測量不確定度作為一個(gè)新的概念逐步引入測量結果當中,容易與原先測量結果的測量誤差產(chǎn)生混淆。本文蘇州雅頓機電科技有限公司通過(guò)介紹測量不確定度的概念、評定方法,探討對零件幾何量測量的不確定度評定的方法。
測量不確定度的基本概念
測量不確定度是合理表征被測量值分散程度的一個(gè)參數,是對測量結果的不可信的程度或對測量結果有效性的懷疑程度。測量不確定度是可以定量評定的,是一個(gè)可操作的定義,其表示形式有***和相對兩種,***形式表示時(shí)其量綱與被測量相同;相對表示時(shí)無(wú)量綱。
在實(shí)際的第三方尺寸測量中,給出測量結果的同時(shí)必須給出測量不確定度,有時(shí)又稱(chēng)為測量結果的不確定度。用以表征被測量值以一定的概率分布落在某個(gè)地區內在的分散性。測量不確定度用標準偏差表示,必要時(shí)也可用標準偏差的倍數或置信區間的半寬度表征。
測量不確定度評定的方法
■明確被測量定義及其測量條件。
■明確測量原理測量方法及所用的測量設備。
■分析不確定度來(lái)源,列出標準不確定度分量。
■分享不確定度來(lái)源時(shí),應充分考慮不確定度分量的影響,不應遺漏和重復。
■對測量結果進(jìn)行修正時(shí),應考慮修正不完善而引入的測量不確定度。
■當需要表述測量不確定度來(lái)源的性質(zhì)時(shí),應表述為“由隨機影響引起的不確定度”或“有系統影響引起的不確定度”。不應稱(chēng)為“隨機不確定度”和“系統不確定度”。
■在**終報告測量結果時(shí),測量不確定讀的末位應與其測量結果的末位一致。
零件幾何量測量不確定度的分析評定
被測件測量不確定度的來(lái)源
■測量的重復性導致的測量不確定度(A類(lèi)不確定度)。
■零件測量基準面與軸線(xiàn)的不垂直導致的測量誤差和V型鐵表面與平板的夾角導致的測量誤差。
■測量?jì)x器本身的測量不確定度。
■溫度的變化引起的測量不確定度。
被測件測量不確定度的評定
測量的重復性導致的A類(lèi)測量不確定度
通過(guò)統計計算,可得出該項不確定度。
表1是對被測件進(jìn)行的10次等精度測量數據及計算平均值、殘差、殘差平方和。
是十次測量的平均值, =98.026 mm。
自由度n=n-1=9,n為測量次數。
Q=∑Vi2 =1×10-5,
S(qk)=[Q/(n-1)]1/2
可求出對應qk 的標準偏差,
S( qk)=(1×10-5/9)1/2=0.001 mm
而其算術(shù)平均值的標準偏差
S (q) =S ( qk )/n1/2=0.0003mm
對測量結果來(lái)說(shuō),通常算術(shù)平均值的標準偏差稱(chēng)為A類(lèi)標準不確定度。因此,被測量的A類(lèi)標準不確定度為u(q)=0.0003mm
零件測量基準面與軸線(xiàn)的不垂直導致的測量不確定度
零件測量基準面與軸線(xiàn)的不垂直導致測量截面與理想截面形成一個(gè)小角度,形成測量誤差,是測量不確定度一個(gè)分量。
由圖2可得出測量誤差
△d=d‘-d≈d(1/cosa-1)
因此,該項誤差由被測直徑所在截面和工件的傾斜角度有關(guān)零件測量基準面與軸線(xiàn)的垂直度要求為0.01mm.,測量面距離基準面高度約20 mm。通過(guò)測量,V型鐵表面與平板的夾角為
a1=0.03°
零件測量基準面與軸線(xiàn)的垂直度引起的軸線(xiàn)與基準面傾斜角度
a2= arctg0.01/20≈0.03°
a=a1+ a2=0.03°+0.03°=0.06°
△d= d‘-d≈a(1/cosa-1)=5×10-5mm
該項分布按均勻分布,則置信因子K=1.732,其標準不確定度為
u2=△d/K=5×10-5mm/1.732=3×10-5mm
測量?jì)x器的不確定度
三坐標測量機的不確定度為
U=2.5+3.3L/1000 mm
測量長(cháng)度L=98mm 時(shí)
U=0.0028mm
該項分布按均勻分布,則置信因子K=1.732,其標準不確定度為
u3=U/K=0.0028/1.732=0.0016mm
由溫度引起的測量不確定度
經(jīng)測量比較,在20℃附近,增加一度,測量結果增加0.001mm,在20°±1℃相對恒溫的條件下,由溫度引起的測量不確定度0.002mm,該項不確定度按均勻分布,則標準不確定度為:
u4=0.002/1.732=0.0012mm
合成標準不確定度
將上述標準不確定度分量合成,得出合成標準不確定度。
uc=[u (q)2+u2 2+u3 2+u4 2] 1/2
=(0.00032+0.000052+0.00162+0.00122)1/2=0.002mm
擴展不確定度
視擴展不確定度分布為正態(tài)分布,置信概率為99.73%,覆蓋因子K=3,則擴展不確定度為:
U=3uc =3×0.002=0.006 mm
測量結果可表示為:
98.026±0第三方全尺寸測量.006mm