数显卡尺测量不确定度分析

　　1 测量误差分析

　　在实际应用中出现的数显卡尺测量误差是由定栅误差和卡尺本身制造误差(零件的形状和位置误差)、使用引起的误差(测量力引起的误差、不准确的测量引起的误差)以及其它各种偶然原因导致的误差影响的。

　　(1)定栅误差的影响

　　定栅的全长累计误差直接反映在数显卡尺的测量不确定度上,表1列出实测10条定栅全长累计误差及平均累计误差Δcp,则对数显卡尺测量不确定度的影响为ΔL1=Δcp。

　　(2)测尺导向面直线度的影响

　　数显卡尺两外测量面应平行,在零位合并时应无光隙,在实际制造中测尺导向面的直线度有误差,当两测量面分开时尺框相对原始位置产生倾斜,测量面相应倾斜,如图1所示,若测尺导面相对尺框与测尺配合长度为L1,测尺导面直线度误差为Δ导,外量爪伸出长度为L2,则对数显卡尺测量不确定度的影响。

　　(3)测尺平行度对测量不确定度的影响

　　测尺导向面对应的平面对导向面有平行度误差,这使测尺与尺框间的导向间隙增大,尺框在移动方向上产生倾斜,测量面相应倾斜,如图2所示。如平行度误差为Δ平,它对数显卡尺外测量不确定度的影响为

　　(4)两外测量面平面度的影响

　　量爪平面度误差直接反映在测量结果中,通常规定两个量爪的平面度公差Δ相等,因此由它产生的测量误差为

　　(5)两外测量面平行度的影响

　　在实际制造中两外测量面在零位要求平行,合并时无光隙,当尺框移动到任意位置时,其平行度直接反映到测量结果中,因此由它产生的测量误差为ΔL5=Δ任平。

　　(6)测量力引起卡尺弯曲变形的影响

　　测量力的作用使测尺和两个量爪产生弯曲变形,这种变形将直接影响测量结果。根据力学原理,测量力P使两量爪变形发生的位移为fa,如图3所示。

　　测量力P使测尺产生弯曲变形使量爪发生位移为fb,如图4所示。

　　由此得出测量力引起的误差为量爪弯曲和测尺变形之和,它对数显卡尺测量不确定度的影响为

式中,P为测量力0.5Kgf;E为材料的弹性模量2.1为量爪根部断面惯性矩Ib为测尺断面惯性矩为量爪根部断面厚度;b1为量爪根部断面宽度;a2为测尺断面厚度;b2为测尺断面宽度;H为测量面与量块接触中点至导向面距离;S为两测量面间距。

　　2 数显卡尺测量不确定度计算

　　考虑上述各项误差均属计量器具本身内在误差对测量结果的影响,将它们综合起来的结果则表征数显卡尺内在误差所引起的测量误差,且各项误差均以误差限的形式给定,按照误差独立作用原理及误差扩散定律可计算出数显卡尺不确定度ΔL总为