唐薇

（中国飞机强度研究所，陕西西安，710065）

0 引言

本单位在精密机械加工中需要用到大量的直角尺，所以建立了直角尺检定装置，主要由直角尺检定仪组成。该检定仪主要由花岗石水平底座、垂直放置立柱体、扭簧比较仪和微电机及运动部件组成，图1为直角尺检定仪的外观。采用双位测量的绝对测量法[1]，取两次测量读数之代数和的平均值作为测量结果。采用双位测量方法对测量器具进行垂直度检查，不受仪器本身垂直度的影响[2]。

图1 直角检定仪外观

在检定时，首先将被检直角尺放置在工作台面上左右任意一边，靠紧定位装置靠板，用微调装置推动直角尺与扭簧比较仪测头接触，记下扭簧比较仪的初始示值，按下上升键，记下从被检角尺测量面底端到顶端，扭簧比较仪示值最大变化量△1。然后将直角尺调转180°，即放置在检定仪的另一边，进行同样的操作[3]，记下指示表示值最大变化量△2，e表示被检角尺外角垂直度测量值，由此可得：

1 不确定度分析

在进行不确定度评定前，需要分析并明确不确定度来源。直角尺检定仪的不确定度来源主要包括：直角尺检定仪示值误差引入的不确定度、人员对扭簧比较仪估读误差引入的不确定度、检定仪示值变动性引入的不确定度以及检定直角尺过程中测量重复性引入的不确定度。

2 不确定度评定

对直角尺检定仪评定时，需要针对其量程范围，选择合适的直角尺，进行不确定度评定。以本单位的直角尺检定仪为例，该检定仪的测量范围为(100～315)mm，因此需要对检定仪的100mm处和315mm处分别进行评定。

2.1 100mm处的不确定度评定

选取计量编号为a4-10、测量范围100mm×63mm的1级直角尺，对其外角示值误差（垂直度）进行检定，根据检定结果对测量标准不确定度进行分析和评定如下 ：

2.1.1 直角尺检查仪示值误差引入的不确定度分量uB1

由直角尺检查仪说明书知其示值误差为±(0.4+H/300)μm，当H=100mm时，其示值误差e=0.4+H/300=0.73(μm)。假设其为均匀分布，取，则：

2.1.2 人员估读误差引入的不确定度分量uB2

对分度值为1μm的扭簧比较仪，读数误差最大为分度值的1/10，即△=0.1μm。在检定中计算左右两侧的误差值，因而△。按三角分布，取，则：

2.1.3 示值变动性引入的不确定度分量uB3

由直角尺检查仪说明书可知：示值变动性误差为±0.5μm，即 e=0.5μm。

2.1.4 由测量重复性引入的不确定度分量uA

选取计量编号为a4-10、测量范围100mm×63mm的1级直角尺，在同一环境条件下对其外角等精度重复测量6次，根据测量结果对直角尺检定仪的重复性分析如表（1单位：μm）。

表1 100mm×63mm直角尺的测量结果

此时该直角尺检定仪的测量重复性为：

其中，n——测量次数，n=6

2.2 315mm处的不确定度评定

选取计量编号为a4-4、测量范围315mm×200mm的1级直角尺，对其外角示值误差（垂直度）进行检定，根据检定结果对测量标准不确定度进行分析和评定如下 ：

2.2.1 直角尺检查仪示值误差引入的不确定度分量uB1

由直角尺检查仪说明书知其示值误差为±(0.4+H/300)μm，当H=315mm时，其示值误差e=0.4+H/300=1.45(μm)。假设其为均匀分布，取，则：

2.2.2 人员估读误差引入的不确定度分量uB2

对分度值为1μm的扭簧比较仪，读数误差最大为分度值的1/10，即△=0.1μm。在检定中计算左右两侧的误差值，因而△。按三角分布，取，则：

2.2.3 示值变动性引入的不确定度分量uB3

由直角尺检查仪说明书可知：示值变动性误差为±0.5μm，即 e=0.5μm。

2.2.4 由测量重复性引入的不确定度分量uA

选取计量编号为a4-4、测量范围315mm×200mm的1级直角尺，在同一环境条件下对其外角等精度重复测量6次，根据测量结果对直角尺检定仪的重复性分析如表2（单位：μm）。

表2 315mm×200mm 直角尺的测量结果

此时该直角尺检定仪的测量重复性为：

其中，n——测量次数，n=6。

2.3 合成标准不确定度uc

由于各分量之间彼此独立，故：

2.4 扩展不确定度U

取置信概率p=0.95，k=2，则：

当H=100mm时，扩展不确定度U=kuc=2×0.52μm≈1.0μm；

当H=315mm时，扩展不确定度U=kuc=2×0.90μm≈1.8μm。

3 稳定性分析

3.1 测量范围100mm×63mm直角尺的稳定性分析

选取计量编号为a4-10、测量范围100mm×63mm的1级直角尺，在同一环境条件下，每隔一个月在其外角等精度重复测量6次，取6次测量值的算术平均值作为一次观测结果，共观测6个月。根据观测结果对测量标准稳定性分析得到稳定性为：

式中：(Xn)i——一次观测时6个测量值的算术平均值

——6个月观测结果的算术平均值

因为sm

3.2 测量范围315mm×200mm直角尺的稳定性分析

选取计量编号为a4-4、测量范围315mm×200mm的1级直角尺，在同一环境条件下，每隔一个月在其外角等精度重复测量6次，取6次测量值的算术平均值作为一次观测结果，共观测6个月。根据观测结果对测量标准稳定性分析得到稳定性为：

式中：(Xn)i——一次观测时6个测量值的算术平均值

——6个月观测结果的算术平均值

因为sm

4 结论

选取计量编号为a4-10、测量范围100 mm×63 mm的1级直角尺，用本单位检定仪对其外角误差进行检定得值y，与送省计量院检定得值y0进行比较，结果如表3。

选取计量编号为a4-4、测量范围315 mm×200 mm的1级直角尺，用本单位检定仪对其外角误差进行检定得值y，与送省计量院检定得值y0进行比较，结果如表4。

表4 测量范围315 mm×200 mm直角尺的两次检定结果误差比较

满足|y-y0|≤U，因此该直角尺检定仪的不确定度均得到验证。