阿贝折射仪测量结果不确定度评定

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  阿贝折射仪是采用一对直视色散棱镜,在白光照明下,通过旋转色散棱镜抵消被测试样和折射棱镜产生的色散,使在消色散位置处的明暗分界线清晰可见。可测得D谱线的折射率nD,根据明暗分界线消色散时,色散刻度圈上的读数Z值和测得的折射率nD值,在仪器所配说明书后的色散表中,查出相应的参数值A、B和σ,计算被测试样的平均色散(nF-nC)。
  一、概述
  1.测量依据:JJG625—2001《阿贝折射仪检定规程》;
  2.环境条件:温度:(17~23)℃,湿度<85%RH;
  3.测量标准:阿贝折射仪检定装置,测量范围:1.30-1.80,不确定度为2×10-4(k=2);
  4.测量对象:阿贝折射仪;
  5.测量过程:钠光照明,用蒸馏水为试样,旋转色散棱镜手轮一圈,进行阿米西棱镜引起的折射率测量变动量的检定;用四种标准块QK1、K9、F2、ZF2和相应的折射液,进行折射率测量示值误差测量重复性及平均色散(nF-nC)测量示值误差的检定。
  二、数学模型
  △n= nD-ns (1)
  式中 △n-折射率测量示值误差
  nD-标准块折射率测量值
  ns-标准块折射率值
  根据不确定度传递由(1)式得出
  三、不确定度的来源和分析
  为标準块折射率测量的标准不确定度,即阿贝折射标准块使用中引入的不确定度;
  为阿贝折射仪标准块和环境温度引入的标准不确定度。式中各不确定度分量各自独立,灵敏系数为+1
  四、阿贝折射仪检定不确定度分析
  折射率测量示值误差检定的不确定度分析
  1.由测量重复性引起的不确定度分析(A类评定) 对阿贝折射仪标准块( QK1、K9F2、ZF2),分别计算出其8个折射率测量值实验标准差
  (i=1~8,j=1~4)
  则各阿贝折射仪标准块8个折射率测量值的平均值之实验标准差
  j=(1~4)
  QK1
  K9
  F2
  ZF2
  取最大值Sm(n)作为测量重复性引起的标准不确定度,即u1=Sm(n)=0.000078
  2.阿贝折射仪标准块折射率标准值引入的标准不确定度u2 (B类评定)
  阿贝折射仪标准块的折射率标准值是由上一级传递的,其不确定度5×10-5 (k=3),则
  u2=5×10-5 /3=1.7×10-5
  3.环境温度引入的不确定度u3(B类评定)
  在四种标准块中,折射率(nD )温度系数最大的是ZF2,其值为61×10-7,由于检定环境温度控制为(20±3)℃,所以温度变化引起的折射率测量变化量最大值。
  Δn = 61×10-7×3=1.8×10-5
  此项服从三角分布,则由于温度变化引入的标准不确定度u3
  4.合成标准不确定度
  以上分量相互独立,故合成标准不确定度uC
  5.扩展不确定度
  折射率测量示值误差检定的扩展不确定度等于合成标准不确定度与包含因子k=2之积
  U=kuC=2×10-4 (k=2)
  五、结论
  经实验验证,所建计量标准符合国家计量检定系统表,检定装置的相对扩展不确定U=2×10-4,包含因子k=2,符合JJF1033-2008《计量标准考核规范》和JJG625-2001《阿贝折射仪检定规程》的要求,满足阿贝折射仪的检定条件。
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