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關(guān)于分析評(píng)定零件測(cè)量不確定度的探討

時(shí)間:2007-11-08 11:49:00來源:caojing

導(dǎo)語(yǔ):?測(cè)量不確定度作為一個(gè)新的概念逐步引入測(cè)量結(jié)果當(dāng)中,容易與原先測(cè)量結(jié)果的測(cè)量誤差產(chǎn)生混淆
測(cè)量不確定度作為一個(gè)新的概念逐步引入測(cè)量結(jié)果當(dāng)中,容易與原先測(cè)量結(jié)果的測(cè)量誤差產(chǎn)生混淆。本文通過介紹測(cè)量不確定度的概念、評(píng)定方法,探討對(duì)零件幾何量測(cè)量的不確定度評(píng)定的方法。    測(cè)量不確定度的基本概念    測(cè)量不確定度是合理表征被測(cè)量值分散程度的一個(gè)參數(shù),是對(duì)測(cè)量結(jié)果的不可信的程度或?qū)y(cè)量結(jié)果有效性的懷疑程度。測(cè)量不確定度是可以定量評(píng)定的,是一個(gè)可操作的定義,其表示形式有絕對(duì)和相對(duì)兩種,絕對(duì)形式表示時(shí)其量綱與被測(cè)量相同;相對(duì)表示時(shí)無量綱。    在實(shí)際測(cè)量中,給出測(cè)量結(jié)果的同時(shí)必須給出測(cè)量不確定度,有時(shí)又稱為測(cè)量結(jié)果的不確定度。用以表征被測(cè)量值以一定的概率分布落在某個(gè)地區(qū)內(nèi)在的分散性。測(cè)量不確定度用標(biāo)準(zhǔn)偏差表示,必要時(shí)也可用標(biāo)準(zhǔn)偏差的倍數(shù)或置信區(qū)間的半寬度表征。
測(cè)量不確定度評(píng)定的方法   ■明確被測(cè)量定義及其測(cè)量條件。   ■明確測(cè)量原理測(cè)量方法及所用的測(cè)量設(shè)備。   ■分析不確定度來源,列出標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。   ■分享不確定度來源時(shí),應(yīng)充分考慮不確定度分量的影響,不應(yīng)遺漏和重復(fù)。   ■對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正時(shí),應(yīng)考慮修正不完善而引入的測(cè)量不確定度。   ■當(dāng)需要表述測(cè)量不確定度來源的性質(zhì)時(shí),應(yīng)表述為“由隨機(jī)影響引起的不確定度”或“有系統(tǒng)影響引起的不確定度”。不應(yīng)稱為“隨機(jī)不確定度”和“系統(tǒng)不確定度”。   ■在最終報(bào)告測(cè)量結(jié)果時(shí),測(cè)量不確定讀的末位應(yīng)與其測(cè)量結(jié)果的末位一致。    零件幾何量測(cè)量不確定度的分析評(píng)定    被測(cè)件測(cè)量不確定度的來源   ■測(cè)量的重復(fù)性導(dǎo)致的測(cè)量不確定度(A類不確定度)。   ■零件測(cè)量基準(zhǔn)面與軸線的不垂直導(dǎo)致的測(cè)量誤差和V型鐵表面與平板的夾角導(dǎo)致的測(cè)量誤差。   ■測(cè)量?jī)x器本身的測(cè)量不確定度。   ■溫度的變化引起的測(cè)量不確定度。    被測(cè)件測(cè)量不確定度的評(píng)定 測(cè)量的重復(fù)性導(dǎo)致的A類測(cè)量不確定度    通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算,可得出該項(xiàng)不確定度。
表1是對(duì)被測(cè)件進(jìn)行的10次等精度測(cè)量數(shù)據(jù)及計(jì)算平均值、殘差、殘差平方和。 是十次測(cè)量的平均值, =98.026 mm。 自由度n=n-1=9,n為測(cè)量次數(shù)。 Q=∑Vi2 =1×10-5, S(qk)=[Q/(n-1)]1/2 可求出對(duì)應(yīng)qk 的標(biāo)準(zhǔn)偏差, S( qk)=(1×10-5/9)1/2=0.001 mm 而其算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差 S (q) =S ( qk )/n1/2=0.0003mm 對(duì)測(cè)量結(jié)果來說,通常算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差稱為A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度。因此,被測(cè)量的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u(q)=0.0003mm 零件測(cè)量基準(zhǔn)面與軸線的不垂直導(dǎo)致的測(cè)量不確定度 零件測(cè)量基準(zhǔn)面與軸線的不垂直導(dǎo)致測(cè)量截面與理想截面形成一個(gè)小角度,形成測(cè)量誤差,是測(cè)量不確定度一個(gè)分量。
由圖2可得出測(cè)量誤差 △d=d‘-d≈d(1/cosa-1) 因此,該項(xiàng)誤差由被測(cè)直徑所在截面和工件的傾斜角度有關(guān)零件測(cè)量基準(zhǔn)面與軸線的垂直度要求為0.01mm.,測(cè)量面距離基準(zhǔn)面高度約20 mm。通過測(cè)量,V型鐵表面與平板的夾角為 a1=0.03° 零件測(cè)量基準(zhǔn)面與軸線的垂直度引起的軸線與基準(zhǔn)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(xiàng)分布按均勻分布,則置信因子K=1.732,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為 u2=△d/K=5×10-5mm/1.732=3×10-5mm 測(cè)量?jī)x器的不確定度    三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的不確定度為 U=2.5+3.3L/1000 mm 測(cè)量長(zhǎng)度L=98mm 時(shí) U=0.0028mm 該項(xiàng)分布按均勻分布,則置信因子K=1.732,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為 u3=U/K=0.0028/1.732=0.0016mm 由溫度引起的測(cè)量不確定度    經(jīng)測(cè)量比較,在20℃附近,增加一度,測(cè)量結(jié)果增加0.001mm,在20°±1℃相對(duì)恒溫的條件下,由溫度引起的測(cè)量不確定度0.002mm,該項(xiàng)不確定度按均勻分布,則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為: u4=0.002/1.732=0.0012mm    合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 將上述標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量合成,得出合成標(biāo)準(zhǔn)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(kuò)展不確定度    視擴(kuò)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(kuò)展不確定度為: U=3uc =3×0.002=0.006 mm 測(cè)量結(jié)果可表示為: 98.026±0.006mm 下圖為公差、測(cè)量結(jié)果及不確定度分布圖見圖3。測(cè)量值以極高的概率落在98.026±0.006mm區(qū)間內(nèi)。

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