校准和测量能力

校准和测量能力（精选5篇）

校准和测量能力 篇1

摘要：选用QJ48直流比较电桥和SB2230直流电阻测试仪作为标准器,选用QJ36直流电桥作为被测对象,对其1105Ω和10-31Ω范围内测量结果分别进行不确定度评定,以获得该直流电桥的校准和测量能力。

关键词：CMC,不确定度,直流比较电桥,直流电阻测试仪

1 CMC概述

校准和测量能力(CMC)是校准实验室在常规条件下能够提供给客户的校准和测量的能力,其应是在常规条件下的校准中可获得的最小的测量不确定度。应特别注意当被测量的值是一个范围时,CMC通常可以用下列一种或多种方式表示:

(1)用整个测量范围内都适用的单一值表示。

(2)用范围表示。此时,实验室应有适当的插值算法以给出区间内的值的测量不确定度。

(3)用被测量值或参数的函数表示。

(4)用矩阵表示。此时,不确定度的值取决于被测量的值以及与其相关的其他参数。

(5)用图形表示。此时,每个数轴应有足够的分辨率,使得到的CMC至少有2位有效数字。

本文讨论的是第1种方法,主要利用QJ48型比较电桥作为主标准器。该电桥可用于0.01%电阻箱、0.01%电桥等直流电阻精密仪器的检定。使用QJ48不必采用替代法,且由于内附标准电阻量具,故免除对示值的修正。仪器测量范围为1～105Ω,准确度为±0.002%(不必修正),可以对QJ36型直流电桥的1～105Ω进行测量。但由于QJ36的测量范围为10-3～105Ω,本文还需要用到SB2230型直流电阻测试仪对QJ36的10-3～1Ω进行测量。

SB2230型直流电阻测试仪主要用于测量其范围内的直流电阻,适用于测量金属导体、导线以及其他的接触点电阻、电动机、变压器绕线电阻等,测量范围为10-9～1.9999kΩ,准确度为±0.05%,可以达到QJ36的10-3～1Ω的测量要求。

测量条件:温度(20±1)℃;湿度40%～60%。

2 1～105Ω测量范围评定

2.1 建立数学模型

直流电阻箱和直流电桥按元件检定的主要被测量是电阻Rr,该电阻的测量误差采用直接测量法获得,用下式表示:

式中,Rx为被检电阻表示值;RN为检定装置标准电阻值;M1、M为直流比较电桥桥臂电阻;δ1为直流比较电桥测量读数×10-4。

2.2 不确定度分量评定

(1)直流比较电桥比例臂K(M1/M2)值的误差所引入不确定度分量。

根据直流比较电桥对K值的要求,K取5×10-6。取,得:

(2)直流比较电桥内部二等标准电阻的误差所引入不确定度分量。

取,得:

(3)环境条件影响所引入不确定度分量。

根据技术资料,一般绕线电阻的温度系数为(10-6～10-4)/℃,取10-5/℃,规程中温度要求(20±0.5)℃,因此温度影响所产生的误差为0.5×10-5。取,得:

(4)检流计灵敏度影响所引入不确定度分量。

规程要求灵敏度影响不大于被测量准确度等级的1/10,取极值5×10-6。取,得:

(5)重复性实验所引入不确定度分量。

在同等条件下,用本装置对此电桥的×100Ω盘第10点重复检定10次,可得:

2.3 不确定度分量

不确定度分量如表1所示。

2.4 合成标准不确定度

以上各量互不相关,故合成标准不确定度为:

2.5 扩展不确定度

取k=2,扩展不确定度为:

3 10-3～1Ω测量范围评定

使用计量标准器SB2230直流电阻测试仪对QJ36型直流电桥的10-3～1Ω测量范围进行评定,方法同上,此处不再赘述。在同等条件下,用本装置对此电桥的×0.1Ω盘第1点重复检定10次,计算其不确定度分量如表2所示。

3.1 合成标准不确定度

以上各量互不相关,故合成标准不确定度为:

3.2 扩展不确定度

取k=2,扩展不确定度为:

4 测量不确定度评估

QJ36型直流电桥测量不确定度如表3所示。

5 结语

综上所述,QJ36型直流电桥的校准和测量能力为:1～105Ω,Urel=1.54×10-5;10-3～1Ω,Urel=6.2×10-4。在今后的工作中,我们可以直接引用以上CMC,在提高工作效率的同时也方便了客户对于校准证书的解读。

参考文献

[1]JJF1059—1999测量不确定度评定与表示[S]

[2]JJF125—2004直流电桥规程[S]

校准和测量能力 篇2

随着尘埃离子计数器被环保、医药、化学等领域的广泛使用, 对其使用流量点的校准也显得尤为重要, 而校准流量的不确定度评估的好坏直接影响着最终的示值结果, 本文结合平时的实践经验, 依据校准规范, 给出了合理的不确定度的分析与评估。

1.1 测量依据

JJF1190-2008《尘埃粒子计数器校准规范》。

1.2 计量标准

主要计量标准设备便携式气体、粉尘、烟尘采样仪校验装置一套, 此外还有附属配套设备如下:

(1) 空盒气压表一个, 测量范围 (800~1604) h Pa;

(2) 水银温度计一支, 测量范围 (0~50) ℃。

1.3 被测对象

采样流量为2.83, 28.3, 50, 100L/min的尘埃粒子计数器。

1.4 测量方法

按JJF1190-2008《尘埃粒子计数器校准规范》, 将标准装置接在尘埃粒子计数器的进气口上, 接管尽可能短。开机, 开采样泵, 尘埃粒子计数器进入正常工作状态后, 调整仪器流量至其设定值, 重复测定流量三次。

2 尘埃粒子计数器测量不确定度的评估

2.1 数学模型

被检尘埃粒子计数器采样流量示值误差计算公式为:

式中:δQ———尘埃粒子计数器采样流量示值相对误差 (%) ;

Q0———尘埃粒子计数器采样流量的设定值 (L/min) ;

———尘埃粒子计数器采样流量的实际测量平均值 (L/min) 。

2.2 不确定度传播率

式中, 灵敏系数

2.3 标准不确定度的评估

2.3.1 尘埃粒子计数器采样流量的设定值Q0的标准不确定度u (Q0)

尘埃粒子计数器采样流量的设定值Q0的标准不确定度u (Q0) 主要是由尘埃粒子计数器采样流量进行重复性测量引入的, 用A类标准不确定度表示。

选择一台采样流量为2.83L/min的尘埃粒子计数器, 重复测量3次, 得到数据 (L/min) :2.823, 2.847, 2.832。

平均示值为:

实验标准偏差:

实际测量中, 取3次连续测量的平均值, 则可得到:

2.3.2 尘埃粒子计数器采样流量的实际测量平均值的标准不确定度

尘埃粒子计数器采样流量的实际测量平均值的标准不确定度主要是来源于便携式气体、粉尘、烟尘采样仪校验装置, 用B类标准不确定度表示。

便携式气体、粉尘、烟尘采样仪校验装置校准证书中给出该装置在2.83L/min的流量点下的相对扩展不确定度为Urel=1.1%, k=2, 所以

2.4 合成标准不确定度

2.4.1 灵敏系数

2.4.2 主要标准不确定度的汇总

由上面分析可知采样流量的测量不确定度的来源可分为两类即流量测量的重复性和标准装置, 分类汇总如表1所示。

2.4.3 合成标准不确定度的计算

以上2项标准不确定度分量是互不相关的, 所以合成标准不确定度为:

2.5 扩展不确定度

P=95%时, 取包含因子k=2, 则采样流量的扩展不确定度为:U (δQ) =kuc (δQ) =1.3%, k=2。

2.6 采样流量为28.3 L/min的尘埃粒子计数器的采样流量的测量不确定度评估

选择一台采样流量为28.3L/min的尘埃粒子计数器, 依上述方法同样进行重复性测量, 即采样流量的设定值Q0为28.3L/min, 而采样流量的实际测量平均值平均示值为27.00L/min。从而得到采样流量的设定值Q0的标准不确定度u (Q0) 为0.0376L/min。

便携式气体、粉尘、烟尘采样仪校验装置校准证书中给出该装置在2.83L/min的流量点下的相对扩展不确定度为Urel=0.46%, k=2, 所以

而灵敏系数为

从而合成标准不确定度uc (δQ) 为0.278%, 扩展不确定度为U (δQ) =kuc (δQ) =0.56%, k=2。

2.7 采样流量为50L/min的尘埃粒子计数器的采样流量的测量不确定度评估

选择一台采样流量为50L/min的尘埃粒子计数器, 同理Q0为50L/min, 为48.52L/min, u (Q0) 为0.113L/min。

而便携式气体、粉尘、烟尘采样仪校验装置校准证书中给出该装置在50L/min的流量点下的相对扩展不确定度为Urel=0.46%, k=2, 所以

而灵敏系数c (Q0) 为0.0206min/L, 为-0.0212min/L。

故合成标准不确定度uc (δQ) 为0.332%, 扩展不确定度为U (δQ) =kuc (δQ) =0.67%, k=2。

2.8 采样流量为100L/min的尘埃粒子计数器的采样流量的测量不确定度评估

选择一台采样流量为100L/min的尘埃粒子计数器, 同理Q0为100L/min, 为108.17L/min, u (Q0) 为0.171L/min。

而便携式气体、粉尘、烟尘采样仪校验装置校准证书中给出该装置在100L/min的流量点下的相对扩展不确定度为Urel=0.44%, k=2, 所以。

而灵敏系数c (Q0) 为0.00925min/L, 为-0.00855min/L。

故合成标准不确定度uc (δQ) 为0.257%, 扩展不确定度为U (δQ) =kuc (δQ) =0.52%, k=2。

3 校准和测量能力 (CMC)

综合以上测量不确定度的评估, 该项目的CMC见表2所示。

4 结束语

以上是对尘埃粒子技术器使用流量的校准和测量能力的评定, 可为从事此类专业的同仁提供参考, 对于使用不同计量标准设备进行此类校准的, 可依据本文中标准装置不确定度的评定进行分析。

参考文献

[1]JJF1190-2008, 尘埃粒子计数器校准规范[S].

[2]倪育才.实用测量不确定度评定[M].三版.中国计量出版社.

校准和测量能力 篇3

日前从中国计量院获悉, 截至2013年7月10日, 该院校准与测量能力 (CMC) 在国际计量局 (BIPM) 的关键比对数据库 (KCDB) 上公布数目达到1 201项, 排名继续保持亚洲第一、国际第五。

校准和测量能力是国际计量界为实现各国校准测量数据全球等效一致而采用的一种重要评价形式, 是质量体系有效和能力具备的重要标志。近年来, 随着国家对计量科技的重视和投入程度的提高, 我国计量科技整体实力得到明显提升, 代表国家最高计量科学研究水平的中国计量院狠抓计量基标准能力建设, 积极参与国际比对和国际同行评审。“十二五”以来, 该院基标准数量由“十一五”末期的375项提高到目前的410项 (“十五”末期为305项) 。目前, 中国计量院已累计参加国际关键/辅助比对 (kc/sc) 305余项, 其中“十二五”至今已经参加51项, “十一五”时期115项, 这些都有力促进了该院CMC数量的增长和能力的提升。

校准和测量能力 篇4

关键词：浮标式氧气吸入器,压力,气体流量,校准与测量能力

浮标式氧气吸入器作为一种控制氧气流量准确、操作简单的医用计量器具广泛的使用在各级医疗部门, 其压力、氧气流量测量准确性直接关系到临床治疗的质量。为了保证浮标式氧气吸入器测量准确, 根据其仪器构造及工作原理, 我们从压力和流量两方面对它的校准与测量能力进行评估。

1 压力部分

1.1 实验条件概述

环境条件:温度 (20±5) ℃

测量标准:0.4级精密压力表

被测对象:浮标式氧气吸入器。测量范围: (0-10) MPa

示值误差:2.5级

测量过程

在规定的环境条件下, 以氧气为传压介质, 用直接比较法测量。用橡胶管和标准表连接, 通过气球造压, 当系统达到静平衡时, 根据标准表和被测表读数, 通过计算可得到浮标式氧气吸入器压力示值的误差的测量结果。

1.2 数学模型

式中:△p—被测氧气表的示值误差;

Px—被测氧气表的示值;

Pt—标准器示值。

1.3 不确定度传播率

式中, 灵敏系数

1.4 标准不确定度评定

1.4.1 标准压力表的测量误差引入的标准不确定度的评定, 用B类标准不确定度评定

我院使用的标准器中压力部分为0.4级, 在区间分布属均匀分布, 包含因子为, 用B类标准不确定度评定

1.4.2 被检浮标式氧气吸入器压力测量重复性引入的不确定度

用A类标准不确定度评定。以10MPa为例, 将标准压力表与被测氧气表连接, 待示值稳定后, 重复测量10次, 分别计算修正值,

1.4.3 测量过程中由于估读引入的不确定度urel (p2)

在实际测量时, 氧气压力表估读误差为最小分度值的1/5, 其估读误差为0.2MPa在区间分布属均匀分布, 包含因子为, 用B类标准不确定度评定

1.5 合成标准不确定度

1.5.1 主要标准不确定度见表1

1.5.2 合成标准不确定度计算

以上各项标准不确定度分量是互不相关的, 所以合成标准不确定度为:

1.5.3 扩展标准不确定度计算

取P=95%时, 可取包含因子k=2, 则:

1.6 对使用浮标式氧气吸入器装置校准氧气表的测量不确定度评估

依据JJG913—1996要求, 对氧气表的0 k Pa、1kPa、5 kPa、10 kPa进行校准, 其测量不确定度见表2。

1.7 压力部分校准和测量能力 (CMC)

利用压力部分为0.4级浮标式氧气吸入器检定装置对浮标式氧气吸入器压力部分示值误差进行校准, 因此该项目的CMC为:

2 气体流量部分

2.1 实验条件概述

环境条件:温度 (20±5) ℃

测量标准:1级气体流量计

被测对象:浮标式氧气吸入器。测量范围: (0-10) L/min

示值误差:4级

测量过程

将流量计的输出口与标准流量计输入口用橡皮管连接, 打开吸入器流量计的输出调节阀, 通过调节标准流量计输出调节阀将流量调0至10L/min检定点进行示值检定, 逐点读取被检流量计示值。

2.2 数学模型

式中:—被测流量计的示值误差;L/min

Q—被测流量计的示值;L/min

QN—标准流量计示值;L/min

Qmax—最大流量示值;L/min。

2.3 不确定度传播率

式中, 灵敏系数

2.4 标准不确定度评定

2.4.1 标准流量计的测量误差引入的标准不确定度

的评定, 用B类标准不确定度评定。

我院使用的标准器中流量部分为1级, 在区间分布属均匀分布, 包含因子为, 用B类标准不确定度评定

2.4.2 被检浮标式氧气吸入器压力测量重复性引入的不确定度

用A类标准不确定度评定。以5 L/min为例, 将标准流量计与被测流量计连接, 待示值稳定后, 重复测量10次, 分别计算修正值,

2.4.3 测量过程中由于估读引入的不确定度urel (Q2)

在实际测量时, 被测流量计估读误差为最小分度值的1/5, 其估读误差为0.02L/min, 在区间分布属均匀分布, 包含因子为, 用B类标准不确定度评定

2.5 合成标准不确定度

2.5.1主要标准不确定度见表3

2.5.2合成标准不确定度计算

以上各项标准不确定度分量是互不相关的, 所以合成标准不确定度为:

2.5.3扩展标准不确定度计算

取P=95%时, 可取包含因子k=2, 则:

2.6 对使用浮标式氧气吸入器装置校准被检流量计的测量不确定度评估

依据JJG913—1996要求, 对被检流量计的1 L/min、5 L/min、10 L/min进行校准, 其测量不确定度见表4。

2.7 气体流量部分校准和测量能力 (CMC)

利用流量部分为1级浮标式氧气吸入器检定装置对浮标式氧气吸入器压力部分示值误差进行校准, 因此该项目的CMC为:

流量为 (0～10) L/min, Urel=2.0% (k=2)

综上所述, 浮标式氧气吸入器的校准和测量能力 (CMC) 汇总见表5。

参考文献

[1]国家技术监督局.JJG913—1996《浮标式氧气吸入器》计量检定规程[M].北京:中国计量出版社, 1997.

[2]国家质量技术监督局计量司组.JJF1059-1999测量不确定度评定与表示[M].北京:中国计量出版社, 2005.

校准和测量能力 篇5

关键词：表面轮廓测量仪,角度测量误差,校准,误差修正

1 引 言

触针式表面轮廓测量仪(以下简称轮廓仪)因具有测量分辨力高、触针针尖半径小等特点,被广泛应用于轴承、螺纹、滚珠丝杠、汽车零件、电工元件、医疗器械等制造领域的检测设备。测量过程中,轮廓仪的触针在驱动箱的带动下,沿被测物表面做匀速运动,触针随表面轮廓的几何形状上下起伏,传感器将触针的位移量转换为电信号,传送给信号处理系统,即可记录被测物轮廓形貌,由计算机根据测得轮廓拟合表面轮廓的几何要素,计算相应的二维几何参数值。

在测量中,驱动箱带动传感器水平移动,为传感器的触针提供水平测量基准;传感器触针的滑行轨迹反映了被测表面的二维轮廓形貌。

在测量过程中,触针滑过工件表面时会受到摩擦力的作用,故测量系统会产生一定的形变,这种形变是仪器测量系统误差的一个重要来源。由于这种形变将随被测表面形状变化而变化,所以角度测量误差是轮廓仪的一个重要计量特性指标。

校准轮廓仪的角度测量误差一般采用标准角度量块,在校准过程中,标准角度量规相对于轮廓仪触针滑行轨迹的定位误差是校准不确定度的一个重要来源。为了保证角度量块的定位精度,减少人为误差对测量精度的影响,提高校准过程中的工作效率,我们设计了一套专用夹具。

2 应用背景

在未应用此夹具校准轮廓仪角度测量误差时,一般采用平口钳等工具将角度量块固定好,调整平口钳的位置,用目测的方法保证角度量块两工作面的交线与触针滑行轨迹垂直。测量中,轮廓仪触针在被测角度量块两工作面依次滑过,记录触针轨迹轮廓,并依此计算角度量块两工作面间夹角。

在实际操作中,一般用目测的方法瞄准,使触针滑行轨迹与量块工作面两平行边平行,以保证测得轮廓真实反映角度量块工作面垂直截面的实际轮廓。由于目测瞄准误差,在摆放角度量块时,量块工作面两平行边与触针滑行轨迹间总会有一个角度误差,如图1(其中细实线为角度块的外轮廓,粗实线为触针滑行轨迹,虚线为辅助线)的结果。

为简化计算,假定触针滑行轨迹上升角与下降角相等,且在上坡段和下坡段水平行程相等,据图1可建立以下数学模型:

设角度量块角度的检定值为β,驱动箱水平测量距离为2L,测量垂直高度为H;假定触针滑行轨迹与角度量块工作面两平行边的夹角为α,实际测量时的测量距离也为2L,实际测量时垂直高度为h,求实际测量角β′。

由图中几何关系分析可知:

将测量轮廓线与理想轮廓线投影到同一平面,如图2。得到M=L(1-cosα) (3)

即实际测量与理想状态垂直高度相差,由此可得:

将式(4)带入式(1)中得到

若以标称值为90°的角度量块为例,假定由于摆放误差造成偏角为5°,则有1-cosα=3.8×10-3。经计算得到实测轮廓的标准角度约为90°9′14″。轮廓仪的角度测量误差一般在4′以内,很明显因角度量块的摆放位置与测量方向不平行而产生的误差已经严重影响到仪器测量的真实精度。

3 夹具结构设计

为解决角度量块的定位问题,我们设计了一套专用夹具,如图3所示。

专用夹具由一个装夹平口钳和一套调整机构组成,装夹平口钳是固定角度量块等检具的装置,调整机构用来提供各方向的旋转和平移运动。其结构特点如下:

(1)平口钳的钳口基准面与钳底面垂直,钳底面刻画了一条100mm长的基准刻线,与钳口基准面的平行度误差不大于0.002mm,是调整过程中的对线基准。钳口基准面是量块的定位基准,基准刻线是触针轨迹的对线基准,二者的平行性保证了量块工作面二平行边与触针滑行轨迹的平行度。

(2)调整机构通过滑板和水平移动手轮实现装夹平口钳的平行运动,使操作者可以根据需要对测量位置进行调整。这套机构通过高精度导轨机构,保证了平行运动的平稳性,避免了扭摆等现象的发生。

(3)工作台与底面之间用轴连接,操作者可通过转动手轮调整基准刻线与触针滑行方向的角度,从而实现触针滑行轨迹与基准刻线的对线精度。根据实验,触针针尖与基准刻线的目测对线误差不大于0.02mm,采用刻线两端对准的方式可以大大提高对线精度。

(4)倾斜调整旋钮可以调整装夹平口钳底面与驱动箱水平运动方向的平行性。

4 应用效果

校准轮廓仪角度测量误差前,先将专用夹具固定在轮廓仪底台上,再用固定在轮廓仪底台的T型槽中的定位螺栓将夹具底板紧固在底台上。调整水平移动旋钮,使传感器测针针尖与平口钳底面上的基准刻线对齐;通过启动驱动箱水平运动,使传感器先后运行到驱动箱量程左侧和右侧,调整转动旋钮使触针针尖在这两个位置都可以与刻线中心对正。放入角度量块,开始轮廓仪的角度测量误差校准。

根据实际测量结果,触针针尖与刻线中心目视对正的误差不大于0.02mm,刻线与平口钳基准面的平行度误差不大于0.002mm,因此,触针针尖滑行轨迹与平口钳基准面的最大偏角误差为±tan-1(0.022/50)=±1.5′,即α=1.5′。依然以标称值90°的角度量块为例,计算得β′=90°0′0.014″,即因角度量块位置带来的误差不大于0.014″。这个误差对于轮廓仪的角度测量误差校准来说是可以忽略不计的。

5 结 语