中華人民共和國國家計量技術規范JJF1280—2011容柵數顯標尺校準規范CalibrationSpecificationforCapacitiveDigitalScaleUnits2011-04-12發布2011-07-12實施國家質量監督檢驗檢疫總局發布JJF1280—2011容柵數顯標尺校準規范??????????????JJF1280—2011CalibrationSpecification??????????????forCapacitiveDigitalScaleUnits本規范經國家質量監督檢驗檢疫總局于2011年4月12日批準,并自2011年7月12日起施行。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:廣西壯族自治區計量檢測研究院桂林量具刃具有限責任公司桂林廣陸數字測控股份有限公司參加起草單位:桂林市計量測試研究所本規范委托全國幾何量工程參量計量技術委員會負責解釋JJF1280—2011本規范主要起草人:全貽智(廣西壯族自治區計量檢測研究院)張長水(廣西壯族自治區計量檢測研究院)李英(廣西壯族自治區計量檢測研究院)趙偉榮(桂林量具刃具有限責任公司)李海平(桂林廣陸數字測控股份有限公司)參加起草人:陶杰(桂林市計量測試研究所)JJF1280—2011目錄范圍……………………(1)引用文獻………………(1)概述……………………(1)計量特性………………(2)1234示值誤差……………(2)示值變動性…………(2)漂移…………………(2)4.14.24.3校準條件………………(2)5環境條件……………(2)主要校準設備………………………(3)5.15.2校準項目和校準方法…………………(3)6示值誤差……………(3)示值變動性…………(5)漂移…………………(5)6.16.26.3校準結果表達…………(5)復校時間間隔…………(5)78附錄A容柵數顯標尺示值誤差測量結果不確定度評定之一(專用測量裝置測量法)…………(6)附錄B容柵數顯標尺示值誤差測量結果不確定度評定之二(量塊測量法)……(8)附錄C校準證書內容…………………(10)JJF1280—2011容柵數顯標尺校準規范范圍1本規范適用于分辨力為0.005mm、0.01mm,測量范圍(0~2000)mm各種規格的容柵數顯標尺的校準。引用文獻2本規范引用下列文獻:JJF1001—1998JJF1059—1999JJF1094—2002GBT22518/—2008通用計量術語及定義測量不確定度評定與表示測量儀器特性評定容柵數顯標尺使用本規范時,應注意使用上述引用文獻的現行有效版本。概述3容柵數顯標尺由容柵主尺和裝配有容柵數顯單元的游框組成,是用于測量線性位移的一種測量器具。其外形結構示意圖見圖1和圖2。圖1非封閉式容柵數顯標尺1—安裝板;2—支架;3—主尺;4—游框;5—功能鍵;6—顯示屏1JJF1280—2011圖2封閉式容柵數顯標尺1—主尺;2—游框;3—罩殼;4—支架;5—顯示儀表;6—顯示屏;7—功能鍵;8—電纜線計量特性4示值誤差4.14.24.3最大允許誤差見表1。示值變動性示值變動性要求見表1。漂移漂移要求見表1。表1容柵數顯標尺的計量特性分辨力計量特性0.01mm0.005mm最大允許誤差示值變動性0.02mm+5×10-50.015mm+5×10-5LL≤0.01mm≤0.005mm漂移≤0.01mmh/≤0.005mmh/注:L為測量行程。注:校準工作不判斷合格與否,上述計量特性僅供參考。校準條件5環境條件5.1校準時的室內溫度與平衡溫度的時間應符合表2規定,室內相對濕度不大于70%。2JJF1280—2011表2室內溫度與平衡溫度的時間測量上限S/mm室溫/℃平衡溫度時間/hS≤30020±520±3≥1≥2300<S≤2000主要校準設備5.2主要校準設備見表3。表3主要校準設備序號校準項目示值誤差校準設備名稱專用測量裝置或量塊—技術指標123專用測量裝置:U≤0.003mm+10-5L,k=2量塊:5等示值變動性漂移—注:L為測量行程。校準項目和校準方法6校準項目見表3。首先檢查外觀和各部分相互作用,游框的行程應大于測量上限10mm,確定沒有影響校準計量特性的因素后再進行校準。示值誤差6.1容柵數顯標尺示值誤差采用專用測量裝置測量,測量上限不大于1000mm的非封閉式容柵數顯標尺示值誤差也可以采用量塊測量。若對兩測量結果有爭議,采用專用測量裝置測量法的測量結果。專用測量裝置測量法6.1.1專用測量裝置結構原理示意見圖3。該測量裝置的標準器可以是激光干涉儀、光柵尺或線紋尺。測量時首先將容柵數顯標尺安裝在專用測量裝置的夾具上,游框與拖板上的連接板固緊,調整容柵數顯標尺的軸線與拖板移動方向相平行并盡量靠近標準器測量軸線,以減少阿貝誤差的影響。3JJF1280—2011圖3專用測量裝置1—三角錐鏡;2—干涉鏡;3—激光干涉儀;4—主尺;5—游框;6—連接板;7—拖板;8—導軌;9—底座;10—支座在起始測量位置將容柵數顯標尺和專用測量裝置標準器示值置零,接著移動拖板,使容柵數顯標尺游框移動,按規定的測量間隔進行測量讀數。對于測量上限不大于300mm的容柵數顯標尺,測量點不少于近似均勻分布的8個點;對于測量上限大于300mm小于等于1000mm的容柵數顯標尺,測量點不少于近似均勻分布的10個點;對于測量上限大于1000mm的容柵數顯標尺,測量點不少于近似均勻分布的20個點。還應對量程范圍內包含容柵數顯標尺主柵一個節距近似均勻分布的5個點進行測量。需要注意的是,在整個測量過程中,中途不得改變拖板的移動方向,也不可以對容柵數顯標尺和專用測量裝置進行調整。各測量點的示值誤差e按式()1計算:()1e=l-ls式中:l———容柵數顯標尺的示值;———專用測量裝置的示值。ls取容柵數顯標尺量程范圍內各測量點示值誤差的最大值與最小值之差作為該容柵數顯標尺的示值誤差測量結果。量塊測量法6.1.2測量上限不大于1000mm的非封閉式容柵數顯標尺示值誤差也可以采用5等量塊配合測量夾具進行測量(見圖4或圖5),測量夾具的測砧固定在主尺上,測量板固定在游框安裝板上。以上兩種測量夾具的區別為測量板的球測頭位置不同,可任選其中一種。測量時,首先移動游框使測量板的球測頭與測砧測量面接觸,顯示屏讀數“置零”。然后移動游框,在球測頭和測砧測量面間放置相應尺寸的量塊進行接觸測量,從顯示屏讀出示值。每個測量點容柵數顯標尺示值與量塊實際尺寸之差即為該測量點的示值誤差,取量程范圍內各測量點示值誤差的最大值與最小值之差作為該容柵數顯標尺的示值誤差測量結果。測量點的選擇參照6.1.1的規定。注:測量夾具的測砧測量面平面度與表面粗糙度應符合5等量塊的要求;測砧安裝時,測砧測量面與容柵數顯標尺導向面的垂直度不大于10′。測量上限不大于400mm時,容柵數顯標尺一般采用臥式測量,測量上限大于400mm小于等于1000mm時可以采用立式測量。4JJF1280—2011圖4量塊測量法()11—測砧;2—球測頭;3—測量板;4,5—螺釘圖5量塊測量法()21—測砧;2—球測頭;3—測量板;4,5—螺釘示值變動性6.2容柵數顯標尺示值變動性應在其量程范圍內的始、中、末三個位置附近進行校準,每個位置重復測量5次,5次測量值中的最大值與最小值之差為該校準點的示值變動性,取始、中、末三個位置示值變動性中的最大值為容柵數顯標尺的示值變動性。漂移6.3將容柵數顯標尺的游框置于工作行程的任意位置上,觀察容柵數顯標尺示值在1h內的變化。校準結果表達7經校準的容柵數顯標尺,出具校準證書。校準證書應給出校準項目的測量結果及示值誤差測量結果的擴展不確定度。復校時間間隔8容柵數顯標尺的復校時間間隔,根據使用情況由用戶自行確定,建議不超過1年。5JJF1280—2011附錄A容柵數顯標尺示值誤差測量結果不確定度評定之一(專用測量裝置測量法)測量方法A.1依據本校準規范,用專用測量裝置(本實例采用激光干涉儀作為標準器)對分辨力為0.005mm、測量上限為300mm的容柵數顯標尺示值誤差進行測量,對示值誤差測量結果進行不確定度評定。數學模型A.2各測量點示值誤差的數學模型為:(A.1)e=l-ls式中:e———容柵數顯標尺的示值誤差;l———容柵數顯標尺的示值(20℃條件下);———激光干涉儀的示值(20℃條件下)。ls方差和靈敏系數A.3方差:u=u2()e=c·u2()l+c·ul2222()(A.2)c12s靈敏系數:/;/c=?e?l=1c=?e?ls=-112各項標準不確定度A.4容柵數顯標尺示值變動性(Δl)引入的不確定度u(Δl)A.4.1示值變動性(Δl)服從均勻分布,對校準過程影響兩次,引入的標準不確定度為:2×(0.5×Δl)=2×(0.5×0.005mm)u(Δl)==0.0022mm33專用測量裝置引入的不確定度u(Δls)A.4.2專用測量裝置的擴展不確定度:U≤0.003mm+10-5L,k=2測量上限L為300mm時,U=6μm,k=2,則:U6μm=3μm()uΔl=s=k2由于測量時激光干涉儀可以對溫度和線膨脹系數的影響進行自動修正,由此引入的不確定度可忽略不計。各項不確定度分量一覽表A.5將上述分析計算列入表A.1中。表A.1分辨力0.005mm、測量上限為300mm的容柵數顯標尺不確定度分量不確定度來源標準不確定度u(xi)u(Δl)=0.0022mm靈敏系數ci|ci|·u(xi)容柵數顯標尺示值變12.2μm動性Δl專用測量裝置的測量不確定度U()uΔl=3μm-13μms6JJF1280—2011A.6合成標準不確定度uc和擴展不確定度Uu=ue=u2(Δl)+u2Δl()()sc分辨力為0.005mm、測量上限為300mm時:u=ue=2.22+3μm=3.7μm()2c·,取包含因子k=2,則:U=kucU=2×3.7μm=7.4μm≈0.008mm同理評定,分辨力為0.01mm、測量上限為2000mm的容柵數顯標尺示值誤差測量不確定度U=0.026mm,包含因子k=2。7JJF1280—2011附錄B容柵數顯標尺示值誤差測量結果不確定度評定之二(量塊測量法)測量方法B.1依據本校準規范,用5等量塊對分辨力為0.005mm、測量上限為300mm的容柵數顯標尺示值誤差進行測量,對示值誤差測量結果進行不確定度評定。數學模型B.2各測量點示值誤差的數學模型為式(),考慮測量時測量不確定度因素的影響,式1()1變換為:e=l-ls+L·α?·δt+L·Δt·δα(B.1)式中:e———容柵數顯標尺的示值誤差;l———容柵數顯標尺的示值(20℃條件下);———等量塊尺寸的實際值(20℃條件下);l5sL———校準點名義尺寸;α?———容柵數顯標尺和量塊的平均線膨脹系數;———容柵數顯標尺和量塊的溫度差;δtΔt———容柵數顯標尺和量塊平均溫度對20℃的差;———容柵數顯標尺和量塊的線膨脹系數差。δα方差和靈敏系數B.3方差:u=u2()e=c1u2()l+c2ul+cuδ+cuδ22·2·2()2·2()2·2()()B.2cs3t4α靈敏系數:/;c=?e?l=1c2=?e/?ls=-1;c4=?e?δ=LΔt。/·α1?;/·c3=?e?δ=Lαt各項標準不確定度B.4容柵數顯標尺示值變動性(Δl)引入的不確定度u(Δl)B.4.1示值變動性(Δl)服從均勻分布,對校準過程影響兩次,引入的標準不確定度為:2×0.5×Δl2×0.5×0.005mm)()(=u(Δl)==0.0022mm33B.4.25等量塊引入的不確定度u(Δls)300mm5等量塊的測量不確定度U=2μm,k=2.58,近似認為對校準過程影響兩次,則:U=2×2μm=1.1μm()uΔl=2×sk2.58B.4.3容柵數顯標尺和量塊的溫度差δt引入的不確定度u()δt兩者在(20±5)℃條件下等溫不少于1h,估計兩者的溫度差δ應在±1.5℃范圍t內,服從均勻分布,得到:8JJF1280—2011δ1.5℃=0.87℃()tuδ==t33容柵數顯標尺和量塊線膨脹系數差()引入的不確定度u(δα)δαB.4.4容柵數顯標尺和量塊的線膨脹系數為(11.5±1)×10-6℃-1,故兩者的膨脹系數差,服從三角形分布,得到:δ為±2×10-6℃-1αδ2×10-6℃-1=0.82×10-6℃-1()uδ=αα=66各項不確定度分量一覽表B.5將上述分析計算列入表B.1中。表B.1分辨力0.005mm、測量上限為300mm的容柵數顯標尺不確定度分量不確定度來源標準不確定度u(xi)u(Δl)=0.0022mm靈敏系數ci·u(xi)ci容柵數顯標尺的示值變動性Δl12.2μm1.1μm3.0μm1.2μm量塊的測量不確定()uΔl=1.1μm-1s度U容柵數顯標尺和量塊的溫度差δt()L·?α=0.0034mm·℃-1L·Δt=1500mm·℃uδ=0.87℃t容柵數顯標尺和量塊的線膨脹系數差δαuδ=0.82×10-6℃-1()αB.6合成標準不確定度