谈不确定3等量块中心长度测量结果不确定度评定中心

摘要：3等量块的中心长度是以相同标称尺寸的2等量块作标准，在量块比较仪上用比较方法测量的。以测得被测量块中心长度与标准量块中心长度的差值并与相应标准量块修正值代数和的计算获得测量结果.
关键词：量块中心长度 比较法 测量结果不确定度
1、概述

1.1测量方法：依据G146-2011《量块检定规程》。

1.2环境条件：（20±0.5）℃，相对湿度≤68%。

1.3测量标准：2等量块，测量扩展不确定度不大于0.05μm +0.5×10 ln

包含因子k=2.7

1.4测量对象：这里以标称尺寸为100mm的3等量块为例

2、数学模型

L = +ls
式中： L —— 被测量块中心长度；
—— 被测量块与标准量块中心长度差值的算术平均值；
ls —— 标准量块中心长度

3、输入量的标准不确定度评定

3.1输入量 标准不确定度 （ ）的评定

输入量 的标准不确定度来源由6个不确定度分项构成：
1由测量重复性引起的标准不确定度；
2由于量块变动量的存在，标准量块测点偏移量块中心引起的标准不确定度；
3由于量块变动量的存在，被测量块测点偏移量块中心引起的标准不确定度；
4由量块比较仪示值误差引起的标准不确定度；
5标准量块和被测量块的线膨胀系数之差的不确定度引起的标准不确定度；

6 标准量块与被测量块温度差引起的标准不确定度；

上述6个不确定度分项中，第1项通过大量的连续测量得到数个测量列，采用A类方法评定，评定结果用 1表示。第2、3、4、5、6项根据要求及环境条件采用B类方法评定，评定结果分别用u2 、 3、u4 、 5、u6表示。
3.

1.1 测量重复性引入的标准不确定度 的评定

选取2等量块作标准，对标称长度为100mm的3等量块在重复性条件下进行连续10次比较测量，得到单次实验标准差如下：
s = =1

3.2nm

实际测量中，两人各测一次取算术平均值为测量结果，可得到： = =9.2nm 3.

1.2标准量块测点偏移量块中心引入的标准不确定度u2的评定

因为标准量块测点偏移量块中心引起的标准不确定度已包含在标准量块中心长度ls的标准不确定度中，所以这里不再重复评定。
3.

1.3被测量块测点偏移量块中心引入的标准不确定度u3的评定

估计测点位置在量块中心附近1mm区域内等概率分布，测量时每一量块测量两次取平均值。4等量块的长度变动量允许值是0.35μm，则
u3=0.00035mm/

3.7mm×1mm/ =38.6nm

3.

1.4量块比较仪示值误差引入的标准不确定度u4的评定

量块比较仪示值误差MPE为±0.023μm，服从均匀分布，则
u4=0.023μm / =1

3.3 nm

3.

1.5标准量块和被测量块的线膨胀系数之差的不确定度引入的标准不确定度

5的评定
根据规定，钢质量块的线膨胀系数应为（11.5 1）×10-6 ℃-1。检测定标准量块和被测量块的线膨胀系数均在 1×10-6 ℃-1范围内等概率分布，则标准量块和被测量块的线膨胀系数之差 应在 2×10-6 ℃-1范围内服从三角分布。该三角分布的半宽度 为2×10-6 ℃-1， 标准不确定度为 3=ls（ts-20

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）× /
若被测量块温度与标准温度20℃的偏差不超过0.5℃，则对于100mm量块，
5=（0.1×106） ×0.5℃×（2×10-6 ）℃-1/ =0.1 / = 40.8nm
3.

1.6标准量块与被测量块温度差引入的标准不确定度 6的评定

原则上要求标准量块与被测量块温度达到平衡后进行测量。但实际测量时，两量块有一定的温差 。检测定 在 ℃范围内等概率分布，则该分布半宽 为0.04℃，由 引起的标准不确定度 6= ls. . /
对于100mm量块， 6=（0.1×106） ×（1

1.5×10-6）℃-1×0.04℃/ =26.6nm

3.1.7标准不确定度 （ ）的计算