小量块国际比对及能力验证

　　1 引 言

　　国际比对一般在国家研究院进行, 陕西省计量科学研究院作为省级研究院, 于2006 年2 月参加了亚太实验室认可合作组织( APLAC) 组织的比较法测量小量块实验室间的比对实验。比对委托日本国立技术与发展研究所组织实施, 使用的是日本三丰公司生产的 0 级( JIS B 7506: 2004) 量块, 量块名义尺寸分别为1mm、10mm、100mm。

　　此次比对, 有亚太实验室认可合作组织( APLAC) 、欧洲认可协作组织( EA) 、美洲认可合作组织( IAAC) 中 31 个国家和地区, 86 个实验室参加了国际比对技术交流活动。比对要求参比实验室在 10天之内依照国际统一比对技术文本, 填完相关内容、提交盲样接收、发送状况表、提交比对结果页、校准证书以及测量不确定分析等资料。

　　2 比对方法及原理

　　比对利用立式接触式干涉仪和二等量块组成的检定系统展开, 数学模型分析如下。由接触式干涉仪知:

　　由比较法测量知:

　　ΔL 为标准和被检量块中心长度差;

　　n、i 分别为接触式干涉仪读数值和分度值;

　　L_X、L_S分别为被检、标准量块在20 ℃时的中心长度;

　　t_x、t_s分别为检定时被检、标准量块的温度;

　　α_X、α_S分别为被检、标准量块的线膨胀系数。

　　将接触式干涉仪定标公式:和 Δα=α_X-α_S、Δt=t_x- t_s分别代入式( 1) 、( 2) 整理得:

　　N 为采用的干涉带间隔数;

　　d 为分度值;

　　λ为干涉滤光片波长。

　　应考虑实测点对量块中心偏离量ΔP_X所引入的不确定度:

　　δL_X为被检量块长度变动量;

　　a、b 分别为量块截面长、短边的尺寸。

　　对式( 3) 求偏导获得各项分量灵敏系数:

　　考虑干涉光管包含了n、λ、d 三项不确定度分量, 因此, 量块比对测量不确定度由干涉光管、L_S、Δα、Δt、α_S、t_x、ΔP_S、ΔP_X八项不确定度分量构成, 其中用干涉光管代替式( 6) 中 n、λ、d 三项不确定度分量, 则合成标准不确定度为:

　　3 不确定度分量分析 ( L: 1 mm, 10 mm,100 mm)

　　第一项:

　　u( δ) 为干涉光管标准不确定度, 将i=100 nm, n=20,Δλ=2 nm, λ=568.2 nm 代入上式, 估计相对不确定度为 20%。

　　第二项:

　　u( L_S) 为标准量块的标准不确定度, 查t 分布表得: ν( L_S) =ν₂=29

　　u( Δα) 为标准和被检量块线膨胀系数 Δα的标准不确定度, 由 JJG 146- 2003 知 Δα=±10^-6, 且服从三角分布, tx- 20=0.3。