonstration of measurement uncertainty for special size gage blocks（which means there is no corresponding size standard gage blocks）up to 100mm based JJG 146-2011 Gage Block. And how to select the class grade of standard gage blocks before measurement.

Key words： special size gage block;measurement;uncertainty

1 概述

量塊是一種橫截面為矩形且具有一對(duì)互相平行測(cè)量面的實(shí)物量具，一般采用耐磨材料制造，屬于一種端面長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)。伴隨市場(chǎng)需求日益多樣化，精密機(jī)械制造業(yè)和加工行業(yè)對(duì)特殊尺寸量塊的需求不斷增加，量塊生產(chǎn)商開(kāi)始根據(jù)用戶的要求接受特殊尺寸的量塊定制。為了完成特殊尺寸量塊的溯源工作，需要將少量量塊通過(guò)研合的方式來(lái)組合使用。本文依據(jù)JJG 146-2011《量塊檢定規(guī)程》，以100 mm以下特殊尺寸量塊中51.8 mm的4等量塊為例，從83塊組的2等量塊中選取50 mm、1.8 mm兩塊量塊相互研合后，在電腦量塊比較儀上用比較法進(jìn)行測(cè)量。

2 建立測(cè)量模型

2.1 被測(cè)量塊中心長(zhǎng)度表示式

用電腦量塊比較儀測(cè)量量塊長(zhǎng)度時(shí)，被測(cè)量塊長(zhǎng)度可表示為：

3.3 標(biāo)準(zhǔn)量塊的線脹系數(shù)[α]

根據(jù)規(guī)程鋼質(zhì)量塊的線脹系數(shù)應(yīng)在（11.5±1）×[10-6] ℃-1范圍內(nèi)，假定其在該范圍內(nèi)等概率分布，可得其標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u（α）=1/3=0.577×10-6] ℃-1。檢定4等量塊時(shí)按照溫度最大差0.4 ℃計(jì)算。于是對(duì)應(yīng)的不確定度分量為：

3.4 標(biāo)準(zhǔn)量塊和被測(cè)量塊的溫度差[Δt]

假定檢定4等量塊時(shí)溫度差[Δt]在±0.04 ℃范圍內(nèi)等概率分布，可得其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.6 被測(cè)量塊的溫度t

在比較測(cè)量時(shí)一般認(rèn)為被測(cè)量塊溫度t等于20 ℃。因此t與20 ℃的差就是t的不確定度范圍。若t在（20±0.4） ℃范圍內(nèi)等概率分布，則得其標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u（t）=0.4/3=0.231] ℃。由于線膨脹系數(shù)差[Δα]在±2×10-6 ℃-1范圍內(nèi)服從三角分布。取[Δα]的絕對(duì)值最大值的一半估算，即等于1×10-6 ℃-1。于是對(duì)應(yīng)的不確定度分量為：

3.7 標(biāo)準(zhǔn)量塊測(cè)點(diǎn)位置[ΔPs]

估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)量塊測(cè)點(diǎn)位置等概率分布在量塊中心附近l mm區(qū)域內(nèi)，且取每一量塊測(cè)量?jī)纱蔚钠骄?。則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u（ΔPS）=1/6=0.408] mm。根據(jù)規(guī)程，2等量塊長(zhǎng)度的變動(dòng)量允許值為180 nm。于是對(duì)應(yīng)的不確定度分量為：

3.8 被測(cè)量塊測(cè)點(diǎn)位置[ΔP]

按照標(biāo)準(zhǔn)量塊測(cè)點(diǎn)位置不確定度的計(jì)算方法，計(jì)算被測(cè)量塊測(cè)點(diǎn)位置的不確定度，可得[u（ΔP）=1/6=0.408] mm。根據(jù)規(guī)程，4等量塊長(zhǎng)度的變動(dòng)量允許值為350 nm。對(duì)應(yīng)的不確定度分量為：

3.9 研合層厚度[δ（lw）]

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，研合層厚度一般在±10 nm范圍內(nèi)變化且在此范圍內(nèi)等概率分布，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

則對(duì)應(yīng)的不確定度分量為：

[u9=c9u（δ（lw））=5.77 nm]

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

被測(cè)長(zhǎng)度[l]的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度[uc（l）]可表示為：

6 結(jié)論

綜上分析可知，L=51.8 mm時(shí)，測(cè)量不確定度為215 nm。量塊檢定規(guī)程中規(guī)定當(dāng)[50 mm

【參考文獻(xiàn)】

[1] 黃敏.非常規(guī)尺寸量塊檢定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)量塊的選擇及測(cè)量不確定度的評(píng)定[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2012（8）：69-70.

[2] 量塊檢定規(guī)程：JJG 146-2011[S].

【作者簡(jiǎn)介】

韓翹楚（1989-），女，工程師，碩士，研究方向?yàn)殚L(zhǎng)度計(jì)量。