JJF1548—20151楔形塞尺校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于分度值為0.05mm、0.1mm,測量范圍上限至60mm的Ⅰ型楔形塞尺;分度值為0.05mm、0.1mm、0.5mm,測量范圍上限至15mm的Ⅱ型楔形塞尺;分辨力為0.01mm,測量范圍上限至40mm的數(shù)顯楔形塞尺的校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJF1094—2002測量儀器特性評定JB/T12202—2015楔形塞尺凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修訂單)適用于本規(guī)范。3概述楔形塞尺是用于測量間隙和孔徑尺寸的量具。常見結(jié)構(gòu)型式有Ⅰ型楔形塞尺、Ⅱ型楔形塞尺、數(shù)顯楔形塞尺。Ⅰ型楔形塞尺為楔形薄片狀,具有錐形角度,尺面上有一組有序的標(biāo)尺標(biāo)記和標(biāo)尺數(shù)字,標(biāo)尺數(shù)字表示相應(yīng)標(biāo)記位置的尺身寬度。其結(jié)構(gòu)型式見圖1。Ⅱ型楔形塞尺為楔塊狀,具有楔形角度,尺面上有一組有序的標(biāo)尺標(biāo)記和標(biāo)尺數(shù)字,標(biāo)尺數(shù)字表示相應(yīng)標(biāo)記位置垂直于測量基面的厚度。其結(jié)構(gòu)型式見圖2。數(shù)顯楔形塞尺又稱通流間隙測量尺,是利用帶有數(shù)字顯示器的移動測量頭在尺身上相對運動,以數(shù)顯形式顯示移動測量頭的端面處垂直于上測量面的楔塊厚度。其結(jié)構(gòu)型式見圖3。(a)(b)圖1Ⅰ型楔形塞尺外形結(jié)構(gòu)示意圖1,3—側(cè)邊;2—尺面;4—標(biāo)記和標(biāo)尺數(shù)字2(a)(b)圖2Ⅱ型楔形塞尺外形結(jié)構(gòu)示意圖1—尺面;2—標(biāo)記和標(biāo)尺數(shù)字;3—測量基面(a)(b)圖3數(shù)顯楔形塞尺外形結(jié)構(gòu)示意圖1—上測量面;2—移動測量頭;3—數(shù)字顯示器;4—尺身標(biāo)尺;5—尺身;6—下測量面JJF1548—201534計量特性4.1表面粗糙度Ⅰ型楔形塞尺和Ⅱ型楔形塞尺測量面的表面粗糙度一般不超過Ra1.6μm,數(shù)顯楔形塞尺測量面的表面粗糙度一般不超過Ra0.4μm。4.2側(cè)邊直線度Ⅰ型楔形塞尺的側(cè)邊直線度一般不大于0.01mm。4.3測量面的平面度測量面的平面度一般不超過表1的規(guī)定。Ⅱ型楔形塞尺的測量基面只允許呈凹形。表1測量面的平面度mm楔形塞尺名稱分度值/分辨力測量面的平面度Ⅱ型楔形塞尺0.050.010.10.020.50.10數(shù)顯楔形塞尺0.010.0054.4示值變動性數(shù)顯楔形塞尺的示值變動性一般不超過0.01mm。4.5示值誤差示值最大允許誤差一般不超過表2的規(guī)定。表2最大允許誤差mm楔形塞尺名稱分度值/分辨力最大允許誤差Ⅰ型楔形塞尺0.05,0.1±0.05Ⅱ型楔形塞尺0.05±0.050.1±0.100.5±0.20數(shù)顯楔形塞尺0.01±0.034.6漂移數(shù)顯楔形塞尺的數(shù)字漂移在1h內(nèi)一般不大于0.01mm,帶有自動關(guān)機功能的可不校準(zhǔn)此項。注:校準(zhǔn)工作不判斷合格與否,上述計量特性要求僅供參考。5校準(zhǔn)條件5.1環(huán)境條件校準(zhǔn)室溫度:(20±5)℃。JJF1548—20154校準(zhǔn)室相對濕度:不大于70%。校準(zhǔn)前,被校楔形塞尺和校準(zhǔn)用器具平衡溫度時間不少于2h。5.2校準(zhǔn)用設(shè)備校準(zhǔn)用設(shè)備見表3。允許使用滿足測量不確定度要求的其他測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。表3校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)用設(shè)備序號校準(zhǔn)項目設(shè)備名稱和技術(shù)要求1表面粗糙度表面粗糙度比較樣塊MPE:+12%~-17%2側(cè)邊直線度4等量塊,1級平板3測量面的平面度4等量塊,刀口形直尺M(jìn)PEV:2μm,塞尺M(jìn)PE:±0.005mm,1級平板4示值變動性3級量塊及量塊附件5示值誤差萬能工具顯微鏡MPEV:1μm+10-5L,3級量塊及量塊附件,1級平板,數(shù)顯千分表MPEV:0.010mm6漂移6校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)。6.1表面粗糙度測量面的表面粗糙度用表面粗糙度比較樣塊進(jìn)行比較測量。進(jìn)行比較時,所用的表面粗糙度樣塊和被校測量面的加工方法應(yīng)相同,表面粗糙度樣塊的材料、形狀、表面色澤等也應(yīng)盡可能與被校測量面一致,以相應(yīng)表面粗糙度比較樣塊的標(biāo)稱值作為校準(zhǔn)值。6.2側(cè)邊直線度Ⅰ型楔形塞尺的側(cè)邊直線度用量塊試塞法測量。測量時,在平板上放置2塊1mm的量塊,將Ⅰ型楔形塞尺兩側(cè)邊分別貼合在量塊上,并使尺面與平板保持垂直,再用相應(yīng)尺寸的量塊在側(cè)邊全長范圍內(nèi)進(jìn)行試塞,以試塞時剛好能通過的量塊尺寸與1mm的差值作為該位置的測量值。所有位置測量值的最大值與最小值的差值為該側(cè)邊的直線度測量值,取兩側(cè)邊直線度測量值中的最大值作為直線度校準(zhǔn)值。6.3測量面的平面度6.3.1數(shù)顯楔形塞尺測量面的平面度用刀口形直尺以光隙法測量。分別在測量面的長邊、短邊和對角線位置上進(jìn)行,其平面度根據(jù)各方位的間隙情況確定。當(dāng)所有方位上出現(xiàn)的間隙均在中間部位或兩端部位時,取其中一方位間隙量最大的作為平面度。當(dāng)其中有的方位中間部位有間隙,而有的方位兩端部位有間隙,則平面度以中間和兩端最大間隙量之和確定。JJF1548—201556.3.2分度值為0.05mm的Ⅱ型楔形塞尺測量基面的平面度用量塊試塞法測量。測量前先用刀口形直尺觀察測量基面的光隙情況,將2塊1mm的量塊放置在基面上,用刀口形直尺的工作面輕輕接觸量塊,再用相應(yīng)尺寸的量塊在基面全長范圍內(nèi)進(jìn)行試塞,以試塞時剛好能通過的量塊尺寸與1mm的差值作為該位置的測量值。所有位置測量值的最大值與最小值的差值為該基面的平面度校準(zhǔn)值。6.3.3分度值為0.1mm、0.5mm的Ⅱ型楔形塞尺測量面的平面度用塞尺在平板上用試塞法測量。將楔形塞尺的測量基面放在1級平板上,用塞尺在測量基面全長范圍內(nèi)進(jìn)行試塞,以可塞入最大尺寸塞尺的厚度作為校準(zhǔn)值。6.4示值變動性以接近測量范圍下限位置的尺寸選擇一塊量塊與量塊附件組合成內(nèi)尺寸,數(shù)顯楔形塞尺置于正常測量狀態(tài),將楔形部分放入組合的內(nèi)尺寸中,推動移動測量頭,使移動測量頭的端面緊貼著量塊附件的側(cè)塊,并與上測量面保持垂直并讀數(shù)。在相同條件下,重復(fù)5次測量,示值變動性以最大與最小讀數(shù)的差值確定。6.5示值誤差6.5.1Ⅰ型楔形塞尺的示值誤差Ⅰ型楔形塞尺的示值誤差用萬能工具顯微鏡以影像法測量。在測量范圍內(nèi)選擇均勻分布的5點作為校準(zhǔn)點。將Ⅰ型楔形塞尺標(biāo)記面向上平放在工作臺上,調(diào)整焦距,使楔形塞尺所有標(biāo)記成像清晰,并調(diào)整楔形塞尺軸線方向與縱向滑板移動方向平行。將米字線的垂直線瞄準(zhǔn)被校標(biāo)記寬度的中間位置,橫向移動滑板到楔形塞尺一端,用米字線中心點對準(zhǔn)被校標(biāo)記的一端,記錄橫向讀數(shù)ai1;再橫向移動滑板到楔形塞尺另一端,用米字線中心點對準(zhǔn)被校標(biāo)記的另一端,記錄橫向讀數(shù)ai2。按公式(1)計算讀數(shù)ai1和ai2的差值,兩讀數(shù)差值的絕對值即為該測量位置的測量值。其標(biāo)稱值與測量值之差即為該位置的示值誤差,見公式(2)。Li=ai2-ai1(1)式中:Li———測量位置的測量值,mm;ai1,ai2———兩測量位置的讀數(shù)值,mm。δi=L0-Li(2)式中:δi—示值誤差,mm;L0———測量位置的標(biāo)稱值,mm;Li———測量位置的測量值,mm。6.5.2數(shù)顯楔形塞尺的示值誤差數(shù)顯楔形塞尺的示值誤差用3級量塊及量塊附件組成的內(nèi)尺寸測量。選擇測量范圍內(nèi)均勻分布的5點進(jìn)行校準(zhǔn)。用一組量塊依次和量塊附件組合成內(nèi)尺寸,拉開移動測量頭,將楔形部分放入組合的內(nèi)尺寸中,再推動移動測量頭,使移動測量頭的端面緊貼著量塊附件的側(cè)塊,并與上6測量面保持垂直,在楔形塞尺上讀數(shù)。讀數(shù)值與相應(yīng)量塊標(biāo)稱值之差即為該測量點的示值誤差。示值誤差δi按公式(3)計算:δi=Ldi-Lsi(3)式中:δi—示值誤差,mm;Ldi———楔形塞尺的讀數(shù)值,mm;Lsi———量塊的標(biāo)稱值,mm。6.5.3Ⅱ型楔形塞尺的示值誤差Ⅱ型楔形塞尺的示值誤差用帶有尖頭的數(shù)顯千分表在1級平板上直接測量。在測量范圍內(nèi)選擇均勻分布的5點作為校準(zhǔn)點。測量時,將楔形塞尺的測量基面置于平板上,先將裝夾在表架上的數(shù)顯千分表在平板上對零,然后提起數(shù)顯表的測頭對準(zhǔn)被校標(biāo)記,在數(shù)顯表上讀數(shù),其標(biāo)稱值與數(shù)顯表的讀數(shù)值之差即為示值誤差,見公式(2)。當(dāng)客戶有特殊要求時,可以按照客戶要求增加校準(zhǔn)點位。6.6漂移目力觀察。在測量范圍內(nèi)的任意位置緊固尺框,每間隔15min觀察一次數(shù)顯指示值,在1h內(nèi)的指示值的最大值與最小值的差值為校準(zhǔn)結(jié)果。7校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)校準(zhǔn)后的楔形塞尺出具校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書內(nèi)容及內(nèi)頁格式見附錄C。8復(fù)校時間間隔由于復(fù)校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的,因此送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復(fù)校時間間隔,一般建議為1年。7附錄AⅠ型楔形塞尺示值誤差測量結(jié)果不確定度評定A.1測量方法Ⅰ型楔形塞尺的示值誤差是用萬能工具顯微鏡以影像法測量的。下面以測量范圍(1~15)mm和(45~60)mm的Ⅰ型楔形塞尺為例,對Ⅰ型楔形塞尺示值誤差測量結(jié)果不確定度進(jìn)行評定。A.2測量模型δi=L0-Li(A.1)式中:δi—示值誤差,mm;L0———測量位置的標(biāo)稱值,mm;Li———測量位置的測量值,mm。A.3不確定度傳播率u=u2(δu=u2(δi)=cu+cu(A.2)式中,靈敏系數(shù)ci:=0(因為L0為常數(shù))A.4測量不確定度來源A.4.1楔形塞尺刻線的影響u1A.4.2測量讀數(shù)u2A.4.2.1測量重復(fù)性u21A.4.2.2瞄準(zhǔn)誤差u22A.4.2.3萬能工具顯微鏡示值誤差u23A.4.2.4萬能工具顯微鏡和楔形塞尺線膨脹系數(shù)差u24A.4.2.5萬能工具顯微鏡和楔形塞尺溫度差u25A.4.2.6側(cè)邊直線度u26A.5標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定A.5.1楔形塞尺刻線的影響引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1由于該分量的靈敏系數(shù)為0,楔形塞尺刻線影響引入的不確定度分量不再評定。A.5.2測量讀數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2A.5.2.1測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u21測量范圍(1~15)mm的楔形塞尺,對其15mm點重復(fù)測量10次,根據(jù)實驗數(shù)8據(jù),由貝塞爾公式得實驗標(biāo)準(zhǔn)差s=1.73μm。測量范圍(45~60)mm的楔形塞尺,對其60mm點重復(fù)測量10次,根據(jù)實驗數(shù)L=15mm時,u21=1.73μmL=60mm時,u21=1.84μmA.5.2.2瞄準(zhǔn)誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u22實際測量時,采用3×物鏡測量(使用10×目鏡時,系統(tǒng)放大倍數(shù)30×),其瞄準(zhǔn)不可靠性60″,整個測量要進(jìn)行兩次瞄準(zhǔn),其瞄準(zhǔn)誤差為:式中:該項瞄準(zhǔn)誤差主要以均勻分布的方式影響,所以其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:測量重復(fù)性引入的不確定度分量u21和瞄準(zhǔn)誤差引入的不確定度分量u22有重復(fù),故取結(jié)果較大者。A.5.2.3萬能工具顯微鏡示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u23萬能工具顯微鏡示值最大允許誤差MPEV:1μm+10-5L,均勻分布,k=3,則:L=15mm時,u=(1μm+10-5×15mm)/3=0.66μm.分量u24萬能工具顯微鏡標(biāo)尺的線膨脹系數(shù)為(10±0.5)×10-6℃-1:楔形塞尺線膨脹系數(shù)為(11.5±1)×10-6℃-1,兩者最大差值δα為3×10-6℃-1,服從梯形分布,k=6/(1+β2)=2.32,Δt=5℃,則:δα2.32δα2.32L=15mm時,u24=L=60mm時,u24=×L·Δt=3×62℃-1×15×103μm×5δα2.32δα2.32L=15mm時,u24=L=60mm時,u24=A.5.2.5萬能工具顯微鏡和楔形塞尺溫度差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u25兩者之間存在溫度差,以等概率落于區(qū)間±1℃內(nèi)任何處,其區(qū)間半寬為1℃,均勻分布,k=3,α=11.5×10-6℃-1,則:L=15mm時,u25×L·α×15×103μm×11.5×10-6℃-1=0.10μmJJF1548—20159L=60mm時,u25=×L·α=×60×103μm×11.5×10-6℃-1=0.40μmA.5.2.6側(cè)邊直線度引入的不確定度分量u262.83,同時考慮直線度是取兩側(cè)邊的最大值的情況,則:側(cè)邊直線度一般不超過0.01mm,2.83,同時考慮直線度是取兩側(cè)邊的最大值的情況,則:A.6A.6合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算A.6.1主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表測量不確定度分量及計算結(jié)果見表A.1。表A.1主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表L=15mm標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量代號不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度值u(xi)靈敏系數(shù)ciciu(xi)μmu1楔形塞尺刻線的影響00u2測量讀數(shù)5.44μm-15.44u21測量重復(fù)性1.73μmu22瞄準(zhǔn)誤差2.04μm(取大值)u23萬能工具顯微鏡示值誤差0.66μmu24萬能工具顯微鏡與楔形塞尺線膨脹系數(shù)差0.097μmu25萬能工具顯微鏡與楔形塞尺溫度差0.10μmu26側(cè)邊直線度5μmL=60mm標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量代號不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度值u(xi)靈敏系數(shù)ciciu(xi)μmu1楔形塞尺刻線的影響 00u2測量讀數(shù)5.51μm-15.51u21測量重復(fù)性1.84u22瞄準(zhǔn)誤差2.04μm(取大值)u23萬能工具顯微鏡示值誤差0.92μmu24萬能工具顯微鏡與楔形塞尺線膨脹系數(shù)差0.388μmu25萬能工具顯微鏡與楔形塞尺溫度差0.40μmu26側(cè)邊直線度5μmJJF1548—201510A.6.2合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算L=15mm時,uc=2.042+0.662+0.0972+0.102+52μm=5.44μmL=60mm時,uc=2.042+0.922+0.3882+0.402+52μm=5.51μmA.7擴展不確定度計算取包含因子k=2。測量范圍(1~15)mm的Ⅰ型楔形塞尺:測量范圍(45~60)mm的Ⅰ型楔形塞尺:L=15mm時測量范圍(45~60)mm的Ⅰ型楔形塞尺:L=60mm時,U=k×uc=2×5.51μm≈11μmJJF1548—201511附錄B數(shù)顯楔形塞尺示值誤差測量結(jié)果不確定度評定B.1測量方法數(shù)顯楔形塞尺的示值誤差是用3級量塊和量塊附件組成的內(nèi)尺寸測量。下面以分辨力為0.01mm,測量范圍(0~10)mm和(30~40)mm的數(shù)顯楔形塞尺為例,對數(shù)顯楔形塞尺示值誤差測量結(jié)果不確定度進(jìn)行評定。B.2測量模型δi=Ldi-Lsi=Ld-Ls+Ld·αd·Δtd-Ls·αs·Δts(B.1)式中:δi—示值誤差,mm;Ldi———數(shù)顯楔形塞尺的讀數(shù)值,mm;Lsi———量塊的標(biāo)稱值,mm;Ld———數(shù)顯楔形塞尺的讀數(shù)值(20℃條件下),mm;Ls———量塊的標(biāo)稱值(20℃條件下),mm;αd,αs———分別為數(shù)顯楔形塞尺和量塊的線膨脹系數(shù),℃-1;Δtd,Δts———分別為數(shù)顯楔形塞尺和量塊偏離溫度20℃時的數(shù)值,℃。Δ;tsΔt≈Δtd≈ΔtsB.3δi=Ld-Ls+L·Δt·δα+L·α·δt(B.2)u=u2(δi)u=u2(δi)=cu+cu+cu+cu(B.3)式中,靈敏系數(shù)ci:B.4測量不確定度來源B.4.1測量重復(fù)性或分辨力u1B.4.2量塊的長度偏差u2B.4.3數(shù)顯楔形塞尺和量塊的線膨脹系數(shù)差u3B.4.4數(shù)顯楔形塞尺和量塊的溫度差u4B.5標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定B.5.1測量重復(fù)性或分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1B.5.1.1測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u11分辨力0.01mm,測量范圍(0~10)mm的楔形塞尺,對其10mm點重復(fù)測量JJF1548—20151210次,根據(jù)實驗數(shù)據(jù),由貝塞爾公式得實驗標(biāo)準(zhǔn)差s=4.8μm。分辨力0.01mm,測量范圍(30~40)mm的楔形塞尺,對其40mm點重復(fù)測量10次,根據(jù)實驗數(shù)據(jù),由貝塞爾公式得實驗標(biāo)準(zhǔn)差s=4.8μm。實際測量以單次測量值作為測量結(jié)果,則:L=10mm時,u11=4.8μmL=40mm時,u11=4.8μmB.5.1.2分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u12分辨力為0.01mm的楔形塞尺,其區(qū)間半寬為0.005mm,符合均勻分布,k=3,則由分辨力引入的不確定度分量為:測量重復(fù)性引入的不確定度分量u11和分辨力引入的不確定度分量u12取結(jié)果較大者,則:L=10mm時,u1=u11=4.8μmL=40mm時,u1=u11=4.8μmB.5.2量塊的長度偏差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u23級量塊的長度偏差允許值為Δl=0.80μm+16×10-6×ln,按兩點分布處理,k=1,則:u2=L=10mm時,u2==0.96μmL=40mm時,u2==1.44μmB.5.3數(shù)顯楔形塞尺和量塊線膨脹系數(shù)差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3兩種材料熱膨脹系數(shù)界限均為(11.5±1)×10-6℃-1,則δα的界限為±2×10-6℃-1,服從三角分布,k=6,Δt=5℃,則:2×10-6℃-16=0.164L=40mm時,u3=L·Δt·δ=40×1032×10-6℃-16=0.164B.5.4數(shù)顯楔形塞尺和量塊溫度差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u4楔形塞尺與量塊之間存在溫度差,以等概率落于區(qū)間±1℃內(nèi)任何處,其區(qū)間半寬為1℃,均勻分布,k=3,α=11.5×10-6℃-1,則:L=10mm時,u4=L·α·=10×103μm×11.5×10-6℃-1×1=0.067μmJJF1548—2015L=40mm時,u4=L·α·=40×103μm×11.5×10-6℃-1×=0.267μmB.6合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算B.6.1主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表測量不確定度分量及計算結(jié)果見表B.1。表B.1主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表L=10mm標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量代號不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度值u(xi)靈敏系數(shù)ciciu(xi)μmu1測量重復(fù)性或分辨力4.8μm14.8(取大者)u11測量重復(fù)性4.8μmu12分辨力2.9μmu2量塊的長度偏差0.96μm-10.96u3楔形塞尺與量塊線脹系數(shù)差2×10-6℃-1 60.041u4楔形塞尺與量塊溫度差1℃ 30.067L=40mm標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量代號不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度值u(xi)靈敏系數(shù)ciciu(xi)μmu1測量重復(fù)性或分辨力4.8μm14.8(取大者)u11測量重復(fù)性4.8μmu12分辨力2.9μmu2量塊的長度偏差1.44μm-11.44u3楔形塞尺與量塊線脹系數(shù)差2×10-6℃-1 6L·Δt=40×103μm×5℃0.164u4楔形塞尺與量塊溫度差1℃ 3L·α=40×103μm×11.5×10-6℃-10.267B.6.2合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算13u=c·u+c·u+c·u+c·u13JJF1548—201514=u+u+(L·Δt)2·u+(L·α)2·uL=10mm時,uc=4.82+0.962+0.0412+0.0672μm=4.9μmL=40mm時,uc=4.82+1.442+