三等量块标准装置测量不确定度的分析评定

　　1 引言

　　我厂在生产中大量使用量块,为保证标准量值的逐级准确传递,建立了三等量块标准装置。该装置由三等量块、接触式干涉仪、平面平晶、温度湿度计、干涉显微镜等组成,可采用比较测量法检定四等及四等以下量块。

　　设被测量块的长度实测值为L,标称长度为ls,L与ls之差称为量块的长度偏差,长度偏差的允许值范围为d。报告测量结果时,必须对该测量结果的质量给出定量说明,以确定其可信程度。测量不确定度就是对测量结果质量的定量评定参数,它表征可合理赋予被测量值的分散性。测量结果是否可用,在很大程度上取决于其不确定度的大小。对量块进行检定后,必须出具检定证书,给出测量结果和测量不确定度。为保证测量结果准确可靠,必须对测量不确定度进行正确的分析与评定。

　　2 测量不确定度的来源分析

　　测量不确定度的来源主要有测量设备、测量方法、测量环境、测量人员、测量对象等,包括被测量定义不完全;被测量定义值的复现不理想;被测量样本不能完全代表定义的被测量;测量环境条件不理想或对环境条件参数测量不准确;测量人员对模拟式量仪的读数偏差;测量仪器分辨力和响应阈值引起的不确定度;测量标准(包括标准装置、标准器具、标准物质等)给出值的不确定度;数据处理时引用的常数或其它参数的不确定度;测量方法、测量系统和测量程序引起的不确定度;相同条件下对被测量重复测量的随机变化(即重复性);修正时引入的不确定度分量等。

　　三等量块标准装置采用接触式干涉仪与标准量块(三等)比对的方法检定四等量块的长度、长度变化量及长度稳定性。接触式干涉仪直接测量出被检量块与标准量块的长度差d,被检量L为

式中ls--20e时标准量块的长度,由检定证书给出

　　as--标准量块的热膨胀系数

　　δa--被检量块与标准量块热膨胀系数之差

　　θ--被检量块温度与20e的偏差

　　δθ--被检量块与标准量块的温度差

　　被检量块L的合成标准不确定度为

　　3 各测量不确定度分量的评定

　　(1)标准量块的标准不确定度u(ls)(属B类)由检定证书给出三等量块的U=0.2um,K=2.58,u(ls)为

　　(2)干涉仪测量长度差时的不确定度u(d)

　　干涉仪引入的B类标准不确定度

　　根据所用干涉仪的检定证书,示值误差的极限值为

式中,系统误差为0.03um(K=3),由其产生的标准不确定度为uB1=0.03/3=0.01um;随机误差为1.5ηiΔλ/λ,取G=20,i=0.1,K=0.55,Δλ=0.002,由其产生的标准不确定度为uB2=(1.5×20×0.1×0.002/0.55)/3=0.004um