JJF 1944-2021 電容式測微儀校準規(guī)范 高清晰版

中華人民共和國國家計量技術規(guī)范1電容式測微儀校準規(guī)范s8發(fā)布 8實施國家市場監(jiān)督管理總局 發(fā)布1電容式測微儀校準規(guī)范rs

1代替6歸 口 單 位:全國幾何量工程參量計量技術委員會主要起草單位:河南省計量科學研究院中國計量科學研究院參加起草單位:遼寧省計量科學研究院江蘇省計量科學研究院天津大學本規(guī)范委托全國幾何量工程參量計量技術委員會負責解釋本規(guī)范主要起草人:賈曉杰河南省計量科學研究院崔建軍中國計量科學研究院)黃玉珠河南省計量科學研究院周 強河南省計量科學研究院參加起草人:劉娜遼寧省計量科學研究院王曉飛江蘇省計量科學研究院段發(fā)階天津大學)目 錄引言 Ⅱ)1范圍……………………2概述……………………3計量特性………………1重復性………………2示值誤差……………3穩(wěn)定性………………4校準條件………………1環(huán)境條件……………2校準用標準器及相應設備…………5校準項目和校準方法…………………1校準前準備…………2重復性………………3示值誤差……………4穩(wěn)定性………………6校準結果的表達………………………7復校時間間隔…………附錄A 量程m的電容式測微儀示值誤差的測量數(shù)據(jù)處理實例………………

1)1)1)1)1)2)2)2)2)2)2)2)3)4)4)5)6)附錄B 測量擋板的技術要求…………

7)附錄C 精密測長裝置…………………

8)附錄D 校準證書信息及內頁格式 9)附錄E 電容式測微儀示值誤差校準不確定度評定示例精密測長裝置法)……)附錄F 電容式測微儀示值誤差校準不確定度評定示例量塊測量法) )Ⅰ引 言0國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則1通用計量術語及定義2測量儀器特性評定》和2測量不確定度評定與表示》共同構成支撐本規(guī)范修訂的基礎性系列規(guī)范。與6電容式測微儀》相比,除編輯性修改外,本規(guī)范主要技術變化如下:適用范圍由量程不大于,分辨力為”擴大為量程為0,分辨力為”的電容式測微儀的校準;刪除了引用文獻;修改了電容式測微儀結構示意圖和電容式測微儀的測頭示意圖;修改示值重復性”為重復性,并對其技術指標和校準方法進行了重新描述,增加了重復性計算公式;刪除了響應時間鑒別力”和調零范圍”技術指標;修改了示值誤差技術指標,并對其校準方法進行了重新描述;修改了穩(wěn)定性”的校準方法;刪除了指針式電容測微儀的計量性能要求;—增加了附錄A 量程m的電容式測微儀示值誤差的測量數(shù)據(jù)處理實例;修改了附錄B中標準擋板”為測量擋板;修改了測量擋板的直徑要求;增加了附錄C精密測長裝置結構示意圖。本規(guī)范的歷次版本發(fā)布情況為:;。Ⅱ電容式測微儀校準規(guī)范范圍本規(guī)范適用于量程為0m0,分辨力為1m1m的電容式測微儀的校準。概述電容式測微儀以下簡稱測微儀是采用電容調頻或電容運算原理的一種非接觸式尺寸精密測量儀器,適用于航空、醫(yī)療、精密制造等行業(yè)中的幾何量測量。測微儀結構如圖1所示。測微儀可配有成套的測頭。測頭外形如圖2所示。圖1電容式測微儀結構示意圖1—采集模塊;2—數(shù)字顯示屏;3—上位機軟件;4—通信接口;5—測頭計量特性重復性

圖2電容式測微儀測頭外形示意圖。測微儀的重復性應不大于1 S示值誤差 : 。測微儀的最大允許誤差

1 S1穩(wěn)定性 。測微儀的穩(wěn)定性在h內應不大于2 S注校準工作不判斷合格與否,上述計量特性要求僅供參考。校準條件環(huán)境條件校準測微儀時,環(huán)境溫度為℃,溫度變化不超過5,相對濕度不大于0,電源電壓應為02。校準前,被校測微儀和標準器應放在室內平衡溫度且時間不少于。校準時環(huán)境不應有影響測量的振動、噪聲、腐蝕性氣體和較強磁場。校準應在被校測微儀開機預熱0n后進行。 校準用標準器及相應設備校準用標準器見表。表1校準項目及校準用標準器序號校準項目校準用標準器及計量特性1重復性)m的5等量塊、斜塊式測微儀檢定器:m或精密測長裝置::±ALL測量長度;工作臺步進不大于,工作臺移動角晃動″2示值誤差小角度檢查儀::53等量塊或精密測長裝置::±ALL測量長度;工作臺步進不大于,工作臺移動角晃動″3穩(wěn)定性)5等量塊、斜塊式測微儀檢定器:0m或精密測長裝置::±ALL測量長度;工作臺步進不大于,工作臺移動角晃動″注:精密測長裝置見附錄C。A為精密測長裝置中激光干涉系統(tǒng)的非線性,通常A=,應以實測結果為準。校準項目和校準方法校準前準備對測微儀工作狀態(tài)進行功能檢查,在確定沒有影響其計量特性的因素后再按表2的校準項目進行校準。重復性斜塊式測微儀檢定器法 , ( )將裝夾在斜塊式測微儀檢定器上的測頭 對準放在工作臺上的范圍內任意一塊5等量塊,調整測頭垂直位移,使儀器示值顯示在測量范圍內。在工作條件不變2的情況下推動量塊,對同一受檢點連續(xù)測量5次,以公式)計算重復性。xn0 )式中:

Sr重復性;x測微儀5次測量的最大示值,;n測微儀5次測量的最小示值,;S測微儀的標稱滿量程值,。精密測長裝置法量程0)精密測長裝置結構示意圖見附錄。將測微儀與精密測長裝置同軸安裝,調整精密測長裝置與測微儀的距離,使測微儀示值處于工作量程內。測微儀和精密測長裝置置零后,調整測微儀到量程范圍內某一值,同時記錄精密測長裝置和測微儀的示值作為初始讀數(shù)移動精密測長裝置,重復測量5次,讀取測微儀的示值,以公式)計算重復性。示值誤差量塊測量法

, , 。量塊測量法適用于分辨力大于或等于m 量程2m的測微儀 見圖所示校準前,在小角度檢查儀的左右兩指示計臂架孔中分別裝上接觸式干涉儀光管,并將孔距為m的夾具,裝在左端接觸式干涉儀光管上。在夾具左端的孔中裝上測微儀的測頭,經(jīng)調整,使測頭軸線與兩個接觸式干涉儀光管軸線共面,如圖3所示。小角度檢查儀經(jīng)過上述調整,構成了0即0的杠桿機構,借助框式水平儀調整橋形工作臺使其臺面基本水平。儀器調整好后,根據(jù)被校儀器的分辨力和量程選用相應尺寸的量塊進行校準。受校點應不少于5點,在量程內均勻分布。圖3用小角度檢查儀校準示值誤差示意圖1—干涉儀光管;2—測頭;3—夾具;4—測量擋板;5—圓柱;6—水準器;7—支承腳;—升降螺釘—升降軸—橋形工作臺—量塊—干涉儀光管例如校準量程為0m的測微儀,每隔0m為一個受檢點,選用1、12345m等3等量塊為標準。為使接觸式干涉3儀定位可靠,再選用一塊不低于4等的1mm量塊作墊塊。將兩塊1mm量塊分別推入接觸式干涉儀測頭下面對零

,將測量擋板推入測微儀測,頭下面,并上下移動測頭,使測微儀示值為零。置換右端的接觸式干涉儀下面的量塊,調整裝置,使接觸式干涉儀的示值重新為零讀取測微儀的示值即為該受檢點的測得值。依次校準各受檢點直至終點,測微儀的示值誤差按公式)計算,以各受檢點的測得值與標準值的差值與測微儀量程的比值確定,取所有示值誤差中絕對值最大的作為校準值。δ i-i]

0 )式中:

i= ×ii個受檢點上的示值誤差,;ii個受檢點上的測微儀示值m或;ii個量塊的標準值m或;0對零量塊的標準值m或;S測微儀的標稱滿量程值m或。精密測長裝置法將測微儀及精密測長裝置同軸安裝,

在測微儀量程范圍內大致均勻選取不少于5個受檢點進行測量。將精密測長裝置移動到測微儀反向或正向起始位置,在測微儀與精密測長裝置均置零后,按照正方向或反方向進行測量,控制精密測長裝置至選定的受檢點,同時記錄測微儀與精密測長裝置的示值,測微儀的示值誤差按公式)計算,以測微儀與精密測長裝置示值的差值與測微儀量程的比值確定,取所有示值誤差中絕對值最大的作為測微儀的示值誤差。i ii0 )式中:

=ii個受檢點上的示值誤差,;ii個受檢點上的測微儀示值m或;i精密測長裝置的示值m或;S測微儀的標稱滿量程值m或。4穩(wěn)定性將測微儀按1或2裝夾和調整好傳感器

,示值穩(wěn)定后

,記錄測微儀的第一次示值,然后每隔1h記錄一次示值連續(xù)觀察取測微儀示值的最大值與最小值之差為穩(wěn)定性。允許使用滿足要求的其他穩(wěn)定性校準裝置。校準結果的表達經(jīng)校準的電容測微儀出具校準證書。校準證書內容見附錄D。4復校時間間隔由于復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質量等諸因素所決定的,因此送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復校時間間隔。5附錄A量程m的電容式測微儀示值誤差的測量數(shù)據(jù)處理實例量程0m的電容式測微儀示值誤差的測量數(shù)據(jù)處理實例見表。表1量程m的電容式測微儀示值誤差的測量數(shù)據(jù)處理實例m電容測微儀示值m測長裝置示值m示值誤差m示值誤差/00000556150945757589064-82校準結果電容式測微儀的示值誤差:9 S測量結果不確定度U3 26附錄B測量擋板的技術要求測量擋板如圖1所示,其技術要求如下:對B面的技術要求:平面度不大于;平行度不大于;表面粗糙度a應不大于D大于傳感器測頭直徑。材料為。圖1測量擋板示意圖7附錄C精密測長裝置精密測長裝置如圖1所示,其內部的激光頭及其支座和位移工作臺均固定在底座上。位移工作臺可分為固定模塊和運動模塊兩部分:位移工作臺固定模塊用于安裝干涉參考組鏡和測頭安裝架,位移工作臺運動模塊用于安裝固定板及固定板上面的干涉測量鏡和測量擋板。激光頭、干涉參考組鏡和干涉測量鏡形成干涉測長光路。其中,干涉測長光路的光軸應與安裝好的測頭同軸,與位移工作臺運動方向一致,并與測量擋板的工作面垂直。測量時,電容式測微儀測頭先置于測頭安裝架上,再調整測頭工作端面與測量擋板的距離,使之處于合理的量程范圍內后緊固然后控制位移工作臺運動模塊移動。此時,固定板、干涉測量鏡和測量擋板相對于位移工作臺固定模塊產(chǎn)生了相同的位移。依據(jù)校準規(guī)范要求,通過比較干涉測長光路及電容式測微儀的位移測量值,則可得到電容式測微儀的示值誤差。圖1精密測長裝置示意圖1—底座;2—支座;3—激光頭;4—外殼;5—干涉參考組鏡;6—干涉測量鏡;7—固定板;8—測量擋板;—測頭安裝架—電容式測微儀測頭—位移工作臺運動模塊—位移工作臺固定模塊)8附錄D校準證書信息及內頁格式校準證書至少包括以下信息:標題校準證書;實驗室名稱和地址;進行校準的地點如果與實驗室的地址不同證書或報告的唯一性標識如編號每頁及總頁數(shù)的標識;客戶的名稱和地址;被校對象的描述和明確標識;進行校準的日期,如果與校準結果的有效性應用有關時,應說明被校對象的接收日期;如果與校準結果的有效性或應用有關時,應對被校樣品的抽樣程序進行說明;校準所依據(jù)的技術規(guī)范的標識,包括名稱及代號;本次校準所用計量標準的溯源性及有效性說明;校準環(huán)境的描述;校準結果及測量不確定度的說明;對校準規(guī)范的偏離的說明;校準證書或校準報告簽發(fā)人的簽名、職務或等效標識;校準結果僅對被校對象有效的聲明;未經(jīng)實驗室書面批準,不得部分復制證書的聲明。推薦的校準證書內頁格式見表。表1校準證書內頁格式證書編號:校準環(huán)境條件溫度: ℃相對濕度:地點:其他:序號校準項目校準結果1重復性2示值誤差3穩(wěn)定性校準員: 核驗員:9附錄E電容式測微儀示值誤差校準不確定度評定示例精密測長裝置法)測量方法按本規(guī)范所述的校準方法

,精密測長裝置主要包括激光干涉儀和工作臺

。由激光干涉儀給出位移的標準示值,在電容式測微儀上分別讀取相應的示值,以電容式測微儀示值與激光干涉儀的相應標準示值之差與測微儀量程的比值,作為測微儀相應點的示值誤差。以下以分辨力為,量程為m的電容式測微儀示值誤差測量不確定度進行評定。測量模型式中:

iii0ii個受檢點上的示值誤差,;ii個受檢點上的電容式測微儀示值,m或;ii個受檢點上的激光干涉儀示值,m或;S電容式測微儀的標稱滿量程值,m或。不確定度來源包括測量讀數(shù)或重復性引起的不確定度分量ui測長裝置的示值不確定度來源 不確定度來源包括測量讀數(shù)或重復性引起的不確定度分量ui測長裝置的示值誤差引起的不確定度分量測長裝置工作臺移動角晃動引起的不確定度分量及環(huán)境溫度變化引起的不確定度分量。不確定度傳播公式由于各不確定度分量互不相關,

所以合成標準不確定度的計算公式:12式中,靈敏系數(shù)1=ii12=ii=1其中S112=1。標準不確定度分量評定 ()測微儀分辨力或重復性引入的標準不確定度分量ui該測微儀的分辨力為1nm,由分辨力引入的標準不確定度分量為mmmm由重復性引入的標準不確定度分量為1取重復性引入的標準不確定度為i10測長裝置示值誤差引入的標準不確定度)采用最大允許誤差為±L的測長裝置進行校準,服從均勻分布,k=3,被校測微儀的量程為L,則:L

mLm1cL

3mL82 1 L測長裝置工作臺移動角晃動引入的標準不確定度分量)測長裝置工作臺移動角晃動β不超過。服從均勻分布,則u/3d在進行示值誤差校準時,需要將測微儀與測長裝置同軸安裝,測微儀測量軸線與測長裝置測量軸線的間距為S2m時,阿貝誤差為:=S=15m2 2SL7 ( )測長裝置在測量過程中環(huán)境溫度變化等誤差引入的標準不確定度分量u3在測量過程中溫度變化等引起示值變化漂移等,服從均勻分布,包含因子k=3,半寬度a=2nm,則:3mm33m= m 3m標準不確定度一覽表 。各分量及標準不確定度評定見表1表1標準不確定度一覽表不確定度來源標準不確定度符號標準不確定度值ici輸出量標準不確定分量ii)測微儀分辨力或重復性u1)m11u2)——1測長裝置的示值誤差u1)m18測長裝置工作臺移動角晃動u2)m17環(huán)境溫度變化u3)m1662k21=12+82+72+62=擴展不確定度U取包含因子k=2,則得到相對于滿量程的擴展不確定度為k2

62附錄F

電容式測微儀示值誤差校準不確定度評定示例量塊測量法)測量方法按本規(guī)范所述的校準方法

,電容式測微儀的示值誤差是在小角度檢查儀上以量塊為標準用直接法測量獲得的。以量程為、分辨力為m的電容式測微儀為例分析其示值誤差的測量不確定度。測量模型Li=i-i×0S0 )L式中:ii個受檢點上的示值誤差,;ii個受檢點上的測微儀示值;0接觸式干涉儀光管對零時所用量塊的實際值;i接觸式干涉儀光管測量i受檢點時所用量塊的實際值;L小角度檢查儀兩干涉儀之間的距離00左側干涉儀與電容式測微儀傳感器之間的距離0S電容式測微儀的標稱滿量程值。不確定度來源包括測微儀的分辨力或重復性引入的標準不確定度分量u不確定度來源包括測微儀的分辨力或重復性引入的標準不確定度分量ui

標準(,標準i誤差引入的不確定度分量i讀數(shù)裝置的重復性引入的標準不確定度分量標準量0誤差引入的標準不確定度分量由讀數(shù)裝置的重復性引入的標準不確定度小角度檢查儀兩干涉光管之間的距離引入的標準不確定度球面測帽的球面中心與其套孔軸線重合度引入的標準不確定度左邊干涉光管與電容式測微儀傳感器之間的距離0引入的不確定度。不確定度傳播公式由于各不確定度分量互不相關,

所以合成標準不確定度的計算公式=∑f2iu得:+: , )其中Sm00L0miS1;i=S=1;S1L=iS1;3=-iS1。標準不確定度分量評定測微儀的分辨力或重復性引入的標準不確定度分量i)該測微儀的分辨力為,由分辨力引入的標準不確定度分量為:mm19由重復性引入的不確定度分量1取重復性引入的標準不確定度為i1標準量i誤差引入的不確定度分量i)3等量塊尺寸小于0)的不確定度U,依該量塊測量不確定度分析,用3等量塊直接校準,故mm讀數(shù)裝置采用分度值為

71m干涉儀光管

由其測量重復性引起的標準不確定度可以通過大量的連續(xù)測量得到數(shù)個測量值采用A類方法評定對一塊3等量塊在重復條件下連續(xù)測量0次,得到mm=