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测量不确定度在实际工作中的具体应用

2014/11/13 23:14:44  来源:计测网通讯员 
字号: 13号字 16号字

  【摘要】测量不确定度是我们从事计量工作的技术人员必须掌握的理论知识。国家校准实验室的认证,计量标准技术报告的建立,检定/校准证书的出具等,都要求我们检测部门必须提供准确可靠的检测数据,这些检测数据最终还是用测量不确定度来表示。

  1999年1月国家质量技术监督局批准颁布了JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》国家计量技术规范。该规范采用了国际上通行的观点和方法,使涉及测量的检定、校准、检测、测试及科学研究、工程测量等技术领域和部门,可以用统一的准则对测量结果及其质量进行评定表示和比较。

  测量不确定度是我们从事计量工作的技术人员必须掌握的理论知识。国家校准实验室的认证;计量标准技术报告的建立;检定/校准证书的出具等。都要求我们检测部门必须提供准确可靠的检测数据,这些检测数据最终还是用测量不确定度来表示。

  在日常检测工作中,我们会遇到一些测试件,这些测试件既无标准,又无检定规程。我们在测试过程中如何保证测量数据的准确可靠,如何判断测量方法是否满足用户的要求。我们可以依据图纸上给出的公差或对方给出的参数,通过对测量过程分析其B类不确定度,并计算测量结果的总不确定度,以测试报告的形式给出。

  1.实例1

  在卧式测长仪上测量直径为Φ50mm的一个工件的内尺寸,这个工件公差范围是Φ50±。方法是用一个直径为Φ50mm的标准环规与直径为Φ50mm的工件在卧式测长仪上进行比较测量,现对仪器测量内尺寸进行不确定度分析。

  1.1 B类不确定度(假定不确定度呈正态分布,覆盖因子取3)

  (1)仪器的示值误差及不确定度分量

  L—被检工件的长度

  (2)标准环规的检定极限误差及不确定度分量

  (3)仪器分辨率力引起的误差

  及不确定度分量

  (4)内尺寸测量找转折点引起的误差及不确定度分量

  (5)温度偏离20℃时对测量结果引起的误差及不确定度分量

  式中α为环规线膨胀系数,假定被测件与标准材料相同,则

  α=11.5×10-6;△t为温度偏

  离20℃时的温度差△t =±0.5℃

  1.2合成不确定度

  1.3扩展不确定度

  由正态分布可得:K =3,P =99.73%

  Φ50mm工件检测结果表达式为:Φ50±0.0018(mm),在工件公差范围Φ50±0.0030(mm)之内。

  从以上的不确定度分析来看,我们只考虑仪器本身的误差,而不需考虑仪器的重复性(A类不确定度无需考虑),还涉及到测量方法、人员误差、环境条件等(B类不确定度)。最终测量结果满足工件要求,可以开展测试工作。

  2.实例2

  在计量标准考核涉及的建标报告中要求填写整套计量标准装置或系统的不确定度,下面是经纬仪检定装置计量标准技术报告不确定度实例。

  2.1 A类不确定度(计量标准装置重复性)

  取一台T3经纬仪作水平一测回标准偏差10次,测得值如表1:

  单次测量标准偏差S

  重复测量标准不确定度分量:

 

  2.2 B类不确定度

  (1)标准正多面棱体的不确定度分量

  设该不确定度呈正态分布,覆盖因子取3,则标准不确定度为:

  (2)多齿分度台分度误差不确定度分量

  因用正多面棱体采用排列互比的方法检定,其标准不确定度为:

  (3)分度台测角重复性的不确定度分量

  该不确定度呈正态分布,覆盖因子取3,则标准不确定度为:

  (4)由望远镜照准目标的不确定度分量(T3型)

  该不确定度呈正态分布,覆盖因子取3,则标准不确定度为:

  (5)由被检仪器读数的不确定度分量(T3型)

  该不确定度呈均匀分布且读数2次取其平均值,覆盖因子取,则标准不确定度为:

  2.3合成不确定度

  2.4扩展不确定度

  由正态分布可得:K =3,P =99.73%

  2.5结论

  该检定装置的总不确定度为0.42″,装置的重复性为0.011″,符合JJG414-94《光学经纬仪》;JJG100-94《全站型电子速测仪》(测角部分)检定规程要求,可以开展J07及其以下精度的光学经纬仪;全站型电子速测仪(测角部分)的检定工作。

  以上是不确定度在检定、测试上的应用。而不确定度在校准上的应用更广泛,根据导则25《校准和检测实验室能力的通用要求》指明;校准实验室出具的每份证书或报告都应包括有关测量结果不确定度评定的说明。

  校准在国际上已成为量传体系中的主要方式,是市场经济发展的必然选择,广泛适用于工业生产领域。随着我国加WTO,我国的校准市场将受到国外校准机构的强大冲击。

  我们要取得国际经济和市场竞争中的优势地位,就必须在各方面与国际接轨。在出具检定证书、校准证书、检测报告等多种形式文件时,有关测量结果和测量不确定度的报告,都应与国际的表示方式一致。

  【作者简介】黄秀丽,女,工程师,主要从事长度计量的检定、测试、校准工作。曾经发表过两篇文章。工作单位:安徽省计量测试研究所。通讯地址:230022合肥市靶场路5号。

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