32/32計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告鋼卷尺標(biāo)準(zhǔn)裝置揚(yáng)州市計(jì)量所1990年4月說明目錄一、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的工作原理及其組成………（1）二、選用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及主要配套設(shè)備…………………（2）三、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)指標(biāo)……………（3）四、環(huán)境條件………………（3）五、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的量值溯源和傳遞框圖……（4）六、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測量重復(fù)性考核…………（5）七、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核………………（6）八、測量不確定度評定……………………（7）九、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測量不確定度驗(yàn)證……（11）十、結(jié)論…………………（12）十一、附加說明…………（12）一、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的工作原理及其組成按JJG4-1999《鋼卷尺檢定規(guī)程》和JJG-2001《布卷尺檢定規(guī)程》，本套計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)主要用于新制造、使用中的普通鋼卷尺、測深鋼卷尺、鋼圍尺及布卷尺、測繩的檢定。以鋼卷尺示值誤差為例，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的工作原理敘述如下：零值誤差的方法將尺端裝有尺鉤或拉環(huán)的普通鋼卷尺平鋪在鋼卷尺臺上，加上規(guī)定的拉力后，與經(jīng)合格的Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺進(jìn)行比較.將表示零位位置的尺鉤(或拉環(huán))與標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺的零值線紋對準(zhǔn)，在100mm任意段鋼卷尺示值誤差的方法在鋼卷尺臺上用經(jīng)合格的Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺與被檢尺進(jìn)行比較測量（鋼卷尺臺面與被檢尺的摩擦力應(yīng)≤4N）。首先用壓緊裝置將標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺和被檢鋼卷尺緊固在臺上，分別在標(biāo)準(zhǔn)尺及被檢尺的另一端按規(guī)定加上拉力。調(diào)整臺上的調(diào)零機(jī)構(gòu)。使被檢尺的零值線紋與標(biāo)準(zhǔn)尺的零值線紋對齊（測深鋼卷尺是用500mm處線紋與標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺零值線紋對齊），按每米逐段連續(xù)讀取各段和全長誤差。全長不足3任意兩線紋見的示值誤差是在逐米進(jìn)行的同時(shí)在全長范圍內(nèi)任選2~3段進(jìn)行評定，其示值誤差不得超過相應(yīng)段允許誤差的要求。當(dāng)被檢尺全長大于臺面長度時(shí)，可用分段法進(jìn)行，其全長誤差為各段誤差的代數(shù)和。測深鋼卷尺和鋼圍尺的工作原理同普通鋼卷尺1二、選用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及主要配套設(shè)備計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器名稱型號測量范圍制造廠及出廠編號證書號標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺(0~5)m天津89007主要配套設(shè)備讀數(shù)顯微鏡JC10100.01mm102B4513CHZT-15m102A1006砝碼102G9048工作臺2三、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺測量范圍：0~5m；最大允許誤差：±（0.02+0.02L）mm四、環(huán)境條件項(xiàng)目要求實(shí)際情況結(jié)論溫度(205)℃20合格相對濕度≤75%65%合格3五、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的量值溯源和傳遞框圖上一級計(jì)量器具上海市計(jì)量測試技術(shù)研究院二等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺標(biāo)準(zhǔn)裝置1~1000m直接測量本單位計(jì)量器具揚(yáng)州市計(jì)量測試技術(shù)研究所標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺檢定裝置直接測量下一級計(jì)量器具揚(yáng)州市各廠礦企事業(yè)單位一級、二級鋼卷尺、鋼圍尺和測深鋼卷尺、4六、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測量重復(fù)性考核以檢定鋼卷尺3.0m處示值誤差為例。將被檢定鋼卷尺放在臺上，使其與標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺平行，并使被檢定鋼卷尺和標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺零位對齊，然后讀出3m+0.1mm；+0.1mm；+0.2mm；+0.2mm；+0.1mm；+0.1mm；得：n=10；平均值=0.14mm于是其重復(fù)性為：s==0.052mm結(jié)論：s小于不確定度評定中單次測量的重復(fù)性s=0.07mm符合要求5七、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核現(xiàn)將歷年(1999年~2002年)上海市計(jì)量測試技術(shù)研究院的鋼卷尺證書中數(shù)據(jù)作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析：時(shí)間被檢點(diǎn)1999.3.252000.4.142001.4.132002.6.261.0m+0.04mm+0.02mm+0.03mm+0.05mm2.0m+0.06mm+0.03mm+0.03mm+0.08mm4.0m+0.09mm+0.06mm+0.06mm+0.09mm3.0m+0.08mm+0.05mm+0.07mm+0.09mm5.0m+0.11mm+0.09mm0.08mm+0.10mmXmax-Xmin=0.11-0.02=0.09＜±0.1mm符合Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)符合JJG741-91《標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺規(guī)程》6八、測量不確定度評定1概述1.1測量方法：依據(jù)JJ4-1999《標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺規(guī)程》。1.2環(huán)境條件：溫度(20±2)℃，相對濕度≤75%。1.3測量標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺.一級標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺最大允許誤差為±(0.02+0.02L)mm。1.4被測對象：鋼卷尺，Ⅰ級鋼卷尺最大允許示值誤差為±(0.1+0.1L)mm；Ⅱ級鋼卷尺最大允許誤差為±(0.3+0.2L)mm；以5m鋼卷尺為例，即得出不同規(guī)格鋼卷尺的示值誤差測量結(jié)果不確定度。1.5測量過程：在鋼卷尺臺上用經(jīng)合格的Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺與被檢尺進(jìn)行。較測量（鋼卷尺臺面與被檢尺的摩擦力應(yīng)≤4N）。1.6評定結(jié)果的使用：在符合上述條件下的測量結(jié)果，一般可直接使用本不確定度的評定結(jié)果。2數(shù)學(xué)模型式中：-鋼卷尺的示值誤差；0~5m段鋼卷尺在標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺所對應(yīng)的偏差讀數(shù)值3輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定輸入量的不確定度的來源主要是測量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u()；鋼卷尺時(shí)人眼分辨率引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u()；標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺示值誤差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u()；拉力誤差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u()；線膨脹系數(shù)不同，當(dāng)溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃時(shí)引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u()；被檢定鋼卷尺和標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺各自線膨脹系數(shù)有不確定度，當(dāng)溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃時(shí)引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u()和鋼卷尺和標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺溫度差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u()。3.1測量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u()的評定將被檢定鋼卷尺放在臺上，使其與標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺平行，并使被檢定鋼卷尺和標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺零位對齊，然后讀出5m處示值誤差，作為一次測量過程。重復(fù)上述過程，在重復(fù)性條件下連續(xù)測量10次，得一測量列：（單位：mm5000.1，5000.2，5000.1，5000.2，5000.1，5000.2，5000.1，5000.2，5000.1，5000.3. =5000.16mm單次標(biāo)準(zhǔn)差s==0.07mm7八、測量不確定度評定則可得到u()=s=0.07mm自由度()=10-1＝93.2檢定鋼卷尺時(shí)人眼分辨率引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u()的評定由于每次測量人眼分辨率a大致為0.1mm，包含因子K為，由于一次測量帶有2次人眼分辨率誤差，故u()=×=0.041mm估計(jì)其相對不確定度為20%，則其自由度為()=25。3.3標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺示值誤差引起的不確定度分項(xiàng)u()的評定根據(jù)JJG741-1991《標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺規(guī)程》，Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺最大允許示值誤差為±(0.02＋0.02L)mm，半寬a為(0.02＋0.02L)mm；認(rèn)為其服從正態(tài)分布，包含因子K為3，則L以5mu()==0.04mm考慮其相當(dāng)可靠，則自由度().3.4由拉力誤差給出的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u（e）的評定由拉力引起的誤差為：=L10×式中：L-鋼卷尺的長度，以m為單位取值；-拉力偏差，由JJG741-1991《標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺檢定規(guī)程》知N；E-彈性系數(shù)，E=20000；F-鋼卷尺的橫截面積，改尺的橫截面寬度為12mm，其厚度為0.22mm(F=12×0.22mm)則：拉力誤差以相等的概率出現(xiàn)在半寬為0.5N的區(qū)間，認(rèn)為其服從均勻分布，包含因子k取.由于被檢驗(yàn)鋼卷尺和標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺都需加一定的拉力，故拉力誤差在5m測量過程中影響兩次.u()==0.0027mm=0.004mm(標(biāo)稱長度小于5m的弧形尺帶卷尺張緊力不作規(guī)定)估計(jì)其相對不確定度為20%，則其自由度為()=25。3.5兩者線膨脹系數(shù)不同，當(dāng)溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃u()的評定8八、測量不確定度評定鋼卷尺的線膨脹系數(shù)為(11.5±1)×，而標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺的線膨脹系數(shù)為(10.8±1)×，兩者線膨脹系數(shù)中心值之差=0.7×，在半寬a為2℃范圍內(nèi)服從均勻分布，包含因子k取，L以5m代入，得u()=L=0.004mm估計(jì)其相對不確定度為10%，自由度為=50.3.6被檢驗(yàn)鋼卷尺和鋼卷尺線膨脹系數(shù)都存在不確定度，當(dāng)溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃時(shí)引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u()的評定由于鋼卷尺的線膨脹系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺的線膨脹系數(shù)在(11.5±1)×和(10.8±1)×的范圍內(nèi)等概率分布，兩者線膨脹系數(shù)之差應(yīng)在（0.7±2）×范圍內(nèi)服從三角分布，該三角分布半寬a為2×，包含因子k取，L以5m代入，以2℃代入，得u()=L×10××=0.0082mm估計(jì)其相對不確定度為20%，則其自由度為()=25。3.7標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺和被檢驗(yàn)鋼卷尺溫度之差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u()的評定原則上要求標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺和被檢驗(yàn)鋼卷尺溫度達(dá)到平衡后進(jìn)行測量，但實(shí)際測量時(shí)兩者有一定的溫度差存在，假定在±0.1℃范圍內(nèi)等概率分布，則該分布半寬a為0.1℃，包含因子k取，L以5m代入，以11.5×代入得標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u()為u()=L×10×a×=0.0033mm估計(jì)其相對不確定度為10%，自由度為=50。3.8輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算u==0.091mm()=+u+u+u+u+u+u]=254合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定4.1靈敏系數(shù)數(shù)學(xué)模型c==14.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總于下表9八、測量不確定度評定L=5m時(shí)：不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度值cmmu()測量重復(fù)性、校準(zhǔn)鋼卷尺時(shí)人眼分辨率、標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺示值誤差、拉力誤差、溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度、被校準(zhǔn)鋼卷尺和標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺各自線膨脹系數(shù)存在不確定度以及被校準(zhǔn)鋼卷尺和標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺兩者溫度差0.09110.091254.3合成不確定度的計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按下式得u()= u()=0.091mm4.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的有效自由度=()=255擴(kuò)展不確定度的評定取置信概率p=95%，按有效自由度，查t分布表的k值，L=5m時(shí)，k=2.06擴(kuò)展不確定度：U=2.06×0.091=0.19mm10九、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測量不確定度驗(yàn)證以一把使用穩(wěn)定的5m、=1\*ROMANI級鋼卷尺，分別用我所及揚(yáng)州市計(jì)量所的鋼卷尺標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行檢定，檢定數(shù)據(jù)如下：檢定單位5m點(diǎn)示值誤差（mm）擴(kuò)展不確定度