四方鐵工作角偏差的測量不確定度分析

李凡 王穆涵

【摘要】本文通過對四方鐵工作角的偏差測量結(jié)果的不確定度進(jìn)行概算，根據(jù)JJF 1130—2005《幾何量測量設(shè)備校準(zhǔn)中的不確定度評定指南》中目標(biāo)不確定度合格判據(jù)U≤UT，確認(rèn)本文提出的四方鐵工作角的偏差的技術(shù)要求、測量原理、測量條件、測量方法和測量程序的科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性及可行性。

【關(guān)鍵詞】光學(xué)儀器檢具；四方鐵；不確定度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.02.016

Analysis of the Measurement Uncertainty of the Deviation of the Working Angle of Tetragonal Iron

LI Fan1，WANG Muhan2

（1.Liaoning Institute of Measurement，Shenyang 110004，China；2.Fushun Institute of Technology Innovation，F(xiàn)ushun 113006，China）

Abstract：This paper confirms the scientific，economical and feasible technical requirements，measurement principles，measurement conditions，measurement methods and measurement procedures of the square iron working angle deviation proposed in this paper by estimating the uncertainty of the measurement results of the square iron working angle deviation and according to the objective uncertainty qualification criterion U≤UT in JJF 1130—2005 Guidr to the Estimation of Uncertainty in Calibration of Geometrical Measuring Equipment.

Key words：optical instrument fixture；the quartet iron；uncertainty

1概述

標(biāo)準(zhǔn)角尺有200 mm×100 mm、100 mm×63 mm和70 mm×70 mm等規(guī)格。200 mm×100 mm刀口直角尺主要用于工具顯微鏡滑板運(yùn)動直線度和垂直度的檢定和校準(zhǔn)。100 mm×63 mm刀口直角尺用于小型工具顯微鏡工作臺移動的直線度和垂直度的檢定和校準(zhǔn)。70 mm×70 mm的四方鐵主要用于萬能工具顯微鏡縱向、橫向滑板運(yùn)動的垂直度，以及支臂升降對工作臺垂直度的檢定和校準(zhǔn)。其外形如圖1所示。

2測量任務(wù)和目標(biāo)不確定度

2.1測量任務(wù)

用確認(rèn)的技術(shù)要求、測量原理、測量條件、測量方法和測量程序，測量范圍為70 mm的四方鐵工作角的偏差。

2.2測量任務(wù)目標(biāo)不確定度UT

3原理、方法、程序和條件

3.1測量原理

四方鐵工作角的偏差是根據(jù)圓周封閉原則進(jìn)行測量的。

3.2測量方法

四方鐵工作角的偏差用0.1″的光電自準(zhǔn)直儀與1級平板等組成的測量裝置進(jìn)行檢定。將一塊1級平板與光電自準(zhǔn)直儀放在處于水平位置的水泥工作臺面或低準(zhǔn)確度等級的大平板上，調(diào)整自準(zhǔn)直儀，使其光軸位于被檢四方鐵工作面的中間位置。將四方鐵放在1級平板上，并使其∠1的左工作面緊靠于直角尺的刀口，調(diào)整自準(zhǔn)直儀，使由∠1的右工作面上反射回來的十字線影像處于視場中間部位，然后轉(zhuǎn)動自準(zhǔn)直儀的鼓輪，使指標(biāo)線（雙線）對準(zhǔn)由四方鐵工作面上反射回來的單十字線影像（或觀察電器箱上電表指針是否指零，指針指零即已對準(zhǔn)），在測微鼓輪上進(jìn)行讀數(shù)得α1。到此，即以∠1定位讀數(shù)為α1。再依次將四方鐵的∠2、∠3、∠4的左工作面緊靠于直角尺的刀口，分別檢定∠2、∠3、∠4，同樣按上述方法得讀數(shù)值α1、α2、α3。四方鐵的每一個角度的偏差是以工作面上四個讀數(shù)的平均值與每一個角度的工作面上的讀數(shù)的差值確定。

3.3測量程序

用光電自準(zhǔn)直儀校準(zhǔn)四方鐵。光電自準(zhǔn)直儀是校準(zhǔn)的主標(biāo)準(zhǔn)器，光電自準(zhǔn)直儀安置在檢定平臺上。

3.4測量條件

光電自準(zhǔn)直儀經(jīng)檢定符合JJG 202—2007《自準(zhǔn)直儀》的要求；校準(zhǔn)室的溫度為（20±1）℃，且每小時溫度變化應(yīng)不大于2℃；操作人員是經(jīng)過培訓(xùn)的，并且十分熟悉測量過程。

4數(shù)學(xué)模型

5標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的來源和說明

標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的來源和說明見表1。

6標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的說明和計(jì)算

6.3平板平面度引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（ai3）的評定

7合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度

8不確定度概算匯總表

不確定度概算匯總情況見表2。

9不確定度概算討論

10結(jié)語

光學(xué)儀器檢具是由直尺、標(biāo)準(zhǔn)角尺、十字線校對桿、大小錐體心軸等多個設(shè)備組成。四方鐵是光學(xué)儀器檢具中的一個標(biāo)準(zhǔn)器。本文只是這些標(biāo)準(zhǔn)器不確定度分析的其中一篇文章，作者還將陸續(xù)發(fā)表直尺、標(biāo)準(zhǔn)角尺、十字線校對桿、大小錐體心軸等標(biāo)準(zhǔn)器的不確定度分析，最終形成完整的光學(xué)儀器檢具的不確定度分析。

【參考文獻(xiàn)】

[1]測量儀器特性評定：JJF 1094—2002[S].

[2]幾何量測量設(shè)備校準(zhǔn)中的不確定度評定指南：JJF 1130—2005[S].

[3]測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1—2012[S].

【作者簡介】

李凡，男，1983年出生，高級工程師，研究方向?yàn)橛?jì)量檢測及相關(guān)技術(shù)。

王穆涵，男，1978年出生，高級工程師，研究方向?yàn)橛?jì)量檢測及相關(guān)技術(shù)。

（編輯：李加鵬）