中华人民共和国国家计量技术规范
JJF2162—2024
缝隙、面差测量仪校准规范
CalibrationSpecificationforGapandFlushInstruments
2024-10-19发布2025-04-19实施
国家市场监督管理总局 发布
缝隙、面差测量仪校准规范
CalibrationSpecificationforGapand
FlushInstruments
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归口单位:全国几何量工程参量计量技术委员会
主要起草单位:吉林省计量科学研究院
黑龙江省计量检定测试研究院
江西省计量测试研究院
参加起草单位:辽宁省计量科学研究院
本规范由全国几何量工程参量技术委员会负责解释
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本规范主要起草人:
窦艳红(吉林省计量科学研究院)
张海波(黑龙江省计量检定测试研究院)
胡志刚(江西省计量测试研究院)
黄 雷(吉林省计量科学研究院)
本规范参加起草人:
肖衍凡(江西省计量测试研究院)
刘 娜(辽宁省计量科学研究院)
穆丽红(吉林省计量科学研究院)
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目 录
引言……………………………………………………………………………………… (Ⅱ)
1 范围…………………………………………………………………………………… (1)
2 引用文件……………………………………………………………………………… (1)
3 概述…………………………………………………………………………………… (1)
4 计量特性……………………………………………………………………………… (2)
4.1 缝隙宽度误差……………………………………………………………………… (2)
4.2 面差误差…………………………………………………………………………… (2)
4.3 示值重复性………………………………………………………………………… (2)
5 校准条件……………………………………………………………………………… (2)
5.1 环境条件…………………………………………………………………………… (2)
5.2 校准用标准器……………………………………………………………………… (2)
6 校准项目和校准方法………………………………………………………………… (3)
6.1 缝隙宽度误差……………………………………………………………………… (3)
6.2 面差误差…………………………………………………………………………… (4)
6.3 示值重复性………………………………………………………………………… (6)
7 校准结果表达………………………………………………………………………… (6)
8 复校时间间隔………………………………………………………………………… (6)
附录A 边缘锋利测量模式的缝隙、面差标准块的结构及技术要求……………… (7)
附录B 边缘圆滑测量模式的缝隙、面差标准块的结构及技术要求……………… (10)
附录C 校准证书内容………………………………………………………………… (11)
附录D 电感式测量仪缝隙宽度误差测量结果不确定度评定示例………………… (14)
附录E 激光式测量仪面差误差测量结果不确定度评定示例……………………… (16)
Ⅰ
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引 言
JJF1071—2010 《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001—2011 《通用计量术语及
定义》、JJF1094—2002 《测量仪器特性评定》和JJF1059.1—2012 《测量不确定度评
定与表示》共同构成支撑本校准规范制定工作的基础性系列规范。
本规范为首次发布。
Ⅱ
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缝隙、面差测量仪校准规范
1 范围
本规范适用于缝隙测量范围上限不超过20mm、面差测量范围上限不超过15mm
缝隙、面差测量仪的校准。
2 引用文件
本规范引用了下列文件:
JJF1548—2015 楔形塞尺校准规范
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文
件,其最新版本(包括所有的修改单)适用本规范。
3 概述
缝隙、面差测量仪(以下简称测量仪)是一种广泛应用于汽车、飞机制造中缝隙宽
度和(或)面差测量的仪器。通常用于测量汽车车身、飞机机身以及安装在门、发动机
罩、灯具、内饰件等各种零配件之间的缝隙宽度和面差。按测量形式分为接触式和非接
触式,缝隙宽度和面差示意图见图1。
图1 缝隙宽度、面差示意图
典型的接触式测量仪为电感式缝隙、面差测量仪(以下简称电感式测量仪),其采
用两个独立电感位移传感器,借助各自的机械传动机构进行接触式测量。电感式测量仪
的结构示意图见图2。
图2 电感式测量仪结构示意图
1—磁性底座定位面;2—固定缝隙测头;3—活动缝隙测头;4—面差测头
1
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典型的非接触式测量仪为激光扫描式缝隙、面差测量仪(以下简称激光扫描式测量
仪),其主要基于激光三角测距法测量原理,运用图像处理技术同时得出缝隙宽度和面
差,测量原理示意图见图3。
图3 激光扫描式测量仪原理示意图
1—激光器;2—缝隙、面差标准块;3—激光线成像镜头;4—光电图像传感器系统
4 计量特性
4.1 缝隙宽度误差
4.2 面差误差
4.3 示值重复性
计量特性技术要求一般不超过表1规定。
表1 计量特性技术要求mm
序号计量特性
电感式测量仪激光扫描式测量仪
分辨力0.01 分辨力0.001 分辨力0.01
1 缝隙宽度误差±0.05 ±0.050 ±0.10
2 面差误差±0.05 ±0.050 ±0.10
3 示值重复性0.01 0.005 0.02
注:校准工作不判断合格与否,上述计量特性指标仅供参考。
5 校准条件
5.1 环境条件
温度:(20±8)℃,相对湿度一般不超过80%。
实验室内环境应符合测量仪和校准用标准器正常工作条件,不应有影响测量准确度
的振动和磁场等因素。
5.2 校准用标准器
校准项目和校准用标准器技术要求见表2。
2
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表2 校准项目和校准用标准器技术要求
序号校准项目校准用标准器技术要求
1 缝隙宽度误差
缝隙标准块,缝隙、面差标准块:
U =0.005mm,k=2
标准垫块:
厚度≥3mm,平行度:0.005mm
2 面差误差
3 示值重复性
缝隙标准块,缝隙、面差标准块:
U =0.005mm,k=2
注:可采用满足不确定度要求的其他标准器进行校准。
6 校准项目和校准方法
接触式测量仪的校准以电感式测量仪为例,非接触式测量仪的校准以激光扫描式测
量仪为例,其他类型的仪器校准参照执行。
校准前,首先对测量仪的外观及各部分相互作用进行检查,确定没有影响计量特性
的因素后再进行校准。对于激光扫描式测量仪的校准,按生产厂家要求选取测量模式,
若设置缝隙边缘锋利测量模式,选用附录A 中的标准块进行校准;若设置缝隙边缘圆
滑测量模式,选用附录B中的标准块进行校准。
若测量仪附带校准块,依据使用说明书对仪器进行参数设置和初始化。仪器附带的
校准块,按A.5进行校准。
6.1 缝隙宽度误差
6.1.1 电感式测量仪缝隙宽度误差
以缝隙标准块(见图A.1)为标准器,在仪器测量范围内选取大致均匀的3个校准
点。将测量仪的缝隙测头放置在标准缝隙中,并与标准缝隙两个工作面可靠接触(见图
4),测量并读取仪器缝隙值,每个校准点重复测量3次,测量值与标准块缝隙宽度校准
值之差为该点缝隙宽度误差,按公式(1)计算。
然后根据缝隙测头长度尺寸,合理选择厚度不小于3mm 的标准垫块(见图A.4),
放置在测量仪磁性底座定位面下方(见图5),仍然选择上述校准点,重复进行上述测
量过程,按公式(1)计算得到各点缝隙宽度误差。
δ=La-LR (1)
式中:
δ———缝隙宽度误差,mm;
La———仪器测量值,mm;
LR———缝隙标准块的缝隙宽度校准值,mm。
取所有误差中绝对值最大的缝隙宽度误差作为校准结果。
3
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图4 缝隙宽度误差校准示意图一
1—测量仪;2—测量仪磁性底座定位面;3—缝隙标准块;4—标准缝隙;5—缝隙测量头
图5 缝隙宽度误差校准示意图二
1—测量仪;2—测量仪磁性底座定位面;3—标准垫块;4—缝隙标准块;
5—标准缝隙;6—活动缝隙测量头;7—固定缝隙测量头
6.1.2 激光扫描式测量仪缝隙宽度误差
以缝隙标准块(见图A.2)或缝隙、面差标准块(见图B.1)为标准器,在仪器测
量范围内选取大致均匀分布的3个校准点。按测量仪使用说明书的要求,调整测量仪姿
态并保持在最佳状态或根据测量仪自动倾斜指示器的提醒调整到最佳位置(见图6),
测量缝隙宽度值,每个校准点重复测量3次,测量值与标准块缝隙宽度校准值之差为该
点缝隙宽度误差,按公式(1)计算。取所有误差中绝对值最大的缝隙宽度误差作为校
准结果。
图6 缝隙宽度误差校准示意图
1—激光扫描式测量仪;2—测量定位支架;3—缝隙标准块;4—标准缝隙
6.2 面差误差
6.2.1 电感式测量仪面差误差
选用缝隙、面差标准块(见图A.3)为标准器,在仪器测量范围内选取大致均匀的
4
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3个校准点,分别校准测量仪正、反向面差误差。
首先选取H =0的缝隙、面差标准块,校准零点面差误差。将测量仪磁性底座定位
面放置在标准块的上工作面上,固定缝隙测头紧靠在标准缝隙工作面上,面差测量头放
置在标准块的等高工作面上,使面差测量头与标准块上表面可靠接触(见图7),重复
测量3次,测量值与标准块面差校准值之差为零点面差误差,按公式(2)计算。
图7 面差测量零点面差误差校准示意图
1—测量仪;2—测量仪磁性底座定位面;3—缝隙标准块;4—标准缝隙L;5—面差测量头
然后按各面差校准点选取对应的标准块,将测量仪磁性底座定位面放置在标准块的
高端工作面上,固定缝隙测头紧靠在标准块缝隙工作面,面差测量头放置在面差标准块
的低端工作面上,使被校仪器与面差标准块可靠接触(见图8),读取仪器测量值,重
复测量3次,测量值与标准块面差校准值之差为该点面差误差。正向校准点测量完毕后
[见图8 (a)],翻转仪器180°方向测量同一面差标准块[见图8 (b)],即可得到反向
校准点的校准值,重复测量3次,同样得到该点面差误差,各校准点面差误差按公式
(2)计算。
e=h-H (2)
式中:
e———面差误差,mm;
h———仪器测量值,mm;
H ———缝隙、面差标准块的面差校准值,mm。
取所有误差中绝对值最大的面差误差作为校准结果。
图8 面差误差校准示意图
1—测量仪;2—测量仪磁性底座定位面;3—面差标准块;4—标准面差;5—面差测量头
6.2.2 激光扫描式测量仪面差误差
以缝隙、面差标准块(见图A.3)为标准器,按照6.2.1的方法测量(见图9)。
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在仪器测量范围内选取大致均匀的3个校准点及零点,每点重复测量3次,测量值与标
准块面差校准值之差为该点面差误差,按公式(2)计算,取所有误差中绝对值最大的
面差误差作为校准结果。
图9 面差误差校准示意图
1—激光扫描式测量仪;2—测量定位头;3—面差标准块;4—标准面差
6.3 示值重复性
示值重复性包括缝隙宽度重复性及面差重复性。
选取与测量仪测量范围中间值相近的一个缝隙标准块或缝隙、面差标准块,分别校
准测量仪的缝隙宽度示值重复性和面差示值重复性。
对于电感式测量仪按照6.1.1和6.2.1的方法分别对所选取标准块的缝隙宽度和面
差重复测量10次,对于激光扫描式测量仪,则按照6.1.2和6.2.2的方法分别对所选
取标准块的缝隙宽度和面差重复测量10次。重复性计算见公式(3)。
s=
Σn
i=1 (δi-?δ)2
n-1 (3)
式中:
s———示值重复性;
δi———第i 次的缝隙宽度或面差测量值;
?δ———10次测量值的平均值;
n———测量次数,n=10。
7 校准结果表达
经过校准的测量仪出具校准证书,并给出各校准项目名称和测量结果的扩展不确定
度,校准证书内容及内页格式见附录C。
8 复校时间间隔
由于复校时间间隔的长短是由测量仪的使用状况、使用者、设备本身质量等诸因素
所决定的,因此送校单位可根据仪器实际使用情况自主决定复校时间间隔。建议复校时
间间隔一般为1年。
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附录A
边缘锋利测量模式的缝隙、面差标准块的结构及技术要求
A.1 范围
适用于电感式测量仪和选用缝隙边缘锋利测量模式的激光扫描式测量仪。
A.2 缝隙标准块
A.2.1 电感式测量仪用缝隙标准块的结构见图A.1。
单位:mm
图A.1 电感式测量仪用缝隙标准块结构图
A.2.2 激光扫描式测量仪用缝隙标准块的结构见图A.2。
单位:mm
图A.2 激光扫描式测量仪用缝隙标准块结构图
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A.2.3 缝隙标称值及允许偏差列于表A.1
表A.1 缝隙标称值及允许偏差mm
缝隙标称值L
L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7
3.0 4.2 6.4 8.5 10 15 20
最大允许误差±0.02
注:表中L 值为推荐值,可根据被校仪器量程选取测量范围中均匀分布的尺寸。
A.2.4 缝隙槽内两相对工作面技术要求:平行度允许偏差为0.005mm/30mm,缝隙
槽工作面相对于上下基准面A 或B 垂直度为0.005mm/10mm。
A.2.5 标准缝隙工作棱边推荐为直角棱边或倒角小于0.1mm。
A.2.6 材料:磁性材料表面哑光处理。
A.3 缝隙、面差标准块
A.3.1 缝隙、面差标准块的结构见图A.3。
单位:mm
图A.3 缝隙、面差标准块结构图
A.3.2 缝隙、面差标称值及允许偏差列于表A.2。
表A.2 缝隙、面差标称值及允许偏差mm
缝隙标称值L 5
面差标称值D 0.0 3.0 4.2 6.4 8.5 10 15
最大允许误差±0.02
注:表中D 值为推荐值,可根据被校仪器量程选取测量范围中均匀分布的尺寸。
A.3.3 面差两相对工作面平行度允许偏差:0.005mm。
A.3.4 缝隙槽两相对工作面平行度允许偏差:0.005mm/30mm。
A.3.5 标准面差工作棱边推荐为直角棱边(倒角小于0.1mm)。
A.3.6 材料:磁性材料表面哑光处理。
A.4 标准垫块
A.4.1 标准垫块的结构见图A.4。
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单位:mm
图A.4 标准垫块结构图
A.5 标准块、标准垫块及仪器附带校准块的校准方法
A.5.1 缝隙标准块的校准
缝隙标准块的缝隙宽度、平行度、垂直度可采用万能工具显微镜以影像法测量,或
以三坐标测量机为标准器进行测量。
每一标准缝隙的测量,需选取3个截面分别测量其缝隙宽度,取3次测量的平均值
作为标准块缝隙宽度的校准结果,3次测量值的最大差值为平行度。
垂直度测量时,在标准块的上、下基准面(A 或B)及缝隙槽工作面分别选取相应
测量点,得到校准值。
A.5.2 面差标准块的校准
面差标准块的面差值可采用测高仪、立式测长仪等设备或三坐标测量机作为标准器
进行测量。在每个工作面上均匀分布的5个位置进行测量,取其平均值作为该工作面的
校准值,两工作面高度差值即为该标准块面差校准值。
面差标准块平行度的校准可采用上述标准器在上、下工作面分别测量至少3点形成
两个平面,两个平面的平行度即为面差标准块平行度校准结果,测量点要均匀分布。
A.5.3 标准垫块平行度的校准
标准垫块平行度的校准与面差标准块平行度的校准方法相同;也可将标准垫块放在
平板上,用千分表测量标准垫块上工作面,千分表最大示值变化值即为标准垫块的平
行度。
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附录B
边缘圆滑测量模式的缝隙、面差标准块的结构及技术要求
B.1 范围
适用于选用缝隙边缘圆滑测量模式的激光扫描式测量仪。
B.2 缝隙、面差标准块的结构见图B.1。
单位:mm
图B.1 缝隙、面差标准块结构图
B.3 缝隙及面差标称值及允许偏差列于表B.1。
表B.1 缝隙及面差标称值及允许偏差mm
缝隙标称值L 3.0 3.0 4.2 6.4 8.5 10.0 20
面差标称值D 0.0 3.0 4.2 6.4 8.5 10.0 20
允许偏差±0.02
注:表中L 和D 值为推荐值,可选用在仪器测量范围中均匀分布的尺寸。
B.4 缝隙槽两相对工作面棱边平行度允许偏差:0.005mm/30mm。
B.5 面差两相对工作面平行度允许偏差:0.005mm。
B.6 缝隙工作边边缘圆弧半径R 不小于2mm。
B.7 材料:表面哑光处理。
B.8 标准块校准方法:缝隙及面差值可采用万能工具显微镜测量,数据处理方法与
A.5所述相同。
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附录C
校准证书内容
C.1 校准证书至少包括以下信息:
a)标题“校准证书”;
b)实验室名称和地址;
c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);
d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;
e)客户的名称和地址;
f)被校对象的描述和明确标识;
g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性应用有关时,应说明被校对象的接
受日期;
h)如果与校准结果的有效性或应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;
i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;
j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;
k)校准环境的描述;
l)校准结果及其测量不确定度的说明;
m)对校准规范的偏离的说明;
n)校准证书签发人的签名、职务或等效标识;
o)校准结果仅对被校对象有效的声明;
p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。
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C.2 推荐的校准证书内页格式
校准证书内页格式
一、缝隙宽度误差: mm
标准块
校准值
仪器测量值
1 2 3
缝隙宽度误差
1 2 3
校准不确定度
U (k=2)
加标准垫块校准数据(适用于电感式测量仪) mm
标准块
校准值
仪器测量值
1 2 3
缝隙宽度误差
1 2 3
校准不确定度
U (k=2)
二、面差误差:
正向测量: mm
标准块
校准值
0
仪器测量值
1 2 3
面差误差
1 2 3
校准不确定度
U (k=2)
反向测量(适用于电感式测量仪): mm
标准块
校准值
0
仪器测量值
1 2 3
面差误差
1 2 3
校准不确定度
U (k=2)
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三、示值重复性:
缝隙宽度重复性: mm
测量次数1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
校准值
重复性
面差重复性: mm
测量次数1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
校准值
重复性
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附录D
电感式测量仪缝隙宽度误差测量结果不确定度评定示例
D.1 测量方法
电感式测量仪缝隙宽度误差是用一组标称值不同的缝隙标准块(见图A.1)直接进
行测量。下面以分辨力0.01mm,测量范围为(2~10)mm 的电感式测量仪,校准
10mm缝隙宽度标准块的缝隙误差为例,进行测量结果不确定度评定。
D.2 测量模型
缝隙宽度误差为
δ=La-LR
式中:
δ ———缝隙宽度误差,mm;
La———仪器测量值,mm;
LR———缝隙标准块的缝隙宽度校准值,mm。
D.3 方差和灵敏系数
测量结果不确定度的各分量相互独立,得
uc(δ)= c21u2(La)+c22u2(LR)
式中: c1= ∂δ
∂La=1;
c2= ∂δ
∂LR=-1。
故有:
uc(δ)= u2(La)+u2(LR)
D.4 计算分量的标准不确定度
D.4.1 测量仪测量值引入的标准不确定度u(La)
由测量值引入的标准不确定度主要来源于重复性(测量仪分辨力)及环境温度偏离
带来的影响。
D.4.1.1 测量重复性引入的不确定度分量u1(La)
依据校准规范,对缝隙标准块进行10次重复测量读数,计算单次实验标准偏差为
s=0.007mm,则
u1(La)=s=0.007mm
D.4.1.2 测量仪分辨力引入的不确定度分量u2(La)
测量仪分辨力0.01mm,区间半宽度为α=0.005mm,服从均匀分布k= 3,则
其标准不确定度为:
u2(La)=0.005mm/3≈0.0029mm
在不确定度评定中测量仪测量重复性估算的标准不确定度也反映了数字显示的量化
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误差影响,所以取u1(La)与u2(La)中较大者参与计算,在此处选择
u1(La)=0.007mm
D.4.1.3 环境温度偏离20℃引入的不确定度分量u3(La)
缝隙标准块材料热膨胀系数为11.5×10-6 ℃-1,实际校准温度偏离20 ℃最大为
8℃,环境温度会引起尺寸变化,实际也未对尺寸进行温度修正,则10mm 的缝隙尺
寸变化为:ΔL=11.5×10-6 ℃-1×8℃×10mm≈0.0008mm,该尺寸变化引起的不
确定度分量可忽略不计。
u3(La)≈0
测量仪测量值引入的标准不确定度u(La):
u(La)= u1(La)2+u3(La)2 = 0.007+0 mm=0.007mm
D.4.2 缝隙标准块尺寸引入的标准不确定度u(LR)
缝隙标准块实际尺寸值测量不确定度U =0.005mm,k=2,则
u1(LR)=0.005mm/2=0.0025mm
标准块缝隙的两工作面平行度引入不确定度分量为u2(LR)。平行度值不大于
0.005mm,按均匀分布k= 3,则
u2(LR)=0.005mm/3≈0.0029mm
以上两项合成得:
u(L)= u1(LR)2+u2(LR)2 = 0.00252+0.00292 mm≈0.0038mm
D.5 合成标准不确定度uc
uc= u(La)2+u(LR)2 = 0.0072+0.00382 mm≈0.008mm
D.6 扩展不确定度U
取包含因子k=2,则扩展不确定度:
U =k×uc=2×0.008mm=0.016mm
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附录E
激光式测量仪面差误差测量结果不确定度评定示例
E.1 测量方法
激光扫描测量仪面差误差是用图B.1所示的缝隙、面差标准块直接进行测量,测
量仪设置为边缘圆滑测量模式。下面以分辨力0.001mm 的激光扫描式测量仪,校准
3mm面差标准块的面差误差为例,进行测量结果不确定度评定。
E.2 测量模型
面差误差:
e=h-H
式中:
e———面差误差,mm;
h———仪器测量值,mm;
H ———缝隙、面差标准块的面差校准值,mm。
E.3 方差和灵敏系数
引起测量结果不确定度的各分量相互独立,得
uc(e)= c21u2(h)+c21u2(H )
式中:c1=∂e
∂h=1;
c2=∂e
∂H =-1。
故有:
uc(e)= u2(h)+u2(H )
E.4 计算分量的标准不确定度
E.4.1 测量仪测量值引入的标准不确定度u(h)
由测量值引入的标准不确定度主要来源于重复性(测量仪分辨力)及环境温度偏离带
来的影响。
E.4.1.1 测量重复性引入的不确定度分量u1(h)
依据校准规范,对缝隙、面差标准块进行10次重复测量读数,单次实验标准偏差为:
s=0.005mm,则
u1(h)=s=0.005mm
E.4.1.2 测量仪分辨力引入的不确定度分量u2(h)
测量仪分辨力0.001mm,区间半宽度为α=0.0005,服从均匀分布k= 3,则其标
准不确定度为:
u2(h)=0.0005mm/3≈0.00029mm
在不确定度评定中测量仪测量重复性估算的标准不确定度也反映了数字显示的量化
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误差影响,所以取u1(h)、u2(h)中较大者参与计算,在此处选择
u1(h)=0.005mm
E.4.1.3 环境温度偏离20℃引入的不确定度分量u3(h)
缝隙、面差标准块材料热膨胀系数为11.5×10-6 ℃-1,实际校准温度偏离20℃最大
为8℃,环境温度会引起尺寸变化,实际也未对尺寸温度修正,则4.2mm 的面差尺寸变
化为:
ΔL=11.5×10-6 ℃-1×8℃×4.2mm≈0.0004mm
该尺寸变化引起的不确定分量可忽略不计。即u3(h)≈0
测量仪测量值引入的标准不确定度u(h):
u(h)=uc= u1(h)2+u3(h)2 = 0.0052+0 mm=0.005mm
E.4.2 缝隙、面差标准块尺寸引入的标准不确定度u(H )
缝隙、面差标准块实际尺寸值测量不确定度U =0.005mm,k=2,则
u1(H )=0.005mm/2=0.0025mm
同时缝隙、面差标准块面差的两工作面平行度引入不确定度分量u2(H ),激光线测
量区域10mm 内平行度值不大于0.005mm,按均匀分布,则
u2(H )=0.005mm/3≈0.0029mm
以上两项合成得:
u(H )= u1(H )2+u2(H )2 = 0.00252+0.00292 mm≈0.0038mm
E.5 合成标准不确定度uc
uc= u(h)2+u(H )2 = 0.0052+0.00382 mm≈0.0063mm
E.6 扩展不确定度U
取包含因子k=2,则扩展不确定度:
U =k×uc=2×0.0063mm≈0.013mm
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JJF2162—2024