验证光栅型指示器指示误差的方法




1.现有程序使用的标准,用于验证光栅类型指示器的指示误差

JJG201-2008《指示类量具检定仪检定规程》规则:校准光栅型指示器校准仪器指示误差应使用3个相等质量块并且不超过±0.1μm(例如分辨率为0.01μm的电感式千分尺)进行验证。因此,我们使用3个相等的块和电感测微计来确定探测器的指标值。

其次,采用高精度长度计和专用数字显示仪作为标准方法,验证光栅式指示器校准仪的指示误差

高精度长度计和专用数字显示仪表的测量性能:分辨率为0.01μm,测量范围为0~50mm,误差为±0.2μm。

验证步骤:(1)将高精度长度计夹在光栅式指示器校准仪的φ8mm固定孔上,使长度计的探头与光栅式指示器校准的测量杆工作面接触仪器。旋转校准器的手轮,将测量杆移动约1 mm,分别清除专用数字显示器和光栅型指示器; (2)按JJG201-2008中规定的检查点进行校准。旋转校准器的手轮,将校准器的测量杆移动到要检查的指定点,并观察专用数字显示器上显示的值。然后,每个待检点的指示误差Δi如式(1)所示; (3)应对前进和后退行程进行测量,并获得前进和后退行程中每个待检点的指示误差值,然后按程序进行。数据处理方法获得光栅型指示器校准仪的指示误差和反冲误差。

Δi=Ldi-Lsi(1)

其中:Δi——第i个检测点的指示误差; Ldi——第i个检查点光栅指示表上显示的值; Lsi——第i个检查专用数字显示器上显示的值。

三,可行性分析

为了说明该方法的可行性,我们使用高精度长度计和专用数字显示仪器(分辨率0.01μm,测量范围0~50mm,误差±0.2μm)来验证指示误差。光栅型指示测试仪。确定程度的确定。测量对象:一个光栅式仪表校准仪器:测量范围0~50mm,JJG201-2008规定了其测量性能要求:满量程的最大允许误差为6μm;任何30mm的最大允许误差为3μm;任何10mm的最大允许误差为2μm任何2mm的最大允许误差为2μm,任何1mm的最大允许误差为1μm。

测量模型

Δ=Ld-Ls Ld×αd×Δtd-Ls×αs×Δts(2)

其中: Ld——光栅指示仪校准值(在20°C时); Ls——专用数字显示表显示值(20°C时); αd,αs——光栅型指示器校准仪和高精度长度计的线性膨胀系数; Δtd,Δts——光栅型指示仪表和高精度长度计的值偏离20°C。

设δα=αd-αs;δt=Δtd-Δts;δα=αd-αs;δt=Δtd-Δts

取L≈Ld≈Ls; α≈αd≈αs; Δt≈Δtd≈Δts

然后公式(2)变为

Δ=Ld-Ls L×Δt×δα-L×α×δt(3)

2.不确定率

根据公式,导致测量结果不确定性的组件彼此独立

在公式中,灵敏度系数ci为:

3.测量不确定性来源

(1)测量不确定度u2包括测量重复性u2.1和标准长度计u2.2

(2)光栅式指示仪和高精度长度线扩展系数差u3

(3)光栅式指示仪表与高精度长度计之间的温差u4

4.标准不确定性评估

(1)由于检查点是按规定设定的,一般认为是常数,所以c1=0,u1=0

(2)测量由重复性引入的不确定性分量u2.1

对于50mm的测试点重复测量3次,其测量数据示于表1中。

表1 50mm重复测量数据表

由范围法计算

(3)标准不确定度分量由标准高精度长度计u2.2引入高精度长度计的满量程指示误差为±0.2μm。在实际测量中,它是均匀分布和拍摄的。

(4)标准不确定度分量u3由光栅型指示测试仪与高精度长度规线性膨胀系数的差异引入

如果δα的极限是±2×10-6°C-1,则根据三角形分布,取k=,然后

当L=50mm时,c3u3=L×Δt×u3=0.82×10-6×5×104=0.041μm

当L=30mm时,c3u3=L×Δt×u3=0.82×10-6×3×104=0.025μm

当L=10mm时,c3u3=L×Δt×u3=0.82×10-6×1×104=0.0082μm

当L=2mm时,c3u3=L×Δt×u3=0.82×10-6×0.2×104=0.0016μm

当L=1mm时,c3u3=L×Δt×u3=0.82×10-6×0.1×104=0.00082μm

(5)由光栅型指示测试仪和高精度长度计之间的温差引入的标准不确定度分量u4

两者之间存在温差,等概率下降到±0.3°C以内,间隔半宽为0.3°C,均匀分布,则

当L=50mm时,c4u4= - (L×α)×u4=-50×103×6×10-6×0.17=-0.051μm

当L=30mm时,c4u4=-0.031μm

当L=10mm时,c4u4=-0.0010μm

当L=2mm时,c4u4=-0.002μm

当L=1mm时,c4u4=-0.001μm

5.合成标准不确定度uc

由于上述不确定性成分不相关,因此

当L=50mm时

当L=30mm时,uc=0.13μm;当L=10mm时,uc=0.13μm;

当L=2mm时,uc=0.12μm;当L=1mm时,uc=0.12μm。

6.扩展的不确定性U.

由于光栅指示表明值误差是正向和反向行程中检测点的指示误差的最大值减去最小值,因此:由于光栅类型指示器的指示误差的扩展不确定性小于或等于光栅指示器的最大允许误差的1/3,因此该方法是可行的。

四,采用高精度长度计和专用数字显示仪作为标准,验证光栅式指示器校准仪的指示误差

1.验证效率高,速度快。因为检查了使用块,所以需要更换不同数量的块,这是操作上的麻烦。例如,要验证测量范围为0到50 mm的光栅型仪表校准仪器,应更换量块超过20次。

2.读数直观,数据处理方便。当量块用于检测时,在计算每个待检点的指示误差时也需要使用块的校正量,因此数据处理很麻烦。

3.由于超过90%的光栅式仪表校准仪器是水平的,测量块的工作表面和固定在光栅指示仪表测量轴上的三个珠子工作台经常用于实际工作。由接触点形成的工作面不平行(在实际工作中,应调整量块的放置位置,最小点由电感测微计确定)。这也是实际验证过程中的重要错误来源。使用高精度长度计可避免引入测量误差。

4.由于指示的时间安排,数据量很大,越来越多的计量检定机构和企业购买了全自动光栅式指示器校准仪器。高精度长度计和专用软件将实现全自动光栅型指示器指示误差的全自动验证。使用该块无法实现自动验证。

5.该标准还可用于校准机械千分表和千分表。此外,当校准千分表时,可以完全缩放,并且可以通过使用块检查来避免分割方法。

摘录自:中国计量报告

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时间:2019-03-02 19:26:20 来源:诺亚彩票 作者:匿名