浮標式氣動(dòng)量?jì)x的測量不確定度分析

　　[摘　要]分析浮標式氣動(dòng)量?jì)x的誤差來(lái)源,計算出裝置的測量不確定度,并分析用氣動(dòng)量?jì)x測量工作內孔徑的測量不確定度并給出測量結果。

　　浮標式氣動(dòng)量?jì)x實(shí)質(zhì)上是把被測量的尺寸變化轉換為相應的空氣流量變化的一種測量?jì)x器,當壓縮空氣通過(guò)錐度玻璃管時(shí),流量的變化就使得浮在玻璃管內的浮標位置作相應的變化,于是從刻度尺上浮標位置的變化量就可以直接讀出被測量尺寸的變化。

　　1　量?jì)x的測量原理

　　通過(guò)孔徑為d的噴嘴端面與被測量表面的間隙（如圖1）的空氣流量q與圓柱側面積πdS成函數關(guān)系:q=f（πdS）

　　當噴嘴孔徑d固定不變時(shí),流量q僅與間隙成函數關(guān)系:q=f（S）間隙S的變化即意味著(zhù)被測量尺寸的變化,如圖,當被測量尺寸H減少時(shí),間隙S增加,流量q隨之增加,浮標位置上升;反之,則浮標位置下降,這樣就可以由浮標和刻度尺直接讀出被測尺寸.

　　2　氣動(dòng)量?jì)x裝置的測量不確定度分析

　　測量在溫度（20±1）℃條件下進(jìn)行,以Φ26mm的工件孔徑為例,在氣動(dòng)量?jì)x上對工件的孔徑作相對測量時(shí),其標準不確定度主要來(lái)源于以下幾方面。

　　2·1　氣動(dòng)量?jì)x示值誤差的標準不確定度分量

　　QFP-5型浮標式氣動(dòng)量?jì)x,取基本放大倍數10000倍,由產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)可知,在基準點(diǎn)內示值誤差為:±0·0008mm,在測量范圍內誤差的分布符合正態(tài)分布,覆蓋因子k=3,其標準不確定度分量為:

　　u1=0·0008mm/3=0·00027mm=0·27μm

　　2·2　校對環(huán)規誤差的標準不確定度分量

　　校對環(huán)規的誤差為:±1μm,上、下限校對環(huán)規的誤差為:其誤差分布符合正態(tài)分布,覆蓋因子k=3,其標準不確定度分量為:

　　2·3　估讀誤差的標準不確定度分量

　　氣動(dòng)量?jì)x的刻度值為: 0·5μm,用上、下限校對規校準時(shí)估讀誤差為0·07μm,且誤差分布為均勻分布,覆蓋因子k= √3,其標準不確定度分量為:

　　2·4　溫度誤差的標準不確定度分量

　　溫度不穩定產(chǎn)生的誤差呈三角形分布,覆蓋因子取k= √6,則溫度誤差的標準不確定度分量為:

　　2·5　測量力誤差的標準不確定度分量

　　由于是非接觸測量,測量力誤差的標準不確定度分量:u5=0

　　以上各項標準不確定度分量相互獨立,互不相關(guān)。

　　3　氣動(dòng)量?jì)x裝置的合成不確定度

　　4　裝置的擴展不確定度

　　U=k×uc=3×0·56μm=1·68μm≈1·7μm

　?。ㄖ眯鸥怕?9%,k取3）

　　5　應用

　　對孔徑為Φ26mm的工件進(jìn)行測量,先用上、下限校對規反復進(jìn)行調整, （校對規尺寸分別為Φ25·9995mm、Φ26·0090mm）使測量范圍在標尺的線(xiàn)性范圍內,同時(shí)滿(mǎn)足測量精度要求。在滿(mǎn)足測量條件下等精度重復測量10次結果如下（單位mm）:

　　擴展不確定度為:U=kuc= 3×0·56μm=1·68μm≈1·7μm（置信概率99%,k取3）

　　后的測量結果為:D=（26·0030±0·0017）mm（置信概率99%,k取3）

　　可見(jiàn)浮標式氣動(dòng)量?jì)x進(jìn)行高精度、大批量工件尺寸測量時(shí),既能很方便應用,又能高精度滿(mǎn)足測量要求。

來(lái)源:中國計量測控網(wǎng)