接触式干涉仪示值误差的测量不确定度

　　接触式干涉仪是应用光波干涉原理,采用微差比较测量法测量长度的高精度光学计量仪器,主要用于检定尺寸小于150mm的二等和二等以下的量块,也可以对其他高精度零件进行测量或作高精度定位。本文介绍一种应用JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》分析其示值误差测量不确定度的方法。

　　1　测量方法

　　依据JJG101-1981《接触式干涉仪》检定规程)检定前先将零级干涉带调至刻度尺-50外4条干涉带处,以二等量块配对法检定,检定工作分别在分度值0_·2、0_·1、0_·05μm情况下分别进行。检定分度值为0_·2μm时,受检点为±50分度,使用六块量块(1、1_·01、1_·02、1_·03、1_·04、1_·05mm)配成五对;检定分度值为0_·1μm和0_·05μm时,受检点分别为±20分度和±40分度,均使用十块量块( 0_·991、0_·993、0_·995、0_·997、0_·999、1_·001、1_·003、1_·005、1_·007、1_·009mm)配成9对。

　　2　数学模型

　　接触式干涉仪的示值误差:

　　式中　δ为受检点的示值误差,μm;ri为每次读数值,μm;L_n为最后一块量块的实际尺寸,μm;L₁为最初用来对零的一块量块的实际尺寸,μm; n为使用量块的块数。

　　3　方差和传播系数

　　4　计算分量标准不确定度

　　4·1　比较差值的不确定度u(r)

　　(1)由测量重复性得到的分量u(1)

　　使用二等标准量块对接触式干涉仪0·2μm分度值,受检点±50分度重复测量10次得实验标准差实测时以一次测量值计算,则u(1)为:

　　(2)接触式干涉仪的估读误差影响的分量u(2)接触式干涉仪的分度值为0_·2μm,估读误差为1/10格即0_·02μm,以等概率落于半宽度为1/10格的区域内,故u(2)为:

　　4·2　二等标准量块中心长度测量不确定度估算的分量u(L)

　　按正态分布处理,覆盖因子k=2_·58,检定使用的标准量块的尺寸在0_·991~1_·05mm范围内,可取

　　5　合成标准不确定度

　　检分度值为0_·2μm时,n=6,代入式(4)得:

　　6　有效自由度

　　检分度值为0_·2μm时,n=6,则有效自由度为: