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标准法校准指示表检定仪的短板及新方法概述

编辑:永利电玩城????来源:未知????发布时间:2019-12-27 14:20????浏览量:
0 引言
采用量块加比较仪比较测量法测量指示表检定仪的示值误差, 已沿用多年( 见 JJG 201-2008《指示类量具检定仪》检定规程, 以下简称标准法) , 实践证明对于传 统 的 百 分 表 检 定 仪 ( 分 辨 力 1 #m, 测 量 范 围25 mm,示值误差 ± 3 #m) 是有效、可靠的。但随着全自动光栅指示表检定仪( 以下简称检表仪) 的普及, 各项计量特性已大幅提高到分辨力 0. 1 #m、常规测量范围 50 mm ( 更有仪器制 造 厂 家 已 将 测 量 范 围 增 加 到100 mm) 、回程误差 0. 5 #m。面对这类仪器, 传统的测量方法显得有些力不从心, 主要问题有测量方法的重复性( 复现性) 差、示值误差测量点过少等。本文尝试给出基于高精度长度计的新的检表仪示值误差校准方法( 以下简称新方法) 及其不确定度评估。
 
1 标准法的短板
常见的检表仪是卧式的, 检表时指示表水平放置,指示表校准示意图如图 1 所示。理论上, 检表仪示值误差的校准状态与其检表状态一致时最为理想, 但当测量范围达到 50 mm 甚至更大时, 由于量块较长、较重, 要实现水平状态下的永利电玩城是非常困难的, 测量重复性或复现性很难令人满意。因此, 需将检表仪立放才能完成示值误差的永利电玩城, 检表仪示值误差校准示意图如图 2 所示。但这种方法的重复性或复现性差、测量效率低的问题仍然非常突出。导致此问题的原因主要有以下几种:
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①尺寸大于 25 mm 的量块用镊子稳定夹持不太容易, 因此, 时常会用手夹持量块进行测量, 尽管戴手套, 但受温度的影响仍比较大, 温度升高 1℃ , 50 mm量块会产生 0. 5 μm 的变化。且测量过程的顺利程度和人员操作的熟练程度都变成量块尺寸变化的不确定度来源, 且大小难以估算;
 
②用在电感测微仪与带三珠工作台的测杆之间放置量块的方法来测量检表仪的示值误差, 测量系统的结构相当不稳定, 尤其是量块尺寸较大时, 必须采用轻轻拉动量块的方法来寻找“稳定的”测量值, 拉动量块产生的切向力对电感测微仪示值的影响较难估算;
 
③量块重量带来附加误差( 经验值约为 0. 2 μm /10 mm,本文不作讨论) 。下面来看一个验证标准法重复性的实例。测量器具: 分辨力 0. 01 #m 的电感测微仪、三等量块。被测仪器: 检表仪( 立姿) 。测量目的: 验证 49 mm 点示值误差测量方法的重复性。测量过程: 首先按标准法的要求, 调整检表仪测杆处于行程末端并在测杆上安装三珠工作台; 在检表仪表座上夹持电感测微仪, 调整电感测微仪测头对准三珠工作台中心。测量开始时, 电感测微仪测头不动,反向驱动检表仪, 把 1 mm 量块放在三珠工作台上, 调整电感测微仪测头与量块接触, 电感测微仪置零, 检表仪置零。驱动检表仪测杆行走 49 mm, 在三珠工作台上换放 50 mm 量块, 使其稳定后在电感测微仪上读取误差。重复上述全部测量过程 10 次, 得到以下数据: - 0. 01, - 0. 47, - 0. 66, - 0. 91, - 0. 58,- 1. 20, - 0. 20, - 0. 92, - 0. 78, - 0. 47 #m。计算得出单次测量的标准差为 s = 0. 36 μm。测量方法的重复性如此之大, 无 法 满 足 检 表 仪MPE = ± ( 0. 5 + L /50) μm 示值误差的永利电玩城要求。
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2 基于高精度长度计的新方法
为解决上述问题, 采用高精度、大量程测长装置代替量块和电感测微仪做标准器, 直接测量检表仪的示值误差, 该方法与检表仪校准指示表的实际工况一致, 永利电玩城系统的环节少, 人为干预少, 将各类影响因素的影响量降至最低, 大大提高了测量系统的重复性和检测效率。还可根据需要增加永利电玩城点的密度, 有利于控制检表仪的质量。具体做法为:
1) 采用中图企业 SJ217 高精度长度计, 具体参数为: 量程 0 ~ 50 mm, 分辨力 0. 01 #m, 重复性优于 0. 1#m, 测力范围 0. 75 ~ 1. 15 N( 弹簧复位) , 全程示值误差 ± 0. 2 #m。
2) 调整检表仪处于起点位置并置零, 将长度计安装在检表仪表座上, 调整长度计接触检表仪测头并置零。
3) 编制程序驱动检表仪按校准点位置行进( 正反行程) , 从长度计上采集各点的误差值, 完成测量后输出测量结果表单。图 3 校准系统详图验证新方法的重复性, 与标准法进行比较。测量器具: SJ217 高精度长度计。被测仪器: 检表仪( 卧姿) 。测量目的: 验证 49 mm 点示值误差测量方法的重复性。测量过程: 按图 3 所示装卡长度计, 长度计置零,检表仪置零。驱动检表仪测杆行走 49 mm, 在长度计上读取示值。重复上述装卡和测量过程 10 次, 得到以下示值误差数据: - 0. 50, - 0. 46, - 0. 78, - 0. 47,- 0. 41, - 0. 56, - 0. 61, - 0. 49, - 0. 52, - 0. 36 #m。计算得出单次测量的标准差为 s = 0. 12 μm。由此可见, 新方法的重复性明显优于标准法。
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4 新方法卧姿和立姿的差异比较
使用中的指示表姿态由于使用场合的不同是随机的, 不同的姿态下指示表的示值误差会有所差异, 一般来说立姿对指示表的各项影响最小。为比较新方法卧姿和立姿的差异, 做了一组立姿重复性的测试, 测量条件除将检表仪立姿放置外, 其他相同。得到以下示值误 差 数 据: - 1. 13, - 1. 19, - 1. 23, - 1. 26,- 1. 18, -1. 31, -1. 28, -1. 32, -1. 21, -1. 27 #m。计算得出单次测量的标准差为 s = 0. 06 μm, U = 2uc = 2× 0. 137≈0. 27( μm) 。从实验数据来看, 新方法立姿的结果最好。
 
5 结论
从以上实验结果可得出以下结论: ①标准法的测量重复性过大, 无法满足全自动光栅指示表检定仪的永利电玩城要求; ②新方法简便易行, 重复性小, 可靠性好,效率高, 可实现自动化检测; ③新方法有增加永利电玩城间隔的可能性, 既利于提高检表仪的质量又不会增加过多的工作量; ④检表仪立姿比卧姿更能获得稳定的测量结果

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