焦度计顶焦度检定结果不确定度的评定

　　0　引言

　　任何检测实验产生的测量结果都有不确定度,如何识别影响测量结果的主要因素,从而注意对这些主要分量加以控制,对提高测量的准确性是有意义的。本文根据JJF1059-1999关于《测量不确定度评定与表示》的要求,以一台自动对焦原理的焦度计为例,具体分析使用顶焦标准镜片对焦度计进行检定时,检定结果不确定度的来源、分类及不确定度的合成进行分析评定。

　　1　工作原理

　　焦度计是用于测量眼镜镜片(含角膜接触镜镜片)的顶焦度和棱镜度,确定镜片的光学中心、轴位和打印标记,检查镜片是否正确安装在镜架中的测量仪器。按测量原理分为自动对焦原理的焦度计和手动调焦原理的焦度计,本文以自动对焦原理的焦度计为例,其工作原理见图1所示。

　　图1中,平行光线经被测镜片1后发生偏转,经过带孔光阑2,落在光电位置探测器3上。

　　式(1),式(2)中,h,h′分别为光线在光阑与光电位置探测器处的高度;Δx,x分别为被测镜片后顶点至光阑的距离,以及光阑至光电位置探测器的距离;lf为被测镜片后顶焦距。

　　因h,x与△x已知,测得h′后,自动对焦原理的焦度计将自动得出被测镜片的顶焦度值。

　　2　建立数学模型

　　用顶焦度标准镜片对自动对焦原理的焦度计进行计量检定,并给出被检焦度计在各检测点的顶焦度修正值。顶焦度修正值c的数学模型:

　　式中,c为被检焦度计的的顶焦度修正值;为顶焦度标准镜片的标准值;d为被检焦度计的顶焦度实际测量值。

　　3　不确定度来源和分析

　　自动对焦原理的焦度计检定结果的不确定度来源主要由以下几个方面组成:

　　1)由顶焦度标准镜片引起的不确定度,属于B类评定。按照JJG2090-1994的规定,经由上一级计量基准传递的顶焦度标准镜片的测量不确定度规定为(0. 02~0. 03)(k=3),因此顶焦度标准镜片的不确定度为0. 03 /3 = 0. 01。则:

　　2)由实际测量值d引起的不确定度,主要有:测量重复性引入的标准不确定度,由仪器自身的原理和结构引起的不确定度和由“+-”模式转换的非线性变化引起的不确定度。

　　4　不确定度的评定

　　以下是实际测量时,对各分量标准不确定度的评定。

　　4·1　A类评定

　　实验数据表明,在规定的环境条件下,处于正常工作状态的自动对焦原理的焦度计重复测量所得到的顶焦度示值之间的最大偏差为0. 02 ~0. 03m-1。

　　以某型号的自动焦度计为例,它在-15. 00m-1处进行重复性测量时的发散最大,用-15. 00顶焦度标准器对其进行测量,重复测量6次,得到如下数据: -14·98、-14·97、-14·98、-14·98、-14·99、-14·97(),其平均值:x=-14. 978。