钢直尺示值误差测量结果的测量不确定度评定
2016-08-05周立民内蒙古自治区赤峰市阿鲁科尔沁旗市场监督管理局内蒙古赤峰024000
周立民（内蒙古自治区赤峰市阿鲁科尔沁旗市场监督管理局，内蒙古赤峰 024000）
钢直尺示值误差测量结果的测量不确定度评定
周立民
（内蒙古自治区赤峰市阿鲁科尔沁旗市场监督管理局，内蒙古赤峰 024000）
【摘要】钢直尺是最简单的长度量具，它的长度通常有150，300，500和1000 mm四种规格。由于钢直尺的刻线间距为1mm，而刻线本身的宽度就有0.1～0.2mm，所以测量时读数误差比较大，只能读出毫米数。检定钢直尺时需要借助读数显微镜才能更准确的判断检定结果，评定的测量不确定度的大小直接影响钢直尺示值误差。
【关键词】钢直尺 示值误差 测量不确定度
1 概述
（1）测量方法：依据JJG1-1999《钢直尺》检定规程。（2）环境条件：温度（20±5）℃。（3）测量标准：三等标准金属线纹尺，其全长最大允许示值误差为±0.05mm。（4）测量对象：钢直尺。150mm钢直尺最大允许示值误差为0.10mm；1000mm钢直尺最大允许示值误差为0.40mm。（5）测量过程：钢直尺测量时，将钢直尺和三等标准金属线纹尺平行放置在检验台上，并使两尺的首端（零位）对准，然后在三等标准金属线纹尺上直接读出被测尺的示值误差。
2 数学模型
L=e
式中：L—钢直尺的示值误差；
e—钢直尺在三等金属线纹尺上对应的偏差读数值。
3 输入量e的标准不确定度的评定
3.1 测量重复性引入的标准不确定度分项u1的评定
对钢直尺进行重复性试验，是用三等金属线纹尺零刻线对准钢直尺零刻线，然后再用人眼读出所对应的示值误差。对一长度为1000mm的钢直尺，重复上述过程，在重复性条件下连续测量10次，可得到测量列（mm）1000.10，1000.10，1000.10，1000.08，1000.08，1000.10，1000.10，1000.10，1000.08，1000.10。
同样150mm钢直尺单次实验标准差s=0.003mm。
因此测量重复性引入的标准不确定度分量为：
L=150mm，u1=0.003mm；
L=1000mm，u1=0.009mm。
3.2 读数显微镜引入的标准不确定度分项u2的评定
根据规程规定，校准时用读数显微镜在标准尺上读出被检尺的误差，读数显微镜分度值为0.01mm，以均匀分布估读误差，则：
3.3 三等金属线纹尺示值误差引入的标准不确定度分项u3的评定
根据国家线纹计量器具校准系统，置信度为99.97%时，三等标准金属线纹尺（引入的）不确定度为δ0=±（5+10L）μm，当L= 0.150m，δ0=±6.5μm；L=1m，δ0=±15μm，因为k=3，其引入的测量不确定度分量为：
L=150mm，u3=6.5/3=0.0022mm；
L=1000mm，u3=15/3=0.005mm。
3.4 线膨胀系数不同，当温度偏离标准温度20℃时引起的标准不确定度分项u4的评定
被检钢直尺与三等金属线纹尺两者线膨胀系数中心值差为a=5.0×10-6m/℃，t在半宽a为5℃范围内服从均匀分布，故
4 不确定度汇总表（表1）
表1
5 合成不确定度的计算
各标准不确定度分量独立不相关，则合成不确定度为：
L=2000mm时，需要分两段校准，则合成不确定的度为
6 扩展不确定度的计算
取k=2，则钢直尺示值误差测量结果扩展不确定度为：
L=150mm时，U=kuc=0.015mm；
L=1000mm时，U=kuc=0.076mm；
L=2000mm时，U= kuc=0.11mm。
7 测量不确定度的报告与表示
钢直尺示值误差测量结果的测量不确定度为：
L=150mm时，U= 0.015mm，k=2；
L=1000mm时，U=0.076mm，k=2；
L=2000mm时，U= 0.11mm，k=2。
