机械式厚度表示值误差测量结果的不确定度分析和评定

　　一、测量方法

　　1.测量依据

　　JB/T10035- 1999《厚度表》

　　2.环境条件

　　温度: (20±5)℃

　　3.测量标准

　　五等量块, 扩展不确定度为(0.5+0.5L)μm, 包含因子k=2.7

　　4.被测对象

　　测量范围为(0～10)mm, 分度值为0.01mm, 测力范围为(0.8～1.8)N, 最大允许误差为±0.02mm, 两测量面直径为Φ10mm, 接触形式为平面—平面。

　　5.测量过程

　　测量时握住表架, 使指示表垂直于水平面, 放下拨杆, 使两测量面自然接触, 调整使大指针对准零位。然后将量块放入两测量面之间, 放松拨杆, 使表杆自然落下, 从表盘上即可读取相应的厚度值。3次测量的平均值h与量块的长度值H之差即为示值误差δ。

　　二、数学模型

　　1.厚度表的示值误差δ

　　δ=h- H+h·αh·Δth- H·αH·ΔtH

　　式中:h———某点测量的平均值;H———量块的长度值;αh、αH———厚度表测杆、量块的线膨胀系数;Δth、ΔtH———厚度表测杆、量块的温度与参考温度20℃的偏离值。

　　2.方差和灵敏系数

　　令δa=αh- αH, δt=Δth- ΔtH

　　舍去微小量, 取L≈h≈H, α≈αh≈αH, Δt≈Δth≈ΔtH则δ=h- H+L·Δt·δa+L·α·δt

　　故u2(δ)=u2(h)+u2(H)+(L·Δt)2u2(δa)+(L·α)2u2(δt)

　　三、计算标准不确定度分量

　　1.厚度表示值引入的分量u(h)

　　(1)测量重复性u1(h)

　　采用A类方法。由于各种因素引起的不确定度在测量范围的上限最大, 故选择10mm校准点, 用五等量块在重 复 性 条 件 下 测 量10次 得 到 测 量 列 ( 单 位 : mm):10.007、10.008、10.009、10.0008、10.006、10.007、10.009、10.008、10.007、10.008。

　　式中: b———两眼瞳孔间距的, b=30mm; Δh———指示表指针到表盘的距离, Δh=0.7mm; i———指示表分度值, i=0.01mm; C———眼睛明视距离, C=250mm; n———表盘最小分度值实际宽度, n=1.5mm。

　　该误差以0.56μm为半宽, 按三角分布处理估计相对不确定度为20%, 由于对零和读数影响两次, 故

　　(3)估读误差u3(h)

　　估读误差为1/10分度, 该误差在±1μm的区间内服从均匀分布估计相对不确定度为25%, 由于影响两次, 则