显微放大率测量方法的不确定度分析

　　1　原理和方法

　　1.1　原理

　　目视显微放大率在现行的光学仪器标准中采用如图1所示测量光路,其测量方程公式如下：

　　式(1)中:Γ—显微放大率,(x);h—标尺像高,(mm);H—标尺高,(mm);f0—测量物镜焦距,(mm).

　　测量不确定度的分析,根据不确定度传播律建立合成标准不确定度方程[1].按各变量独立不相关考虑,协方差为零状态,合成标准不确定度方程[2]:

　　1.2　方法

　　1.2.1　工具和测量规定　不确定度分析中,采用工具的参数为:测量望远镜———转鼓直读式,最小格值(最小分度)0.01 mm;物镜焦距f080.815 mm,相对孔径D/f1/4;目镜分划板为双丝夹缝瞄准方式;目镜放大率Γe15x.标尺直读最小格值0.10 mm.

　　测量规定为:目视检查保证测量望远镜与被测设备光轴平行;放置标尺时应目视检查保证标尺与被测设备光轴垂直;标尺对准时,目视通过测量望远镜目镜左右移位检查标尺像与分划板双丝的像面重合性,两像应无移位现象;测量望远镜转鼓应单向旋转对准,以消除空回;测微目镜读取标尺像时取值转鼓不少于1圈 (1圈读数1 mm);测量环境:在空气中测量,环境温度要求:23℃±5℃.

　　1.2.2　误差链和误差源分析　对式(2)的标准不确定度分量uH、uh、ufo分别分析误差源[3]以建立误差链.

　　a)uH主要产生因素为标尺的制造误差产生,包括:刻划误差导致的不确定度uH11,和刻划积累误差导致的不确定度uH12;测量环境变化(热胀冷缩和变形)导致的不确定度uH2;标尺放置不垂轴的随机效应导致的不确定度uH3。

　　uH的相对标准不确定度分量表述如下:

　　b)uh主要由下列因素产生:测微目镜转鼓刻划误差和刻划积累误差导致的不确定度uh11、uh12;测微目镜转鼓及导轨空隙与导轨不直度导致的不确定度uh2;测量环境变化(热胀冷缩和变形)导致的不确定度uh3;双丝夹缝瞄准误差和手调灵敏度的随机效应导致的不确定度uh4;测微目镜转鼓估读误差导致的不确定度uh5;测微目镜分划板双丝与标尺像不平行的随机效应导致的不确定度uh6;测量望远镜对焦不确定引起的随机效应导致的不确定度 uh7.

　　uh的相对标准不确定度分量表述如下:

　　c)ufo主要由下列因素产生:物镜焦距测量误差导致系统效应的不确定度ufo1;物镜装配偏焦(包含调校用光具座不确定度引入、人眼分辨率引了及像差导致的)系统效应的不确定度ufo2.ufo的相对标准不确定度分量表述如下:

　　1.2.3　误差源贡献分析　由式⑵中可知,合成相对标准不确定度的各分量:uH/H、uh/h、ufo/f0权重一致,因此各分量的误差贡献可以直接比较.