計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告(鋼卷尺)

1、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)名稱 建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)單位 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)人籌建起止日期鋼卷尺標(biāo)準(zhǔn)裝置揚(yáng)州市計(jì)量所1990年4月1、申請(qǐng)建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)填寫計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核合格后由申請(qǐng) 單位存檔。2、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告由計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)人填寫。3、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告用計(jì)算機(jī)打印或墨水筆填寫，要求字跡工整清晰。一、 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的工作原理及其組成 （1）二、選用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及主要配套設(shè)備 （2）三、 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)指標(biāo) （3）四、 環(huán)境條件 （3）五、 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的量值溯源和傳遞框圖（4）六、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量重復(fù)性考核（5）七、 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核（6）八、測(cè)量不確定度評(píng)定 （7）九、 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量不確定

2、度驗(yàn)證 （11）十、結(jié)論 （12）十一、附加說明 （12）一、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn) 的工作原 理及其組成按JJG4-1999鋼卷尺檢定規(guī)程和JJG-2001布卷尺檢定規(guī)程，本套計(jì)量標(biāo)準(zhǔn) 主要用于新制造、使用中的普通鋼卷尺、測(cè)深鋼卷尺、鋼圍尺及布卷尺、測(cè)繩的檢定。以鋼卷尺示值誤差為例，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的工作原理敘述如下：1. 零值誤差的方法將尺端裝有尺鉤或拉環(huán)的普通鋼卷尺平鋪在鋼卷尺臺(tái)上， 加上規(guī)定的拉力后，與經(jīng) 合格的I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺進(jìn)行比較.將表示零位位置的尺鉤（或拉環(huán)）與標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺的零值 線紋對(duì)準(zhǔn)，在100mn處讀出誤差值。2. 任意段鋼卷尺示值誤差的方法在鋼卷尺臺(tái)上用經(jīng)合格的I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺與被檢尺進(jìn)行比較測(cè)量

3、（鋼卷尺臺(tái)面與 被檢尺的摩擦力應(yīng)w 4N）。首先用壓緊裝置將標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺和被檢鋼卷尺緊固在臺(tái)上，分別在標(biāo)準(zhǔn)尺及被檢尺的 另一端按規(guī)定加上拉力。調(diào)整臺(tái)上的調(diào)零機(jī)構(gòu)。使被檢尺的零值線紋與標(biāo)準(zhǔn)尺的零值線 紋對(duì)齊（測(cè)深鋼卷尺是用500mn處線紋與標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺零值線紋對(duì)齊），按每米逐段連續(xù) 讀取各段和全長(zhǎng)誤差。全長(zhǎng)不足 3m的鋼卷尺，受檢段應(yīng)不小于3段。任意兩線紋見的示值誤差是在逐米進(jìn)行的同時(shí)在全長(zhǎng)范圍內(nèi)任選 23段進(jìn)行評(píng)定， 其示值誤差不得超過相應(yīng)段允許誤差的要求。 當(dāng)被檢尺全長(zhǎng)大于臺(tái)面長(zhǎng)度時(shí)，可用分段 法進(jìn)行，其全長(zhǎng)誤差為各段誤差的代數(shù)和。測(cè)深鋼卷尺和鋼圍尺的工作原理同普通鋼卷尺1一、選用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及

4、主要配套設(shè)備計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器名稱型號(hào)測(cè)量范圍不確定度或 準(zhǔn)確度等級(jí)或 取大允許誤差制造廠及 出廠編號(hào)證書號(hào)標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺(05)m(0 020 C2)mr天津89007202)12-02113主 要 配 套 設(shè) 備讀數(shù)顯微鏡JC1010mm0.01mm濟(jì)南光學(xué)儀器廠8812102B4513尺類量具 檢定儀CHZT-15m內(nèi)蒙計(jì)S實(shí)工00589/73007-102A100674砝碼(100(5000g102G9048工作臺(tái)3二、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺測(cè)量范圍：o5m最大允許誤差：( 0. 02+0.02 1四、環(huán)境條件項(xiàng)目要求溫度(20 =5) C相對(duì)濕度 75%L) mm實(shí)際情況結(jié)論20 C合

5、格65%合格5六、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量重 復(fù)性考核以檢定鋼卷尺3.0m處示值誤差為例。將被檢定鋼卷尺放在臺(tái)上，使其與標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺平行，并使被檢定鋼卷尺和標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺零位對(duì)齊，然后讀出3m處示值誤差，作為一次測(cè)量過程。重復(fù)上述過程，檢定 10次，讀得以下數(shù)據(jù)：+0.1mm ；+0.1mm ；+0.2mm ；+0.1mm ；+0.1mm；+0.2mm ；+0.1mm ；+0.1mm ；+0.2mm ；+0.2mm.得：n=10；平均值 y =0.14mm.于是其重復(fù)性為：_ 2Z （yy ）s（y 尸 =0.052mm n 1結(jié)論：s y小于不確定度評(píng)定中單次測(cè)量的重復(fù)性 s=0.07mm符合要求7七、計(jì)量

6、標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核現(xiàn)將歷年（1999年2002年）上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院的鋼卷尺證書中數(shù)據(jù)作為 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析：時(shí)間被檢點(diǎn)、1999.3.252000.4.142001.4.132002.6.261.0m+0.04mm+0.02mm+0.03mm+0.05mm2.0m+0.06mm+0.03mm+0.03mm+0.08mm4.0m+0.09mm+0.06mm+0.06mm+0.09mm3.0m+0.08mm+0.05mm+0.07mm+0.09mm5.0m+0.11mm+0.09mm0.08mm+0.10mmXma Xnin=0.11-0.02=0.09 v 0.1

7、mm符合I級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 符合JJG741-91標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺規(guī)程#八、測(cè)量不確定度評(píng)定1概述1.1測(cè)量方法：依據(jù)JJ4-1999標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺規(guī)程。1.2環(huán)境條件：溫度（20 2） C，相對(duì)濕度w 75%1.3測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺.一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺最大允許誤差為土 （0.02+0.02L）mm。1.4被測(cè)對(duì)象：鋼卷尺，1級(jí)鋼卷尺最大允許示值誤差為土（0.1+0.1L）mm ;級(jí)鋼卷尺最大允許誤差為土 （0.3+0.2L）mm ;以5m鋼卷尺為例，即得出不同規(guī)格鋼卷尺的示值誤 差測(cè)量結(jié)果不確定度。1.5測(cè)量過程：在鋼卷尺臺(tái)上用經(jīng)合格的I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺與被檢尺進(jìn)行。 較測(cè)量（鋼卷尺臺(tái)面與被檢尺的摩擦力應(yīng)w4N）01

8、.6評(píng)定結(jié)果的使用：在符合上述條件下的測(cè)量結(jié)果，一般可直接使用本不確定度的評(píng) 定結(jié)果。2數(shù)學(xué)模型d =.；e式中：.1 -鋼卷尺的示值誤差；e -05m段鋼卷尺在標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺所對(duì)應(yīng)的偏差讀數(shù)值3輸入量冷的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定輸入量.se的不確定度的來源主要是測(cè)量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)UC ：e1 ）;鋼卷尺時(shí)人眼分辨率引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng) U（ .2）；標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺示值誤差引起的標(biāo) 準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)U（.他）；拉力誤差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng) U（ .）；線膨脹系數(shù)不同， 當(dāng)溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度20E時(shí)引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)U（.%）；被檢定鋼卷尺和標(biāo)準(zhǔn)鋼 卷尺各自線膨脹系數(shù)有不確定度，當(dāng)溫度偏離標(biāo)

9、準(zhǔn)溫度20 C時(shí)引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u（ e6）和鋼卷尺和標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺溫度差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng) u（ e7）。3.1測(cè)量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng) U（ ：e1）的評(píng)定將被檢定鋼卷尺放在臺(tái)上，使其與標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺平行，并使被檢定鋼卷尺和標(biāo)準(zhǔn)鋼卷 尺零位對(duì)齊，然后讀出5m處示值誤差，作為一次測(cè)量過程。重復(fù)上述過程，在重復(fù)性 條件下連續(xù)測(cè)量10次，得一測(cè)量列：（單位：mr）i5000.1，5000.2，5000.1，5000.2，5000.1，5000.2，5000.1，5000.2，5000.1，5000.3.Le1 =5000.16mm 則可得到 u( g )=s p =0.07mm單次標(biāo)準(zhǔn)

10、差s=v（Le1i 士1）2f n 1=0.07mm自由度,.(:ei)=10-1 = 93.2檢定鋼卷尺時(shí)人眼分辨率引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u( .0 )的評(píng)定由于每次測(cè)量人眼分辨率a大致為0.1mm包含因子K為戶，由于一次測(cè)量帶有2 次人眼分辨率誤差，故u(心e2)=血 X晶=0.041mm估計(jì)其相對(duì)不確定度為20%則其自由度為v (加2)=25。3.3標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺示值誤差引起的不確定度分項(xiàng)u( . e3)的評(píng)定根據(jù)JJG741-1991標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺規(guī)程，1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺最大允許示值誤差為土 (0.02 + 0.02L)mm,半寬a為(0.02 + 0.02L)mm；認(rèn)為其服從正態(tài)分布，包含因子K

11、為3, 則L以5m代入：u( . e3 )= (0.02 + 02L) 3 =0.04mm考慮其相當(dāng)可靠，則自由度(中3 ) r .3.4由拉力誤差給出的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u C：e4)的評(píng)定由拉力引起的誤差為： =L 103 Xip/(9.8xExF)( mm ) 式中：L-鋼卷尺的長(zhǎng)度，以m為單位取值；祁-拉力偏差，由JJG741-1991標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺檢定規(guī)程知 祁乞0.5 N ;E -彈性系數(shù)，E=2000g mm 2 ;F -鋼卷尺的橫截面積，改尺的橫截面寬度為12mm,其厚度為0.22mm(F=12X 0.22mm)貝U：=9 .66 10 L( mm )拉力誤差邙以相等的概率出現(xiàn)在半寬

12、為0.5N的區(qū)間，認(rèn)為其服從均勻分布，包 含因子k取-3.由于被檢驗(yàn)鋼卷尺和標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺都需加一定的拉力，故拉力誤差在5m測(cè)量過程中影響兩次.u(. e4 )=、2、.、3 = 20.0027mm=0.004mm(標(biāo)稱長(zhǎng)度小于5m的弧形尺帶卷尺張緊力不作規(guī)定)估計(jì)其相對(duì)不確定度為20%則其自由度為v (&2)=25。3.5兩者線膨脹系數(shù)不同，當(dāng)溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度20C引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u( e)的評(píng)定9八、測(cè)量不確定度評(píng)定鋼卷尺的線膨脹系數(shù)為（11.5 1） Xio衛(wèi)c ,而標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺的線膨脹系數(shù)為（10.8 1） X 10，兩者線膨脹系數(shù)中心值之差厶:.=0.7 X 10 c，-.:t在半寬

13、a為2C范圍內(nèi) 服從均勻分布，包含因子k取3 , L以5m代入，得u（ . e5）=L x1o3 匯a 疋加/島=0.004mm估計(jì)其相對(duì)不確定度為10%，自由度為、.（金5）=50.3.6被檢驗(yàn)鋼卷尺和鋼卷尺線膨脹系數(shù)都存在不確定度，當(dāng)溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度20C時(shí)引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u（ .s5）的評(píng)定由于鋼卷尺的線膨脹系數(shù)和 標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺的線膨脹 系數(shù)在（11.5 1） X 10c和 （10.8 1） X 10衛(wèi)c的范圍內(nèi)等概率分布，兩者線膨脹系數(shù)之差應(yīng)在（0.7 2）X10衛(wèi).c范圍內(nèi)服從三角分布，該三角分布半寬 a為2X 10c ，包含因子k取6，L 以5m代入，：t以2c代入，得u（ e

14、6）=L X 103 X . ：t X a、6 =0.0082mm估計(jì)其相對(duì)不確定度為20%則其自由度為v （區(qū)）=25。3.7標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺和被檢驗(yàn)鋼卷尺溫度之差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)u（希）的評(píng)定原則上要求標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺和被檢驗(yàn)鋼卷尺溫度達(dá)到平衡后進(jìn)行測(cè)量，但實(shí)際測(cè)量時(shí)兩者有一定的溫度差.t存在，假定.-.;t在土 0.1 c范圍內(nèi)等概率分布，則該分布半寬 a為 0.1 c，包含因子k取.3，L以5m代入，:以11.5 X 10c代入得標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng) u（列）為u（ e7）=L X 103 X aX .3 =0.0033mm估計(jì)其相對(duì)不確定度為10%自由度為V（山7 ）=50。3.8輸入量.-：

15、e的標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算Ul-e） = ,.u 2 Ce1 ） u 22） u 2 Ue3 ） u 2（ Le4 ） u 2（ ；le5） u2 Ue6） u 2 Gl-e7 ） =0.091mm（e）= u 4 G:e） u 4 （再）f;：q . ） +u4 （厶e?）、.（.迤）+u 4 （八3）（.込）+u4 （.込）4 ） + u4（比5）-.（25 ） +口4（仝6 ）（仝6）+u4 （亠7 ）、.（仝7 ）=254合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定4.1靈敏系數(shù).1 = .：e數(shù)學(xué)模型c= : : :. ：e =14.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總于下表L=5m時(shí):標(biāo)準(zhǔn)不確定度u

16、(xi)不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度值5ci u(xi)mmViu(押)測(cè)量重復(fù)性、校準(zhǔn)鋼卷尺時(shí)人眼分辨率、標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺 示值誤差、拉力誤差、溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度、被校準(zhǔn)鋼卷 尺和標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺各自線膨脹系數(shù)存在不確定度以及被 校準(zhǔn)鋼卷尺和標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺兩者溫度差0.09110.091254.3合成不確定度的計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按下式得UC (也L )= CuQe) 2uc( . L )=0.091mm4.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的有效自由度eff = ( e)=255擴(kuò)展不確定度的評(píng)定取置信概率p=95%按有效自由度Veff，查t分布表的kp值,L=5m時(shí)，k p =2.06擴(kuò)展不確定度：U 95 =2.06 x 0.091=0.19mm13九、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn) 的測(cè)量不 確定度驗(yàn)證以一把使用穩(wěn)定的5m I級(jí)鋼卷尺，分別用我所及揚(yáng)州市計(jì)量所的鋼卷尺標(biāo)準(zhǔn)裝置 進(jìn)行檢定，檢定數(shù)據(jù)如下：檢定單位5m點(diǎn)示值誤差（mm