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摘要: 本文首先分析被检圆柱螺纹量规中径值的特性,依据JJF1345-2012《圆柱螺纹量规校准规范》检定规程,用不重复,不遗漏的方法确定各不确定度的分量,最后计算出被圆柱螺纹量规中径的测量不确定度。
关键词:圆柱螺纹量规中径 不确定度评定
一、引言
在我们日常的检测、校准过程中所得到的测量结果都存在着测量结果不确定度如何正确表示和评定,测量不确定度是计量检定、校准、测试人员必须了解和掌握的一门技术也是一门基本功,测量结果的质量有赖于测量不确定的正确评定,测量不确定的评定过大或过小都会造成测量结果的严重失准,本文所述《圆柱螺纹量规中径测量结果不确定度评定》科学详细的介绍了圆柱螺纹量规中径测量过程中所产生的测量结果不确定度的分析与评定。
二、概述
测量依据:JJF1345-2012《圆柱螺纹量规校准规范》
环境条件:温度20℃± 4℃,温度波动不大于0.4℃/h,相对湿度不大于75%。
测量标准:四等量块,JJG146-2003《量块》检定规程。
被测对象:M1~M200,中径偏差(0.006~0.018)mm,螺距(0.2~6.0)mm。
测量过程:用三根公称直径d0相同的三针放在被检螺纹的牙槽内,在卧式测长仪上用两个平行的平面测帽测出M值,就可以计算出被检螺纹量规的中径值。
1. 评定结果的使用:在符合上述条件下的测量,且忽略螺纹升角△ 和测力ΔF的不确定度分量时,可直接使用本装置不确定度的评定结果。
三、数学模型
式中: d2——螺纹量规的中径(mm);
M——仪器的测量值(mm);
d0——三针直径(mm);
P——螺纹量规的螺距(mm);
——螺纹量规的牙型角(?)
四、输入量的标准不确定度评定
下面以测量螺纹量规M39×3-6H T 的中径为例:
=1.732 mm 选 =1.730mm
1. 输入量M值的标准不确定度分量u1(M)的评定
输入量M值在卧式测长仪上测量,M值来源主要因素为仪器示值误差。由仪器的检定证书得到,仪器的不确定度为(1+L/100)μm。
在测量范围内,误差分布符合正态分布,包含因子k=3。
u1(M)=1.4/3=0.50μm
2. 输入量 的标准不确定度分量u2( )的评定
输入量 的标准不确定度可由三针检定证书中得到,三针直径的不确定度为0.5μm,按均匀分布k=2。
u2( )=0.5/2=0.25μm
估计 ,则自由度
3. 输入量P螺距的标准不确定度分量u3(P)的评定
输入量螺距P在万能工具显微镜上测量,影响P值测量不确定度的主要因素为仪器的示值误差上,由仪器的检定证书得到,仪器的不确定度为(1+L/100)μm。在25mm测量范围内,误差分布符合正态分布,包含因子k=3。
u3(P)=1.25/3=0.4μm
4. 输入量 牙型角的标准不确定度u4( )的评定
牙型角在万能工具显微镜上测量,万能工具显微镜测量角度不确定度为±3′,取均匀分布,故
u4( )=3′/ =1.732′
估计 ,则自由度
5. 输入量螺纹升角 和测力F不确定度分量u5( ,F)的评定
螺纹升角 及测力F对中径的测量结果有影响,但在测量过程中产生的影响是两者相消后可不作修正,而螺纹升角△ 及测量力△F产生的影响,对分析测量不确定度的影响可以忽略不计,故u5=0。
6. 输入量S测量重复性标准不确定度分量u6(S)的评定
输入量S测量重复性是对螺纹量规螺纹中部处同等条件下连续测量10次而得到的。测量值(mm)为37.070,37.071,37.069,37.070,37.071,37.070,37.071,37.069,37.069, 37.070,测量结果的算术平均值:
单次测量x的实验标准差为:s(x)= =0.816μm,
每次读数按2次的平均值:u6(S)= =0.577μm, =n-1=10-1=9。
7. 输入量环境条件的影响
环境条件的影响主要是室温的变化,在测量过程中,只要按照检定规程操作,以螺纹塞规M39×3-6H T 为例,经验证明,可忽略不计,u7(C)=0。
五、合成标准不确定度评定
1. 灵敏系数
数学模型:
灵敏系数:
2. 合成标准不确定度计算
因为输入量彼此独立不相关,所以合成不确定度为:
=1.14μm
3. 合成标准不确定度的有效自由度
六、扩展不确定度的计算
依据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》,对应于置信概率P=0.95,按自由度 =31,查t分布得 kp=2.04。
U95= kp× =2.04×1.14=2.3μm
七、结论
根据检定规程的要求,检测圆柱螺纹量规中径标准装置的测量结果的扩展不确定度不应超过中径偏差的1/3,因此本校准装置可开展螺纹校对规,螺纹工作塞规的中径检定工作。
八、结束语
顾名思义测量不确定是对测量结果的不可信程度或对测量有效性的怀疑程度,它是一个可以定量评定可操作的定义,测量不确定度是由于测量条件的不完善及人们的认识不足而引入的,它虽然使我们不能确切地知道被测量值,但能估计该测量值以一定的概率分布在某个区间之内,上述圆柱螺纹量规中径测量结果不确定度的分析,根据检定规程要求检测圆柱螺纹量规中径标准装置的测量结果不应超过中径偏差的1/3,以此分析该标准装置可以开展圆柱螺纹量规的检定工作,也为今后的检定、校准圆柱螺纹量规,保证其测量结果的准确、可靠性打下了坚实的基础。
参考文献
[1]余志新等,螺纹量规检验手册,北京:中国计量出版社1988
[2]徐孝恩,长度计量测试丛书第十四分册螺纹检验与测量,北京:中国计量出版社1983
[3]梁晋文等,几何量实用测试手册,北京:机械工业出版社1985
[4]郑江,杨春风,工厂几何量计量检验员丛书,第8分册,螺纹测量,北京:计量出版社1986
作者简介:王权 男,1962.9,辽宁,中航工业江西洪都航空工业股份有限公司,特级操作师
,从事几何量计量测试工作。
关键词:圆柱螺纹量规中径 不确定度评定
一、引言
在我们日常的检测、校准过程中所得到的测量结果都存在着测量结果不确定度如何正确表示和评定,测量不确定度是计量检定、校准、测试人员必须了解和掌握的一门技术也是一门基本功,测量结果的质量有赖于测量不确定的正确评定,测量不确定的评定过大或过小都会造成测量结果的严重失准,本文所述《圆柱螺纹量规中径测量结果不确定度评定》科学详细的介绍了圆柱螺纹量规中径测量过程中所产生的测量结果不确定度的分析与评定。
二、概述
测量依据:JJF1345-2012《圆柱螺纹量规校准规范》
环境条件:温度20℃± 4℃,温度波动不大于0.4℃/h,相对湿度不大于75%。
测量标准:四等量块,JJG146-2003《量块》检定规程。
被测对象:M1~M200,中径偏差(0.006~0.018)mm,螺距(0.2~6.0)mm。
测量过程:用三根公称直径d0相同的三针放在被检螺纹的牙槽内,在卧式测长仪上用两个平行的平面测帽测出M值,就可以计算出被检螺纹量规的中径值。
1. 评定结果的使用:在符合上述条件下的测量,且忽略螺纹升角△ 和测力ΔF的不确定度分量时,可直接使用本装置不确定度的评定结果。
三、数学模型
式中: d2——螺纹量规的中径(mm);
M——仪器的测量值(mm);
d0——三针直径(mm);
P——螺纹量规的螺距(mm);
——螺纹量规的牙型角(?)
四、输入量的标准不确定度评定
下面以测量螺纹量规M39×3-6H T 的中径为例:
=1.732 mm 选 =1.730mm
1. 输入量M值的标准不确定度分量u1(M)的评定
输入量M值在卧式测长仪上测量,M值来源主要因素为仪器示值误差。由仪器的检定证书得到,仪器的不确定度为(1+L/100)μm。
在测量范围内,误差分布符合正态分布,包含因子k=3。
u1(M)=1.4/3=0.50μm
2. 输入量 的标准不确定度分量u2( )的评定
输入量 的标准不确定度可由三针检定证书中得到,三针直径的不确定度为0.5μm,按均匀分布k=2。
u2( )=0.5/2=0.25μm
估计 ,则自由度
3. 输入量P螺距的标准不确定度分量u3(P)的评定
输入量螺距P在万能工具显微镜上测量,影响P值测量不确定度的主要因素为仪器的示值误差上,由仪器的检定证书得到,仪器的不确定度为(1+L/100)μm。在25mm测量范围内,误差分布符合正态分布,包含因子k=3。
u3(P)=1.25/3=0.4μm
4. 输入量 牙型角的标准不确定度u4( )的评定
牙型角在万能工具显微镜上测量,万能工具显微镜测量角度不确定度为±3′,取均匀分布,故
u4( )=3′/ =1.732′
估计 ,则自由度
5. 输入量螺纹升角 和测力F不确定度分量u5( ,F)的评定
螺纹升角 及测力F对中径的测量结果有影响,但在测量过程中产生的影响是两者相消后可不作修正,而螺纹升角△ 及测量力△F产生的影响,对分析测量不确定度的影响可以忽略不计,故u5=0。
6. 输入量S测量重复性标准不确定度分量u6(S)的评定
输入量S测量重复性是对螺纹量规螺纹中部处同等条件下连续测量10次而得到的。测量值(mm)为37.070,37.071,37.069,37.070,37.071,37.070,37.071,37.069,37.069, 37.070,测量结果的算术平均值:
单次测量x的实验标准差为:s(x)= =0.816μm,
每次读数按2次的平均值:u6(S)= =0.577μm, =n-1=10-1=9。
7. 输入量环境条件的影响
环境条件的影响主要是室温的变化,在测量过程中,只要按照检定规程操作,以螺纹塞规M39×3-6H T 为例,经验证明,可忽略不计,u7(C)=0。
五、合成标准不确定度评定
1. 灵敏系数
数学模型:
灵敏系数:
2. 合成标准不确定度计算
因为输入量彼此独立不相关,所以合成不确定度为:
=1.14μm
3. 合成标准不确定度的有效自由度
六、扩展不确定度的计算
依据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》,对应于置信概率P=0.95,按自由度 =31,查t分布得 kp=2.04。
U95= kp× =2.04×1.14=2.3μm
七、结论
根据检定规程的要求,检测圆柱螺纹量规中径标准装置的测量结果的扩展不确定度不应超过中径偏差的1/3,因此本校准装置可开展螺纹校对规,螺纹工作塞规的中径检定工作。
八、结束语
顾名思义测量不确定是对测量结果的不可信程度或对测量有效性的怀疑程度,它是一个可以定量评定可操作的定义,测量不确定度是由于测量条件的不完善及人们的认识不足而引入的,它虽然使我们不能确切地知道被测量值,但能估计该测量值以一定的概率分布在某个区间之内,上述圆柱螺纹量规中径测量结果不确定度的分析,根据检定规程要求检测圆柱螺纹量规中径标准装置的测量结果不应超过中径偏差的1/3,以此分析该标准装置可以开展圆柱螺纹量规的检定工作,也为今后的检定、校准圆柱螺纹量规,保证其测量结果的准确、可靠性打下了坚实的基础。
参考文献
[1]余志新等,螺纹量规检验手册,北京:中国计量出版社1988
[2]徐孝恩,长度计量测试丛书第十四分册螺纹检验与测量,北京:中国计量出版社1983
[3]梁晋文等,几何量实用测试手册,北京:机械工业出版社1985
[4]郑江,杨春风,工厂几何量计量检验员丛书,第8分册,螺纹测量,北京:计量出版社1986
作者简介:王权 男,1962.9,辽宁,中航工业江西洪都航空工业股份有限公司,特级操作师
,从事几何量计量测试工作。