塞尺检定装置的建标分析

塞尺检定装置的建标分析

兰翔宇 ,余翠萍

陕西凌云电器集团有限公司， 陕西 宝鸡 721006

摘要：随着各类量具在企业生产检测产品中的广泛应用，控制好各类量具的工作参数才能对产品的质量起到保障作用。量具在有效期之外需要进行检定以确定其是否满足工作要求，通常可以委托计量机构对量具进行检定，但是有些常用的量具如果委外送检，并不能达到理想的经济效益，反之，企业为提高产品质量，保证工艺控制过程稳定受控，节能降耗等需要计量器具准确可靠，会主动进行量值溯源的，通过对建标的可行性分析，进而企业建标达到量值传递一致的目的。本文就以我公司常用的量具塞尺为例，对塞尺检定装置进行建标分析。

关键词：塞尺检定装置；量值溯源；建标

引言

计量设备量值溯源和传递具有法制性、强制性和科学性。它是保证仪器仪表量值准确可靠的重要途径, 是检验装备是否始终处于良好技术状态的重要手段,也是获取正确的、可信的科研试验数据的重要技术基础。量值溯源是通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链, 使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准，通常是国家计量基准或国际计量基准联系起来的特性。量值溯源的目的主要是通过检定、校准等方式, 以保证被计量对象的量值准确一致。塞尺作为我公司生产车间和质保检验部门大量使用的量具，检定周期短，有时还需要修理，如果依靠委外送检，并不能保证计量器具随检随用，这样就会降低生产效率。由此我们想通过企业自主建标，建立塞尺检定装置，以确保其量值准确、统一，有效地传递到生产一线，为质量提供可靠的计量保证，满足我公司科研生产的需要。

1 计量标准器具的组成和原理

该检定装置由主标准器立式测长仪及配套设备表面粗糙度样块组成。工作原理是用直接测量法，用立式测长仪直接观测塞尺上相应测点的厚度，并取各测点正、反面同一位置对应厚度值之差的绝对值中最大值作为该塞尺片的弯曲度。主标准器立式测长仪的测量范围为（0～100）mm，示值误差为L（μm）。我公司生产和检验所使用的塞尺规格都在（0.02～1.00）mm范围内，所以我们将建标范围就定在（0.02～1.00）mm。根据检定规程，将温度控制在（20±8）℃，湿度不大于80％RH。

2 检定装置的不确定度评定

分别选取标称厚度d为0.02 mm和1.00 mm的塞尺进行塞尺厚度偏差测量不确定度评定。

2.1 测量重复性引入的标准不确定度分量和

对两种尺寸厚度的塞尺片分别进行了10次重复性测量，测量值分别为0.024、0.024、0.025、0.025、0.024、0.025、0.025、0.024、0.024、0.024和1.009、1.010、1.010、1.009、1.008、1.010、1.010、1.009、1.010、1.010。则：

根据公式，分别得到，。

   2.2 测长仪示值误差引入的标准不确定度分量和

依据JJF 1189-2008《测长仪校准规范》可知，测长仪示值误差 μmL，假设其为均匀分布，包含因子k，则：

当dL0.02 mm时，，同理可得。

    2.3 测力造成的压陷变形引入的标准不确定度分量和

测量时，塞尺的一面与平测帽接触，由于是平面对平面的接触，变形量可以忽略不计；另一面是球测帽与塞尺的平面接触，变形量不能忽略。根据公式：

式中：― 变形量，μm；― 测量力，N；― 球形测量头直径，mm；― 不同情况下的材料系数。在塞尺厚度的测量过程中，测头和塞尺的材料都是钢，则。按反正弦分布保守估算，包含因子，则：

同理可得，。

    2.4 测长仪测帽的平面度引入的标准不确定度分量和

测长仪测帽的平面度，按反正弦分布保守估算，包含因子k，则：

2.5 测量位置偏离引入的标准不确定度分量和

估计测点位置在规定测量位置1 mm区域内，由尺片厚度的不均匀以及弯曲度引入测量不确定度。0.02mm厚度塞尺尺片厚度在1 mm范围内不均匀值不超过0.5，即：，假设其为均匀分布，k，则：

估计测点位置在规定测量位置1 mm区域内，由尺片厚度的不均匀以及弯曲度引入测量不确定度。1.00mm厚度塞尺尺片厚度在1 mm范围内不均匀值及弯曲度影响不超过2，即：，假设其为均匀分布，k，则：

2.6 合成标准不确定度和

假设各分量彼此独立，互不相关，则：

2.7 扩展不确定度和

取k2，则：

3 计量标准器具的重复性和稳定性的分析

塞尺检定装置的重复性即在相同测量条件下，重复测量塞尺片上同一点若干次，观察测量结果的分散性来定量表示，即用单次测量结果的实验标准差来表征，是检定或校准结果的一个不确定度来源。分别选取厚度值为0.02mm和1.00mm的塞尺片，在标准装置正常条件下，于同一位置点处等精度重复测量10次，测量数据分别为0.024、0.024、0.025、0.025、0.024、0.025、0.025、0.024、0.024、0.024和1.009、1.010、1.010、1.009、1.008、1.010、1.010、1.009、1.010、1.010。

由此可知塞尺检定装置的重复性符合要求。

选取厚度值为0.02mm的塞尺片，于1月起至4月每月用本检定装置对同一位置点处等精度重复测量6次，连续测量4个月，测量结果如下：

单位：mm

同理，选取厚度值为1.00mm的塞尺片，于1月起至4月每月用本检定装置对同一位置点处等精度重复测量6次，连续测量4个月，测量结果如下：

 单位：mm

根据厚度值为1.00mm的塞尺片的测量结果数据，计算出了 

综上所述，可知塞尺检定装置的稳定性符合要求。

4 塞尺检定装置不确定度的验证

选取已测塞尺其中厚度值为0.02mm和1.00mm的尺片，用该检定装置检定得值为，再将其送国防科技工业6114二级计量站检定得值为，比较结果如下：

   故：本塞尺检定装置的不确定度得到验证。

经以上分析，本检定装置的扩展不确定度：当d0.02mm时，U 1.7（k2）；当d1.00mm时，U 3（k2）。环境条件满足检定规程要求，重复性小于合成标准不确定度的2/3，稳定性小于合成标准不确定度，且不确定度得到验证。依据JJG 62-2017《塞尺检定规程》的要求，可以开展厚度范围（0.02～1.00）mm塞尺的检定工作。

5 结束语

计量标准的建立对企业而言是提高产品质量的保证，并且可以规范企业自身的计量管理，也可以说是国家根据生产建设和科研等方面的需要，规定不同的准确度等级作为计量检定依据，进行量值传递的标准计量器具或标准物质，它处于中间环节，起着承上启下的作用。本文通过对塞尺检定装置的建标过程分析，围绕检定装置的测量不确定度，重复性和稳定性等进行了论述，其中影响检定装置示值误差测量不确定度的因素来源，由于对测量过程认识的不足，不可避免的会忽略一些影响因素来源，期待与大家探讨。

参考文献：

[1]国防科工委科技与质量司组织编写.几何量计量[M].北京：原子能出版社，2002

[2]JJF 1059.1－2012《测量不确定度的表示与评定》

[3]JJF （军工）3－2012《国防军工计量标准器具技术报告的编写要求》

[4]中华人民共和国国家计量技术规范.测量不确定度译定及表示.JJF 1059-1999.北京：中国计量出版社，1999