一、測量方法

依據JJG 146-2011量塊檢定規程

二、環境條件

溫度(20±0.6)℃

三、測量標準

5.12 mm~100mm,3等鋼質量塊,標準量塊的不確定度不大于0.10μm+1×10-6ln,包含因子k=2.7。

四、測量對象

5.12mm~100mm陶瓷量塊

五、測量過程

陶瓷量塊的中心長度是以相同標稱尺寸的3等量塊作標準,在電感測微儀上用比較方法測量。

六、中心長度測量結果的不確定度

1.數學模型:量塊中心長度表達式用電感測微儀測量量塊長度時,被測陶瓷量塊長度可表示為:l=ls+d-ls-a△t-ls△a(t-20)-δs(△ps)+δ(△p)

式中:t,a,l——被檢陶瓷量塊的溫度,線膨脹系數和在20℃時的中心長度,下標有“s”為對應標準量塊的值(Δt=t一ts,△a=a-as)

d——電感測微儀示值;

δ(△ps)、δ(△P)——測點偏離標準和被測量塊中心所產生的誤差,其大小與對中心的偏移量△p有關。

2.合成不確定度表示式

由于量塊中心長度的測量不確定度主要來源于ls ,d,t,△a,△t,as,△P等影響量,除d可通過實測按A類計算外,其余不確定分量視為B類不確定度,并且相互間基本上獨立無關。

合成標準不確定度表達式為:

3.靈敏系數

對式中各影響量求偏導數,可得對應于各影響量的靈敏系數:

式中:hs,h——標準和被測量塊的長度變動量。

因此,被測長度l的合成標準不確定度uc

4.各影響量的標準不確定度及對應的不確定度分量

由于不確定度與量塊長度有關,現以100mm量塊為例來討論。

(1)標準量塊的中心長度ls

3等量塊的測量不確定度,包含因子按k=2.7計算,則標準不確定度于是對應的不確定度分量為:

(2)電感測微儀示值d的不確度來源于儀器的不穩定性。

(3)標準量塊的線膨脹系數a

規程規定鋼質量塊的線膨脹系數應在范圍內,現假定其在該范圍內等概率分布,可得其標準不確定度。

(4)標準量塊和被測量塊的溫度差Δt

檢定陶瓷量塊時溫度最大差Δt以±0.1℃范圍內估計。假定其在該范圍內等概率分布,可得其標準不確定度。

(5)標準量塊和陶瓷量塊的線膨脹系數差Δa

規程規定鋼質量塊的線膨脹系數應在范圍內,查閱了陶瓷量塊說明書和有關資料,陶瓷量塊的線膨脹系數在范圍內等概率分布,則標準量塊和陶瓷量塊線膨脹系數之差Δa應在范圍內服從三角分布,因此其標準不確定度

測量時陶瓷量塊溫度對標準溫度20℃偏差不超過0.6℃,于是對應的不確定度分量為

(6)被測量塊的溫度t

量塊比較測量時,一般認為溫度t等于20℃,因此t與20℃的差就是t的不確定度范圍,若此t在(20±0.6)℃范圍內等概率分布,則得其標準不確定度。

由于線膨脹系數差Δa在范圍內服從三角分布,Δa的絕對值取其最大值的一半估算,即等于,于是對應的不確定度分量為。

(7)標準量塊測點位置Δps

同樣估計測點位置在量塊中心附近1mm區域內等概率分布,假定測量時每一量塊測量兩次取平均值,因此其標準不確定度,3等量塊的長度變動量允許值是0.20μm,于是對應的不確定度分量為:

(8)被測量塊測點位置Δp

估計測點位置在量塊中心附近1mm區域內等概率分布,假定測量時每一量塊測量兩次取平均值,因此其標準不確定度。

通過以上分析,顯然5.12mm~100mm(20塊) 陶瓷量塊中心長度測量結果的不確定度,達到JJG146 -2011量塊檢定規程5等量塊不確定度的要求,所以陶瓷量塊可以用來檢定外徑、臂厚、板厚千分尺的示值誤差。

氧化鋯陶瓷量塊.png

2021-02-22

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