三坐标测量机示值校准结果不确定度的评定
1. 测量方法(依据JJF1064-2004《坐标测量机校准规范》)
尺寸测量校准方法的原理,是通过比较5个不同长度的尺寸实物标准器的校准值和指示值,评价测量尺寸的坐标测量机是否符合规定的最大允许示值误差MPE E 。
5个尺寸实物标准器放在测量空间的7个不同的方向或位置,各测量3次,共进行105次测量。
大值与最小值的。
2. 数学模型
对标准器进行测量,得到的测量长度值为
E L L L t L L L S S S +∆-∆-∆-∆+=321α
其中S L 标准器的校准长度,1L ∆为标准器形状误差等因素引起的误差,2L ∆为长度稳定性引起的误差,3L ∆为测量重复性引起的误差,S α为标准器的热膨胀系数,t ∆为标准器温度对20℃的偏差,E 为坐标测量机的示值L 的误差。
3. 灵敏度系数
11/1≈∆+=∂∂=t L L c S S α t L L L c S S ∆=∂∂=/2
S S L t L c α=∆∂∂=)(/3 1)(/14-=∆∂∂=L L c
1)(/25-=∆∂∂=L L c 1)(/36-=∆∂∂=L L c
1/7=∂∂=E L c
4. 标准不确定度
1u 为标准器校准值S L 的标准不确定度,2u 为标准器热膨胀系数s α的标准不确定度,根据标准器的校准证书确定标准不确定度值。
3u 为标准器温度测量的标准不确定度,由于标准器的温度测量是坐标测量机上的功能,测量误差是坐标测量机示值误差的一部分,与校准方法无关,不予单独考虑。
4u 为标准器的长度变动量引入的标准不确定度。
5u 为标准器的长度稳定度引入的标准不确定度。
6u 为测量重复性引入的标准不确定度。
7u 为坐标测量机示值误差的标准不确定度,也是坐标测量机的测量示值误差的组成部分,与校准方法无关,不予单独考虑。
5. 合成标准不确定度
[]2/12625242221)(u u u tu L u u S c +++∆+=。
取两个长度,确定不确定度的系数,以bL a u c +=的形式给出。
6. 扩展不确定度
U =ku c ,取k =2。
7. 计算示例
设使用3等量块对坐标测量机进行校准,被校准的坐标测量机最大允许示值误差为1000/5.55L MPE E +=(μm ),其中L 单位为mm 。
量块温度20.8℃。
根据量块校准证书,1U =(0.10+1.0L )μm ,k =2.62,L 单位为m ;2U =1×10-6(1/℃),服从三角分布,2k =6;
根据检定规程JJG146-2003,()μ20.01004=U m ,()μ60.010004=U m ,设服从均匀分布,3=k ;()L U 0.105.05+μm ,L 单位为m ,设服从均匀分布,3=k 。
35组测量中,每块量块上3次测量的极差最大为1.0μm 。
极差系数1.69,s=0.59。
考虑到此值从35组测量中得到,个组测量的标准偏差均取s=0.59,利用合并样本标准差方法:08.03559.03526=⨯==v
v s u P μm 重复性误差包含了为确定方向进行的辅助测量的误差引入的不确定度分量。
()[]2/12625242221u u u tu L u u S c +++∆+=,取值见下表。
()1000/2.111.0+=c u μm
()1000/4.22.0L U +=μm 2=k
L=500mm 时:()1000/5004.22.0⨯+=U =1.4μm (2=k )。