计量标准技术报告(钢卷尺)

('计量标准技术报告计量标准名称钢卷尺标准装置建立计量标准单位/计量标准负责人筹建起止日期1990年4月说明1、申请建立计量标准应填写《计量标准技术报告》。计量标准考核合格后由申请单位存档。2、《计量标准技术报告》由计量标准负责人填写。3、《计量标准技术报告》用计算机打印或墨水笔填写，要求字迹工整清晰。目录一、计量标准的工作原理及其组成………………………………………（1）二、选用的计量标准器及主要配套设备…………………………………（2）三、计量标准的主要技术指标……………………………………………（3）四、环境条件………………………………………………………………（3）五、计量标准的量值溯源和传递框图……………………………………（4）六、计量标准的测量重复性考核…………………………………………（5）七、计量标准的稳定性考核………………………………………………（6）八、测量不确定度评定……………………………………………………（7）九、计量标准的测量不确定度验证……………………………………（11）十、结论…………………………………………………………………（12）十一、附加说明…………………………………………………………（12）一、计量标准的工作原理及其组成按JJG4-1999《钢卷尺检定规程》和JJG-2001《布卷尺检定规程》，本套计量标准主要用于新制造、使用中的普通钢卷尺、测深钢卷尺、钢围尺及布卷尺、测绳的检定。以钢卷尺示值误差为例，计量标准的工作原理叙述如下：1.零值误差的方法将尺端装有尺钩或拉环的普通钢卷尺平铺在钢卷尺台上，加上规定的拉力后，与经合格的Ⅰ级标准钢卷尺进行比较.将表示零位位置的尺钩(或拉环)与标准钢卷尺的零值线纹对准，在100mm处读出误差值。2.任意段钢卷尺示值误差的方法在钢卷尺台上用经合格的Ⅰ级标准钢卷尺与被检尺进行比较测量（钢卷尺台面与被检尺的摩擦力应≤4N）。首先用压紧装置将标准钢卷尺和被检钢卷尺紧固在台上，分别在标准尺及被检尺的另一端按规定加上拉力。调整台上的调零机构。使被检尺的零值线纹与标准尺的零值线纹对齐（测深钢卷尺是用500mm处线纹与标准钢卷尺零值线纹对齐），按每米逐段连续读取各段和全长误差。全长不足3m的钢卷尺，受检段应不小于3段。任意两线纹见的示值误差是在逐米进行的同时在全长范围内任选2~3段进行评定，其示值误差不得超过相应段允许误差的要求。当被检尺全长大于台面长度时，可用分段法进行，其全长误差为各段误差的代数和。测深钢卷尺和钢围尺的工作原理同普通钢卷尺1二、选用的计量标准器及主要配套设备计量标准器名称型号测量范围不确定度或准确度等级或最大允许误差制造厂及出厂编号证书号标准钢卷尺(0~5)m±(0.02+0.02L)mm天津89007200201-2-021113主要配读数显微镜JC1010mm0.01mm济南光学仪器102B4513尺类量具检CHZT-15m内蒙古计量实102A1006砝码(1000~5000)g102G9048工作台套设备2三、计量标准的主要技术指标标准钢卷尺测量范围：0~5m；最大允许误差：±（0.02+0.02L）mm四、环境条件项目要求实际情况结论温度(20\uf0b15)℃20℃合格相对湿度≤75%65%合格3五、计量标准的量值溯源和传递框图上一级计量器具上海市计量测试技术研究院二等标准金属线纹尺标准装置1~1000m直接测量本单位计量器具/标准钢卷尺检定装置直接测量下一级计量器具/一级、二级钢卷尺、钢围尺和测深钢卷尺、4六、计量标准的测量重复性考核以检定钢卷尺3.0m处示值误差为例。将被检定钢卷尺放在台上，使其与标准钢卷尺平行，并使被检定钢卷尺和标准钢卷尺零位对齐，然后读出3m处示值误差，作为一次测量过程。重复上述过程，检定10次，读得以下数据：+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=0.14mm.于是其重复性为：s==0.052mm结论：s小于不确定度评定中单次测量的重复性s=0.07mm符合要求5七、计量标准的稳定性考核现将历年(1999年~2002年)上海市计量测试技术研究院的钢卷尺证书中数据作为计量标准的稳定性考核的有效数据进行数据分析：时间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+0.10mmXmax-Xmin=0.11-0.02=0.09＜±0.1mm符合Ⅰ级标准符合JJG741-91《标准钢卷尺规程》6八、测量不确定度评定1概述1.1测量方法：依据JJ4-1999《标准钢卷尺规程》。1.2环境条件：温度(20±2)℃，相对湿度≤75%。1.3测量标准：标准钢卷尺.一级标准钢卷尺最大允许误差为±(0.02+0.02L)mm。1.4被测对象：钢卷尺，Ⅰ级钢卷尺最大允许示值误差为±(0.1+0.1L)mm；Ⅱ级钢卷尺最大允许误差为±(0.3+0.2L)mm；以5m钢卷尺为例，即得出不同规格钢卷尺的示值误差测量结果不确定度。1.5测量过程：在钢卷尺台上用经合格的Ⅰ级标准钢卷尺与被检尺进行。较测量（钢卷尺台面与被检尺的摩擦力应≤4N）。1.6评定结果的使用：在符合上述条件下的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果。2数学模型式中：-钢卷尺的示值误差；0~5m段钢卷尺在标准钢卷尺所对应的偏差读数值3输入量的标准不确定度的评定输入量的不确定度的来源主要是测量重复性引起的标准不确定度分项u()；钢卷尺时人眼分辨率引起的标准不确定度分项u()；标准钢卷尺示值误差引起的标准不确定度分项u()；拉力误差引起的标准不确定度分项u()；线膨胀系数不同，当温度偏离标准温度20℃时引起的标准不确定度分项u()；被检定钢卷尺和标准钢卷尺各自线膨胀系数有不确定度，当温度偏离标准温度20℃时引起的标准不确定度分项u()和钢卷尺和标准钢卷尺温度差引起的标准不确定度分项u()。3.1测量重复性引起的标准不确定度分项u()的评定将被检定钢卷尺放在台上，使其与标准钢卷尺平行，并使被检定钢卷尺和标准钢卷尺零位对齐，然后读出5m处示值误差，作为一次测量过程。重复上述过程，在重复性条件下连续测量10次，得一测量列：（单位：mm）5000.1，5000.2，5000.1，5000.2，5000.1，5000.2，5000.1，5000.2，5000.1，5000.3.=5000.16mm单次标准差s==0.07mm7八、测量不确定度评定则可得到u()=s=0.07mm自由度()=10-1＝93.2检定钢卷尺时人眼分辨率引起的标准不确定度分项u()的评定由于每次测量人眼分辨率a大致为0.1mm，包含因子K为，由于一次测量带有2次人眼分辨率误差，故u()=×=0.041mm估计其相对不确定度为20%，则其自由度为()=25。3.3标准钢卷尺示值误差引起的不确定度分项u()的评定根据JJG741-1991《标准钢卷尺规程》，Ⅰ级标准钢卷尺最大允许示值误差为±(0.02＋0.02L)mm，半宽a为(0.02＋0.02L)mm；认为其服从正态分布，包含因子K为3，则L以5m代入：u()==0.04mm考虑其相当可靠，则自由度().3.4由拉力误差给出的标准不确定度分项u（\uf044e）的评定由拉力引起的误差为：=L\uf0cd10×式中：L-钢卷尺的长度，以m为单位取值；-拉力偏差，由JJG741-1991《标准钢卷尺检定规程》知N；E-弹性系数，E=20000；F-钢卷尺的横截面积，改尺的横截面宽度为12mm，其厚度为0.22mm(F=12×0.22mm)则：拉力误差以相等的概率出现在半宽为0.5N的区间，认为其服从均匀分布，包含因子k取.由于被检验钢卷尺和标准钢卷尺都需加一定的拉力，故拉力误差在5m测量过程中影响两次.u()==0.0027mm=0.004mm(标称长度小于5m的弧形尺带卷尺张紧力不作规定)估计其相对不确定度为20%，则其自由度为()=25。3.5两者线膨胀系数不同，当温度偏离标准温度20℃引起的标准不确定度分项u()的评定8八、测量不确定度评定钢卷尺的线膨胀系数为(11.5±1)×，而标准钢卷尺的线膨胀系数为(10.8±1)×，两者线膨胀系数中心值之差=0.7×，在半宽a为2℃范围内服从均匀分布，包含因子k取，L以5m代入，得u()=L=0.004mm估计其相对不确定度为10%，自由度为=50.3.6被检验钢卷尺和钢卷尺线膨胀系数都存在不确定度，当温度偏离标准温度20℃时引起的标准不确定度分项u()的评定由于钢卷尺的线膨胀系数和标准钢卷尺的线膨胀系数在(11.5±1)×和(10.8±1)×的范围内等概率分布，两者线膨胀系数之差应在（0.7±2）×范围内服从三角分布，该三角分布半宽a为2×，包含因子k取，L以5m代入，以2℃代入，得u()=L×10××=0.0082mm估计其相对不确定度为20%，则其自由度为()=25。3.7标准钢卷尺和被检验钢卷尺温度之差引起的标准不确定度分项u()的评定原则上要求标准钢卷尺和被检验钢卷尺温度达到平衡后进行测量，但实际测量时两者有一定的温度差存在，假定在±0.1℃范围内等概率分布，则该分布半宽a为0.1℃，包含因子k取，L以5m代入，以11.5×代入得标准不确定度分项u()为u()=L×10×a×=0.0033mm估计其相对不确定度为10%，自由度为=50。3.8输入量的标准不确定度计算u==0.091mm()=+u+u+u+u+u+u]=254合成标准不确定度的评定4.1灵敏系数数学模型c==14.2标准不确定度汇总表输入量的标准不确定度汇总于下表9八、测量不确定度评定L=5m时：标准不确定度u（x）不确定度来源标准不确定度值cmmu()测量重复性、校准钢卷尺时人眼分辨率、标准钢卷尺示值误差、拉力误差、温度偏离标准温度、被校准钢卷尺和标准钢卷尺各自线膨胀系数存在不确定度以及被校准钢卷尺和标准钢卷尺两者温度差0.09110.091254.3合成不确定度的计算合成标准不确定度可按下式得u()=u()=0.091mm4.4合成标准不确定度的有效自由度=()=255扩展不确定度的评定取置信概率p=95%，按有效自由度，查t分布表的k值，L=5m时，k=2.06扩展不确定度：U=2.06×0.091=0.19mm10九、计量标准的测量不确定度验证以一把使用稳定的5m、I级钢卷尺，分别用我所及/的钢卷尺标准装置进行检定，检定数据如下：检定单位5m点示值误差（mm）扩展不确定度我所+0.2U95=0.19mm镇江计量所+0.2U95\uf0a2=0.20mm可得：=0＜≈0.28mm计量标准的测量不确定度验证合格。11十、结论钢卷尺标准装置符合JJF1033-2001《计量标准考核规范》的要求，可以按照JJG4-1999《钢卷尺检定规程》开展钢卷尺、测深钢卷尺、钢围尺的检定工作；可以按照JJG-2001《布卷尺检定规程》开展布卷尺、测绳的检定工作。十一、附加说明计量标准技术报告于二○○二年按JJF1033-2001《计量标准考核规范》的要求，重新撰写。12',)