JJFxxxx-xxxx目錄TOC\o"1-6"\h\z\u引言 II1 范圍 12 引用文件 13 概述 14 計(jì)量特性 24.1測砧示值誤差 24.2測砧測量面平面度 24.3測砧測量面平行度 24.4初始位置示值誤差 24.5光柵示值誤差 24.6重復(fù)性 24.7測量面平行度 25 校準(zhǔn)條件 26.1環(huán)境條件 26.2校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)用計(jì)量器具 26 校準(zhǔn)方法 36.1測砧示值誤差 36.2測砧測量面平面度 46.3測砧測量面平行度 46.4初始位置示值誤差 56.5光柵示值誤差 66.6重復(fù)性 66.7測量面平行度 77 校準(zhǔn)結(jié)果的表達(dá) 88 復(fù)校時間間隔 8附錄A 9長度設(shè)定儀光柵示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果不確定度評定示例 9附錄B 12長度設(shè)定儀測砧示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果不確定度評定示例 12附錄C 15長度設(shè)定儀初始位置示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果不確定度評定示例 15附錄D 18校準(zhǔn)證書內(nèi)容及內(nèi)頁格式 18

引言JJF1071－2010《國家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1001－2011《通用計(jì)量術(shù)語及定義》、JJF1059.1－2012《測量不確定度評定與表示》共同構(gòu)成支撐本校準(zhǔn)規(guī)范制定的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本規(guī)范為首次發(fā)布。長度設(shè)定儀校準(zhǔn)規(guī)范范圍本規(guī)范適用于長度設(shè)定儀的校準(zhǔn)，其余具有設(shè)定功能的儀器，可以參照執(zhí)行。引用文件本規(guī)范引用下列文件：JJG146

量塊檢定規(guī)程JJF1189測長儀校準(zhǔn)規(guī)范JJF1258步距規(guī)校準(zhǔn)規(guī)范凡是注明日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修訂單）適用于本規(guī)范。概述743長度設(shè)定儀(以下簡稱設(shè)定儀)是一款光機(jī)電相結(jié)合的長度計(jì)量儀器，通過直接測量或比較測量的方法設(shè)定長度值，用以校驗(yàn)多種量具，如內(nèi)徑量表、多功能數(shù)顯卡尺等。設(shè)定儀由基座、移動座、固定座、長度標(biāo)準(zhǔn)器（一般為光柵尺）和讀數(shù)或顯示裝置組成，在移動座與固定座上各有一個測砧，每個測砧一般有內(nèi)外兩個測量面，型式通常為量塊。設(shè)定儀的示意圖如圖1所示。743689521689521圖1長度設(shè)定儀示意圖

1基座2外殼3顯示屏4控制器5移動座6移動測砧7固定測砧8固定座9光柵尺計(jì)量特性4.1測砧示值誤差產(chǎn)品說明書或其它技術(shù)文件給出的限定值。4.2測砧測量面平面度產(chǎn)品說明書或其它技術(shù)文件給出的限定值。4.3測砧測量面平行度產(chǎn)品說明書或其它技術(shù)文件給出的限定值。4.4初始位置示值誤差產(chǎn)品說明書或其它技術(shù)文件給出的限定值。4.5光柵示值誤差產(chǎn)品說明書或其它技術(shù)文件給出的限定值。4.6重復(fù)性產(chǎn)品說明書或其它技術(shù)文件給出的限定值。4.7測量面平行度產(chǎn)品說明書或其它技術(shù)文件給出的限定值。注：校準(zhǔn)不判定合格與否，上述計(jì)量特性指標(biāo)僅供參考校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件室內(nèi)溫度為(20±2)℃，溫度變化不超過1℃/h，相對濕度不超過70%。校準(zhǔn)時，設(shè)定儀在室內(nèi)等溫時間要求見表1，校準(zhǔn)用計(jì)量器具等溫平衡時間不少于2h。表1設(shè)定儀在室內(nèi)等溫時間要求序號量程（mm）等溫時間要求(h)1≤500≥482>500~2000≥723>2000≥806.2校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)用計(jì)量器具校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)用計(jì)量器具見表2。表2校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)用計(jì)量器具序號校準(zhǔn)項(xiàng)目校準(zhǔn)用計(jì)量器具1測砧示值誤差光柵式測微儀0.1μm級量塊3等2測砧測量面平面度平面平晶2級3測砧測量面平行度光柵式測微儀0.1μm級4初始位置示值誤差光柵式測微儀0.1μm級量塊3等5光柵示值誤差激光干涉儀MPE:±(0.03μm+1.5×10-6L)6重復(fù)性7測量面平行度光柵式測微儀0.1μm級校準(zhǔn)方法6.1測砧示值誤差校準(zhǔn)前，請按照儀器操作說明書對長度設(shè)定儀進(jìn)行預(yù)熱，待儀器穩(wěn)定后再進(jìn)行下一步校準(zhǔn)工作，一般預(yù)熱時間不少于30分鐘。設(shè)定儀不應(yīng)有影響使用性能的外部缺陷，測量面不應(yīng)有銹痕、碰傷、劃傷等影響準(zhǔn)確度的缺陷，非工作部分的銳邊應(yīng)倒鈍。設(shè)定儀各緊固部分牢固可靠，各轉(zhuǎn)動部分應(yīng)靈活，不應(yīng)有卡滯和松動現(xiàn)象。選擇一塊標(biāo)稱值大小與測砧標(biāo)稱值大小接近的量塊，將其借助相關(guān)夾具固定在實(shí)驗(yàn)操作臺上。將光柵式測微儀與外尺寸夾具連接組合構(gòu)成外尺寸測量裝置，注意調(diào)整外尺寸測量裝置中光柵式測微儀間距，使得外尺寸夾具的球形測頭以及光柵式測微儀的測頭分別與量塊測量面中心接觸，如圖2所示。調(diào)整外尺寸測量裝置找到示值轉(zhuǎn)折點(diǎn)，將光柵式測微儀示值清零。同理，調(diào)整外尺寸測量裝置位置，使得外尺寸夾具的球形測頭以及光柵式測微儀的測頭分別與設(shè)定儀測砧的兩個測量面中心接觸。調(diào)整外尺寸測量裝置找到示值轉(zhuǎn)折點(diǎn)，讀取此時光柵式測微儀示值La321321圖2外尺寸測量裝置測量測砧或量塊外尺寸示意圖1.測砧(或量塊)2.外尺寸夾具3光柵式測微儀按照公式(1)計(jì)算得到測砧示值誤差??a示中：?a——測砧示值誤差La——光柵式測微儀La0——La——測砧移動測砧與固定測砧示值誤差均需要校準(zhǔn)。6.2測砧測量面平面度使用平面平晶，以技術(shù)光波法確認(rèn)。6.3測砧測量面平行度調(diào)整外尺寸測量裝置位置，使得外尺寸夾具的球形測頭以及光柵式測微儀的測頭分別與設(shè)定儀測砧的兩個測量面中心接觸，調(diào)整外尺寸測量裝置找到示值轉(zhuǎn)折點(diǎn)，記錄此時光柵式測微儀示值。使用同樣的方法，分別測得球形測頭以及光柵式測微儀的測頭分別與設(shè)定儀測砧的兩個測量面的四個角位置時光柵式測微儀的示值，并分別記錄。以這5個示值中最大值與最小值的差值為最后結(jié)果。測量位置見圖3。注意在測量過程中，不能改變光柵式測微儀的示值。圖3平行度測量位置和測量點(diǎn)數(shù)示意圖6.4初始位置示值誤差選擇一塊標(biāo)稱值大小與設(shè)定儀初始位置外尺寸標(biāo)稱值大小接近的量塊，將其借助相關(guān)夾具固定在實(shí)驗(yàn)操作臺上。將光柵式測微儀與外尺寸夾具連接組合構(gòu)成外尺寸測量裝置，注意調(diào)整外尺寸測量裝置中光柵式測微儀間距，使得外尺寸夾具的球形測頭以及光柵式測微儀的測頭分別與量塊測量面中心接觸，如圖2所示。調(diào)整外尺寸測量裝置找到示值轉(zhuǎn)折點(diǎn)，將光柵式測微儀示值清零。654132654132圖4外尺寸測量裝置測量初始位置示值誤差示意圖1移動測砧外測量面2移動測砧3外尺寸夾具4固定測砧外測量面5光柵式測微儀6固定測砧移動測砧移動至初始位置。將光柵式測微儀與外尺寸夾具連接組合構(gòu)成外尺寸測量裝置，注意調(diào)整外尺寸測量裝置中光柵式測微儀間距，使得外尺寸夾具的球形測頭以及光柵式測微儀的測頭分別與移動測砧以及固定測砧的外測量面中心接觸，如圖4所示。調(diào)整外尺寸測量裝置找到示值轉(zhuǎn)折點(diǎn)，讀取光柵式測微儀示值Lb按照公式(2)計(jì)算得到初始位置外尺寸示值誤差??b式中：?b——初始位置外尺寸示值誤差Lb——光柵式測微儀Lb0——Lb——初始位置外尺寸可按照公式(3)可得到初始位置內(nèi)尺寸示值誤差??bi式中：?bi——?a1——移動測砧?a2——固定測砧?b——6.5光柵示值誤差將激光干涉儀安裝在設(shè)定儀上，其中測量鏡安裝再移動測砧上。調(diào)整激光干涉儀系統(tǒng)，盡量使激光束、參考鏡、測量鏡與設(shè)定儀的測量軸同軸,必要時可借助相關(guān)夾具。將空氣溫度、氣壓、濕度和長度設(shè)定儀溫度、熱膨脹系數(shù)等參數(shù)輸入激光干涉儀系統(tǒng)。移動設(shè)定儀移動測砧至初始位置，設(shè)定儀示值置零，激光干涉儀顯示器清零。在設(shè)定儀示值范圍內(nèi)均勻分布10個間隔，讀取各點(diǎn)設(shè)定儀和激光干涉儀的示值。各測量點(diǎn)設(shè)定儀示值與激光干涉儀示值之差為設(shè)定儀各校準(zhǔn)點(diǎn)的示值誤差。各校準(zhǔn)點(diǎn)的光柵示值誤差e由（4）式計(jì)算：e=La式中：e—光柵示值誤差；La—長度設(shè)定儀示值；Lb—激光干涉儀示值。6.6重復(fù)性激光安裝方式與7.5一致。先讓移動測砧移動到初始位置，然后設(shè)定移動測砧位置，建議選取該儀器行程的中間位置。設(shè)定移動測砧移動至該位置，待測砧停穩(wěn)后記錄此時激光干涉儀示值，然后再回初始位置，如此重復(fù)10次，記錄每次讀取激光干涉儀示值。以公式(5)計(jì)算最終結(jié)果。s=式中：s——重復(fù)性；n——測量次數(shù)，n=10；pi——第ip——10次測量激光干涉儀平均值；i——測量的序號，i=1，2，…，10。6.7測量面平行度將移動測砧移動到初始位置，調(diào)整外尺寸測量裝置位置，使得外尺寸夾具的球形測頭以及光柵式測微儀的測頭分別與設(shè)定儀測砧的兩個外測量面中心接觸，調(diào)整外尺寸測量裝置找到示值轉(zhuǎn)折點(diǎn)，記錄此時光柵式測微儀示值，如圖4。使用同樣的方法，分別測得球形測帽以及光柵式測微儀的測頭分別與設(shè)定儀測砧的兩個測量面的四個角位置時光柵式測微儀的示值，并分別記錄。以這5個示值中最大值與最小值的差值為該位置測量面平行度。測量點(diǎn)見圖3。注意在測量過程中，不能改變光柵式測微儀的示值。2用光柵式測微儀與外尺寸夾具連接組合構(gòu)成外尺寸測量裝置，再分別測量移動測砧至測量范圍中、末二個位置。在每個位置處，調(diào)整內(nèi)尺寸測量裝置位置，使得內(nèi)尺寸夾具的球形測頭以及光柵式測微儀的測頭分別與設(shè)定儀測砧的兩個內(nèi)測量面中心接觸，如圖5所示。調(diào)整內(nèi)尺寸測量裝置找到示值轉(zhuǎn)折點(diǎn)，記錄此時光柵式測微儀示值。使用同樣的方法，分別測得球形測頭以及光柵式測微儀的測頭分別與設(shè)定儀測砧的兩個測量面的四個角位置時光柵式測微儀的示值，并分別記錄。以這5個示值中最大值與最小值的差值為該位置測量面平行度。測量點(diǎn)見圖3。注意在每個測量過程中，不能改變光柵式測微儀的示值。212341234圖5內(nèi)尺寸測量裝置測量平行度示意圖1移動測砧2內(nèi)尺寸夾具3光柵式測微儀4固定測砧以三個位置中最大值為最終測量結(jié)果。校準(zhǔn)結(jié)果的表達(dá)經(jīng)過校準(zhǔn)的設(shè)定儀，發(fā)給校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書內(nèi)容見附錄C。復(fù)校時間間隔根據(jù)設(shè)定儀的使用情況和穩(wěn)定性，復(fù)校時間間隔由用戶自行決定，建議不超過1年。附錄A長度設(shè)定儀光柵示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果不確定度評定示例A.1測量方法示值誤差是用激光干涉儀，按照規(guī)定的測量間隔進(jìn)行校準(zhǔn)。環(huán)境要求為室內(nèi)溫度(20±2)℃，溫度變化不超過1℃/h，相對濕度不超過70%。A.2測量模型現(xiàn)對量程為1000mm、最大允許誤差為±(3+L/300)μm的長度設(shè)定儀示值誤差的測量結(jié)果不確定度進(jìn)行分析計(jì)算。由長度設(shè)定儀各校準(zhǔn)點(diǎn)的示值誤差e=La-式中：e—示值誤差；La—長度設(shè)定儀示值；Lb—激光干涉儀示值。A.3方差與靈敏系數(shù)靈敏系數(shù)：c1=依據(jù)不確定度傳播律公式,輸出量e的估計(jì)值由式（A.2）得方差：uc2=u2A.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見表A.1表A.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表L=1000mm時標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(xi)不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度值u(xi)c輸出量標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量cu長度設(shè)定儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量0.91μm10.91μmu長度設(shè)定儀重復(fù)性引入的不確定度分量0.43μm10.43μmu儀器分辨力引入的不確定度分量0μm10μmu長度設(shè)定儀線膨脹系數(shù)引入的不確定度分量10LΔt0.8μmu溫度偏離20℃引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量0μm10μmu激光干涉儀引入的不確定度分量0.89μm-10.89μmu激光干涉儀示值誤差引入的不確定度分量0.88μm10.88μmu激光干涉儀準(zhǔn)直引入的不確定度分量010μmu室溫不均勻引入的不確定度分量0.15μm10.15μmA.4.1長度設(shè)定儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uA.4.1.1重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u重復(fù)測量10次，用貝塞爾法計(jì)算得到ua1=0.43μA.4.1.2儀器分辨力引入的不確定度分量u儀器的分辨力一般為0.1μm，可以忽略不記。A.4.1.3線膨脹系數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u光柵尺線膨脹系數(shù)α為(11.5±1)×10-6℃-1,符合三角分布則ua3=16×10A.4.1.4溫度偏離20℃引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u由于激光干涉儀會對溫度偏離20℃引入的誤差進(jìn)行修正，故該分量引入的誤差忽略。A.4.2激光干涉儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uA.4.2.1激光干涉儀示值誤差引入的不確定度分量u激光干涉儀MPE:±(0.03μm+1.5×10-6L)，取均勻分布，則ub1=0.03μm+1.5×10-6A.4.2.2激光干涉儀準(zhǔn)直引入的不確定度分量u激光干涉儀定向調(diào)整至于長度設(shè)定儀測量軸平行，偏差約0.2mm/1600mm（經(jīng)光路反射至激光頭的光斑，無視覺可辨移動）,該分量忽略不計(jì)。A.4.2.3室溫不均勻引入的不確定度分量u溫度變化不超過1℃/h，考慮測量的時間以及水平方向上也會有溫度場變化，綜合考慮，認(rèn)為測量1m長度方向上，溫度誤差為±0.5℃，服從均勻分布，溫度對空氣折射率的靈敏系數(shù)為9.298×10-7℃-1，則測量1m時，該分量引入的不確定度分量uA.5合成不確定度uce=uA.6擴(kuò)展不確定度U=k?附錄B長度設(shè)定儀測砧示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果不確定度評定示例B.1測量方法測砧示值誤差是用量塊、光柵式測微儀以比較法進(jìn)行測量。B.2測量模型現(xiàn)對量程為1000mm、最大允許誤差為±(3+L/300)μm的長度設(shè)定儀示值誤差的測量結(jié)果不確定度進(jìn)行分析計(jì)算。測砧示值誤差由式B.1計(jì)算得到：?a=La-(式中：?a——測砧示值誤差La——測砧的標(biāo)稱值La——光柵式測微儀La0——由式（B.1），由于比較測量，光柵式測微儀示值較小，膨脹可以忽略，從而可以得到：?a式中：La——測砧的標(biāo)稱值(20℃條件下)La——光柵式測微儀讀數(shù)(20℃條件下)La0——量塊的實(shí)際值(20℃條件下)αa，αa0——?ta，?ta0——分別是測B.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度令δα=αa取L≈La≈La?a=La 靈敏系數(shù)：c1=??ac4=依據(jù)不確定度傳播律公式,輸出量?a的估計(jì)值由式（B.4uc2=u2B.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見表B.1表B.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(xi)不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度值u(xi)c輸出量標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量cu測砧讀數(shù)引入的不確定度分量010μmu光柵式測微儀引入的不確定度分量0.110.1μmu對零位量塊引入的不確定度分量0.04μm10.04μmu測砧與對零量塊膨脹系數(shù)差引入的不確定度分量0.82×L0.03μmu測砧與對零量塊溫度差引入的不確定度分量0.17℃L0.01μmB.4.1測砧讀數(shù)引入的不確定度分量ua該值是一個固定值，故不確定度分量為0。B.4.2光柵式測微儀引入的不確定度分量uaB.4.2.1重復(fù)測量10次，重復(fù)性引入的不確定度u重復(fù)測量10次，用貝塞爾法計(jì)算得到ua1B.4.2.2光柵式測微儀示值誤差引入的不確定度u由JJF1682-2017《光柵式測微儀校準(zhǔn)規(guī)范》可知，0.1μm級的光柵式測微儀示值誤差范圍≤0.1μm，假設(shè)符合均勻分布，則ua2B.4.2.3光柵式測微儀分辨力引入的不確定度u 選用的光柵分辨力為0.01μm，假設(shè)符合均勻分布，則最終忽略不計(jì)。故光柵式測微儀引入的不確定度分量為uB.4.3對零量塊引入的不確定度分量u量塊尺寸一般是20mm，量塊為3等，擴(kuò)展不確定度為U=0.1μm+1×10-6InB.4.4測砧與對零量塊膨脹系數(shù)差引入的不確定度分量u測砧與對零量塊均為陶瓷量塊，陶瓷量塊膨脹系數(shù)大概為(2±1)×10-6℃-1,線膨脹系數(shù)的界限為2×10-6℃-1，按照三角分布，uα=B.4.5測砧與對零量塊溫度差引入的不確定度分量ut

測砧與對零量塊之間存在一定溫度差，以等概率落在±0.3℃范圍內(nèi)，假設(shè)均勻分布。膨脹系數(shù)為2×10-6℃-1,則utB.5合成不確定度uc?a=uB.6擴(kuò)展不確定度U=k?附錄C長度設(shè)定儀初始位置示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果不確定度評定示例C.1測量方法測砧示值誤差是用量塊、光柵式測微儀以比較法進(jìn)行測量。C.2測量模型現(xiàn)對量程為1000mm、最大允許誤差為±(3+L/300)μm的長度設(shè)定儀示值誤差的測量結(jié)果不確定度進(jìn)行分析計(jì)算。初始位置外尺寸示值誤差由式C.1計(jì)算得到：?b=Lb式中：?b——初始位置外尺寸示值誤差Lb——光柵式測微儀Lb0——Lb由式（B.1），由于比較測量，光柵式測微儀示值較小，膨脹可以忽略，從而可以得到：?b≈L式中：Lb——初始位置外尺寸的標(biāo)稱值(20℃條件下)Lb——光柵式測微儀讀數(shù)(20℃條件下)Lb0——量塊的實(shí)際值(20℃條件下)αb，αb0——?tb，?tb0——分別是初始位置測C.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度令δα=αb取L≈Lb≈Lb?b=Lb- 靈敏系數(shù)：c1=??bc4=依據(jù)不確定度傳播律公式,輸出量?a的估計(jì)值由式（B.4uc2=u2C.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見表C.1表C.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(xi)不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度值u(xi)c輸出量標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量cu初始位置讀數(shù)引入的不確定度分量0μm10μmu光柵式測微儀引入的不確定度分量0.1μm10.1μmu對零位量塊引入的不確定度分量0.05μm10.05μmu測砧與對零量塊膨脹系數(shù)差引入的不確定度分量0.82×L0.03μmu測砧與對零量塊溫度差引入的不確定度分量0.17℃L0.01μmC.4.1測砧讀數(shù)引入的不確定度分量ub該值是一個固定值，故不確定度分量為0。C.4.2光柵式測微儀引入的不確定度分量ubC.4.2.1重復(fù)測量10次，重復(fù)性引入的不確定度u重復(fù)測量10次，用貝塞爾法計(jì)算得到ua1C.4.2.2光柵式測微儀示值誤差引入的不確定度u由JJF1682-2017《光柵式測微儀校準(zhǔn)規(guī)范》可知，0.1μm級的光柵式測微儀示值誤差范圍≤0.1μm，假設(shè)符合均勻分布，則ua2C.4.2.3光柵式測微儀分辨力引入的不確定