立式光学计的测量不确定度分析

　　一、工作原理

　　立式光学计应用自准直原理和正切杠杆原理,将光学杠杆和正切杠杆机构结合在一起实现长度尺寸的测量。

　　二、测量装置的不确定度分析

　　在立式光学计上用标称值为6mm的四等量块作标准,对本厂专用标称尺寸为6 mm的活塞环槽塞规(工件工作部位材料为硬质合金)进行相对测量。测量温度为(20±0.5)℃。在立式光学计上作相对测量时,其标准不确定度主要来源于以下几方面。

　　1.示值误差的标准不确定度分量

　　由检定规程查得,立式光学计的示值误差为±0.25μm,在测量范围内误差的分布符合正态分布,覆盖因子k=3,其标准不确定度分量为

　　2.标准量块极限误差的标准不确定度分量

　　四等量块的极限误差为

　　式中:L———量块的长度(L=6mm);ΔL1———量块的极限误差。

　　误差分布符合正态分布,覆盖因子k=3。

　　标准量块的标准不确定度分量为

　　u2=0.212/3=0.071μm

　　3.定位误差的标准不确定度分量

　　在立式光学计上相对测量,由工作台工作平面定位,平面对测量轴线不垂直所产生的测量误差与被测件长度无直接关系,而仅决定于被测件和标准件的长度差。

　　式中:ΔL2———被测件与标准件的长度差(ΔL2=0.0344mm);a———工作台平面与仪器测量轴线的垂直度误差;δ位———定位误差。

　　对可调试工作台,影响工作台表面与测量轴线的不垂直的因素有以下三方面:

　　(1)工作台的调整误差,用四等量块接触8平面测帽的一半时,在前、后、左、右四个位置允许示值差为0.3μm,相当于测帽平面与工作台平面的平行性误差,其值为

　　(2)立柱和光学计管直线度误差的影响

　　(3)测帽孔轴心线与其平面的垂直度误差的影响

　　因此,测量轴线与可调工作台面的最大垂直度误差为

　　定位误差的分布不妨假设为均匀分布,覆盖因子k=3,定位误差的标准不确定度分量为

　　4.测量力误差的标准不确定度分量

　　式中:D———测头直径(D=40mm);P———测量力(P=2N);K———变形系数(K=0.2);ΔL3———测量力引起的误差。

　　测量力的误差分布为均匀分布,覆盖因子k=3,测量力误差的标准不确定度分量为

　　u4=0.093/ 3=0.065μm

　　5.仪器分辨力误差标准不确定度分量