JJF 1097-2003 平尺校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF 1097—2003

平尺 校准 规范

2003-03-05发布 2003-09-01 实施

国家 质量 监督 检验 检疫 总局 发布

平尺校准规范

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JJF 1097—2003 췍

代替 JJG 116—1983

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本规范经国家质量监督检验检疫总局于 2003年 3 月 5 日批准 , 并自2003年 9月 1 日起施行。

归口 单位 : 全国几何量工程参量计量技术委员会

主要起草单位 : 北京市计量科学研究所

本规范由归口单位负责解释

本规范主要起草人 :

马桂茹 (北京计量科学研究所)

刘振福 (北京计量科学研究所)

目录

1 范围

本规范适用于铸铁、钢制和岩石平尺的校准。

2 引用文献

本规范引用下列文献 :

JJF 1001—1998 通用计量术语及定义

JJF 1059—1999 测量不确定度评定与表示

JB/T 7977—1999 铸铁平尺

JB/T 7978—1999 钢平尺和岩石平尺

使用本规范时应注意使用上述文献的现行有效版本。

3 概述

平尺是工作面为平面、用于测量工件表面直线度和平面度的量具。平尺的准确度等级分为 00级、0级、1级和 2级。

平尺的结构型式 :

铸铁平尺结构型式见图 1;

图 1 铸铁平尺结构型式图钢平尺和岩石平尺的结构型式见图 2 和图 3。

注 : 作为校准 , 不判断合格与否 , 如要定其准确度等级 , 必须满足相应要求。

图 2 钢平尺结构型式图

图 3 岩石平尺结构示意图

4 计量特性

4.1 工作面表面粗糙度

4.1.1 钢平尺工作面表面粗糙度 Ra≤0.20μm, 侧面 Ra≤0.80μm。

4.1.2 岩石平尺工作面表面粗糙度 Ra≤0.40μm, 侧面 Ra≤1.60μm。

4.2 平尺侧面对工作面的垂直度

平尺侧面对工作面垂直度要求见表 1规定。

表 1 平尺侧面对工作面垂直度

4.3 铸铁平尺工作面接触斑点

铸铁平尺工作面接触斑点要求见表 2规定。

表 2 铸铁平尺工作面接触斑点

注 :

1 距工作面边缘 0.01L (最大为 10mm) 范围内接触点面积比率或接触点数不计 , 且任意点都不得高于工作面。 (其中 L 为平尺工作面长度)

2 接触点数在任意 (25×25) mm 中接触点数之差应不大于 5 点 , 若有争议则以接触点面积比率为评定依据。

4.4 工作面直线度

工作面直线度要求见表 3规定。

表 3 工作面直线度

直线度计算公式 :

00级 : 0.6×(1+L/250)μm (1)

0级 : 1×(1+L/250)μm (2)

1级 : 2×(1+L/250)μm (3)

2级 : 4×(1+L/250)μm (4)

式中 : L— 平尺工作面长度 , mm。

注 : 距工作面边缘 0.001L (最大为 10mm) 范围内直线度不计 , 且任意一点都不得高于工作面。

4.5 上工作面与下工作面 (或支承面) 的平行度

上工作面与下工作面 (或支承面) 的平行度要求见表 4 的规定。

表 4 上工作面与下工作面 (或支承面) 的平行度

5 校准条件

5.1 环境条件

00级、0级平尺校准时温度为 (20±5)℃ , 温度变化<1℃/h, 温度平衡时间不少

于 8h。

1级、2级平尺校准时温度为 (20±8)℃ , 温度变化<2℃/h, 温度平衡时间不少于8h。

5.2 校准用计量器具

5.2.1 校准项目和校准用主要计量器具见表 5。

5.2.2 其他计量器具

分度值为 0.01mm/m 合象水平仪及框式水平仪。

表 5 校准项目和校准用计量器具

6 校准项目和校准方法

首先检查外观 , 确定没有影响校准结果的因素后再进行校准。

6.1 表面粗糙度

用表面粗糙度样块比较 , 或表面粗糙度检查仪进行校准。

6.2 侧面对工作面的垂直度

用直角尺和塞尺在平尺全长三个位置上进行。对于 1000mm 以下平尺还可以用打表法进行校准。

6.3 铸铁平尺工作面接触点面积比率和接触点数

将被校平尺工作面上涂上显示剂 , 在不低于其准确度等级的平板或平尺上研合 , 使平尺工 作面 上显 示明 显接 触点。 然后 用一 个在 ( 50 × 25) mm 范围 内刻 划有(2.5×2.5) mm的 200个小方格的透明标准板置于平尺任意位置上 , 依次观察每个方格内包含接触点所占面积比例 (以 1/10为单位)。求上述比例之和 , 除以 2 即为接触点面积比率。

注 : 接触点数是在被校平尺任意位置上 , 在 (25×25) mm 正方形面积范围内的点数。

6.4 工作面的直线度

6.4.1 将被校平尺 (桥型平尺除外) 用等高块支承在距平尺两端 2L (L为平尺长度)

处 , 根据平尺长度选择适当桥板 , 一般不少于 8~ 10个位置 , 跨距在 (50~ 500) mm,把电子水平仪 (或自准直仪的反射镜) 固定在桥板上 , 将桥板按跨距前后相接从平尺一端移至另一端 , 每移动一个跨距从仪器上记取该位置读数 (格数)。 根据最小条件评定准则 , 通过计算或作图进行数据处理 , 评定被校平尺工作面直线度。

平尺工作面任意 200mm 直线度 , 可选择 50mm 左右跨距 , 按上述方法进行。

对于工作面宽度超过 60mm 的平尺 , 应增加直线度截面或按平面度要求校准 , 其平面度按表 3直线度要求。

对于工作面长度不超过 500mm 的平尺 , 可以用刀口尺和量块以光隙法校准。在保证平尺准确度条件下 , 允许用其它方法校准平尺工作面直线度。

6.4.2 平尺工作面直线度校准实例

在平.,。距 L=100mm, 仪器

表 6 计算法评定平尺工作面直线度

表 6 中按符合最小条件数据处理结果 , 平尺工作面直线度为

Δ′i=6.7- (-0) =6.7 (字) (5)

式中 : C— 仪器分度值 , mm/m; F=CLΔ′i (μm) (6)

L— 桥板跨距 , mm;

Δ′i— 符合最小条件的平尺直线度 , 格。

表 6 中平尺工作面直线度为

7 校准结果的处理

经过校准的平尺 , 发给校准证书。校准证书内容见附录 B。

8 复校时间间隔

根据平尺使用情况和稳定性 , 复校时间间隔由用户自行决定 , 建议不超过 1年。

附录 A

平尺直线度校准结果测量不确定度分析实例

A.1 测量方法

平尺工作面直线度 , 用电子水平仪以节距法测量 , 按符合最小条件原则评定直线度。

A.2 数学模型

被校准平尺各点符合最小条件原则 , 直线度可按下式计算 :

F=LCiΔi (A.1)

式中 : L— 桥板跨距 , mm;

Ci— 电子水平仪分度值 , mm/m;

Δi— 符合最小条件原则的直线度读数 , 字 ;

p、g— 两高点 (或两低点) 的序号 ;

k— 两高点 (或两低点) 包含的序号 ; ai— 仪器在第i点的读数 , 字。

设 : C=LC1

则 F=CFa

u2 u2 (A.3)

A.3 方差和灵敏系数

考虑到每尺寸段单次测量不确定度 u2 (ai)均相同 , 即

当 g=0、p=n、k=n/2时 u2 (Fa)最大 :

u2 (a) =u(a)+u(a)+u(a)+u(a) (A.5)

u2 (a) — 量化误差估算的不确定度分量 , 字 ;

u3 (a) — 测量重复性估算的不确定度分量 , 字 ;

u4 (a) — 定位误差估算的不确定度分量 , 字。 A.4 标准不确定度一览表 (见下表)

u2 (a)=2.8587字

u(a)= 1.7字

νeff=113

A.5 计算分量标准不确定度

A.5.1 电子水平仪示值误差估算分量 u1 (a)

根据规程 JJG 712—1990 《电子水平仪》 , 示值误差不超过 (1+A/50) 字。其中 A为实际使用的字数。校准 0级平尺时 , A≤50字。则示值误差分量

A示 = 1+A/50=2字u1 (a)=2/ 3= 1.15字

估计其示值误差在半宽为 2个字的区间内为均匀分布 , 置信概率较高 , 相对不确定度为 10%。则

ν1 = (1/2) × (10/100) -2 =50

A.5.2 电子水平仪数显量化误差影响的分量 u2 (a)

电子水平仪分辨力 δx=1字 , (0.001mm/m) , 在宽度 δx 的区间内为均匀分布 , 其方

差为

u(a) =δ/12

A.5.3 测量重复性估算的分量 u3 (a)

其标准偏差是以相同桥板跨距安装电子水平仪 , 以节距法对同一平尺工作面重复校准平尺直线度共 10次求出的。依上述方法对不同的平尺作重复性实验 , 取最大标准偏差为

sx≤0.5字

实测时以 2 次校准值取平均值计算。故

u3 (a)=sx/ 2=0.36字

A.5.4 定位误差估算的分量 u4 (a)

由于平尺直线度的影响 , 校准时桥板位置要求首尾相接 , 但实际操作有偏差引起电子水平仪示值变化 , 实践证明对 0 级平尺 , 上述操作偏差引起电子水平仪示值变化最大不超过 2个字。该值在半宽为 2个字的区间内等概率分布 , 故

u4 (a)= 2/ 3= 1.15字

A.6 合成标准不确定度

= 1.152 +0.292 +0.362 +1.152

= 2.8587 (字) 2

A.7 有效自由度

A.7.1 电子水平仪示值误差分量 u1 (a)

u1 (a)有较高的置信概率 , 估计相对不确定度为 10% , 则自由度 νi=50。

A.7.2 量化误差影响的分量 u2 (a)

量化误差影响的分量 u2 (a)作为已知量 , 则 ν2→ ∞。

A.7.3 测量重复性 u3 (a)

自由度 ν3 =n-1= 10-1= 9

A.7.4 定位误差影响的分量 u4 (a)

u4 (a)有较高的置信概率 , 估计其相对不确定度为 10% , 则 ν4 = 50。

u(a)的有效自由度为

νeff=1.744/ (1.154/50+0.364/9+1.154/50) = 113

A.8 扩展不确定度

T95 (113)= 1.98

U95 =t95 (νeff)umax(Fa)

t95 (113) = 1.98

U95 =t95 (113) × ( n/2) ·C ·u(a)

A.8.1 平尺长度为 1000mm 时 , L= 120mm , n= 8

U95 = 1.98× ( 8/2) × 120× 0.001× 1.7≈0.6μm

A.8.2 平尺尺寸为 2000mm 时 , L= 150mm , n= 13

U95 = 1.98× ( 13/2) × 150× 0.001× 1.7≈0.9μm

A.8.3 平尺尺寸为 3000mm 时 , L= 200mm , n= 15

U95 = 1.98× ( 15/2) × 200× 1.7× 0.001= 1.3μm

附录 B

校准证书内容

校准证书的内容应排列有序、清晰 , 一般应包括下列内容 :

a) 标题 “校准证书”;

b) 实验室名称和地址 ;

c) 进行校准的地点 (如果不在实验室内进行校准) ;

d) 证书或报告的唯一性标识 (如编号) , 每页及总页的标识 ;

e) 送校单位的名称和地址 ;

f) 被校对象的描述和明确标识 ;

g) 进行校准的日期 , 如果与校准结果的有效性的应用有关时 , 应说明被校对象的接收日期 ;

h) 如果与校准结果的有效性和应用有关时 , 应对抽样程序进行说明 ;

i) 对校准所依据的技术规范的标识 , 包括名称及代号 ;

j) 本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明 ;

k) 校准环境的描述 ;

l) 校准结果及其测量不确定度的说明 ;

m) 校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识 , 以及签发日期 ;

n) 校准结果仅对被校对象有效的声明 ;

o) 未经实验室书面批准 , 不得部分复制证书的声明。