計(jì)量論壇

標(biāo)題: 關(guān)于校準(zhǔn)過程的不確定度和三分之一原則 [打印本頁(yè)]

作者: 脾氣妹 時(shí)間: 2015-9-9 21:51
標(biāo)題: 關(guān)于校準(zhǔn)過程的不確定度和三分之一原則
各位老師，我單位在用立式光學(xué)計(jì)和四等量塊校準(zhǔn)1級(jí)三針的過程中，評(píng)定不確定度為0.6μm（咨詢上級(jí)計(jì)量機(jī)構(gòu)為0.4μm）。那么問題來了，JJF1207—2008要求1級(jí)三針的允差為±0.5μm.根據(jù)三分之一原則，U≥1/3*T。但是立式光學(xué)計(jì)的允差為0.15μm左右，上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)器的允差又滿足要求。到底該怎么理解呢？各位老師實(shí)驗(yàn)室三針的不確定度是多少呢？
我們的不確定度來源有：1.光學(xué)計(jì)的示值誤差。2.光學(xué)計(jì)的分辨力。3.量塊和三針的溫差、線膨脹。4.測(cè)量重復(fù)性。5.量塊的長(zhǎng)度變動(dòng)量。
請(qǐng)老師們幫忙評(píng)判一下。謝謝了！

作者: 規(guī)矩灣錦苑 時(shí)間: 2015-9-10 01:05
　　1被測(cè)對(duì)象：以名義直徑3mm的三針為例，計(jì)量要求允許尺寸偏差±0.5μm，控制限T=1μm。
　　2測(cè)量設(shè)備：
　　2.1四等量塊：尺寸10mm以下，不確定度0.22μm；
　　2.2光學(xué)計(jì)：使用±60μm以內(nèi)顯示值，允差±0.2μm。
　　3測(cè)量模型：D=L＋Δ，式中D為三針直徑測(cè)得值，L為量塊長(zhǎng)度，Δ為光學(xué)計(jì)讀得的三針與量塊尺寸差。
　　4靈敏系數(shù)：CL=CΔ=1
　　5不確定度分量分析：由測(cè)量模型知只有兩個(gè)輸入量，因此根據(jù)分量分析既不重復(fù)也不遺漏的原則，應(yīng)分別分析來自L和Δ兩個(gè)輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。
　　5.1來自量塊長(zhǎng)度L的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量：uL=0.22μm/2.7=0.08μm
　　5.2來自光學(xué)計(jì)讀數(shù)Δ的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量：uΔ=0.2μm/1.73=0.116μm
　　5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc＝√(0.08^2+0.116^2)=0.14μm。
　　6擴(kuò)展不確定度：取k=2，U=2×0.14=0.28μm
　　7結(jié)論：
　　擴(kuò)展不確定度U=0.28μm，k=2。
　　因?yàn)楸粶y(cè)參數(shù)控制限T=1μm，測(cè)量能力指數(shù)Mcp=T/(2U)=1/0.56=1.79，原國(guó)家計(jì)量局推薦的基本滿足測(cè)量要求的能力指數(shù)應(yīng)≥1.5，1.79>1.5，因此本測(cè)量方案基本滿足1級(jí)三針計(jì)量校準(zhǔn)的計(jì)量要求，可以開展1級(jí)三針的計(jì)量校準(zhǔn)活動(dòng)。

作者: 脾氣妹 時(shí)間: 2015-9-10 20:34

規(guī)矩灣錦苑發(fā)表于 2015-9-10 01:05
　　1被測(cè)對(duì)象：以名義直徑3mm的三針為例，計(jì)量要求允許尺寸偏差±0.5μm，控制限T=1μm。
　　2測(cè)量設(shè)備： ...

請(qǐng)問老師，測(cè)量重復(fù)性和立式光學(xué)計(jì)的分辨力引入的不確定度分量不用計(jì)算在內(nèi)嗎？

立式光學(xué)計(jì)的分辨力為1μm，按1/2=0.5μm來說，u=0.5/1.73==0.29μm，是很大的一個(gè)不確定度分量啊。

作者: 規(guī)矩灣錦苑 時(shí)間: 2015-9-10 21:12

脾氣妹發(fā)表于 2015-9-10 20:34
請(qǐng)問老師，測(cè)量重復(fù)性和立式光學(xué)計(jì)的分辨力引入的不確定度分量不用計(jì)算在內(nèi)嗎？

立式光學(xué)計(jì)的分辨力為1 ...

　　不確定度分量的分析既不能重復(fù)也不能遺漏，是否重復(fù)和遺漏用什么判定？那就是“測(cè)量模型”。輸出量的不確定度來自于輸入量的不確定度，一個(gè)輸入量必給測(cè)量結(jié)果引入一個(gè)不確定度分量，有多少輸入量就有多少不確定度分量，不能多也不能少。
　　三針直徑檢定的測(cè)量模型是D=L＋Δ，因此必有且僅有來自L和Δ兩個(gè)輸入量的不確定度分量。來自光學(xué)計(jì)讀數(shù)Δ的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量使用了示值允差0.2μm，uΔ=0.2μm/1.73=0.116μm，你所說的分辨力1μm不是分辨力而是分度值，分度值的影響應(yīng)包含在示值允差之內(nèi)，不可能大于允差，如果分辨力大于允差，這個(gè)儀器無論如何也沒有辦法檢定合格了。事實(shí)上分度值1μm時(shí)的分辨力為0.1μm，引入的不確定度分量0.058μm。
　　當(dāng)用不同的方法分析同一個(gè)輸入量給輸出量引入的不確定度大小不等時(shí)，為了測(cè)量工程的安全，應(yīng)該舍小取大，在0.116μm和0.058μm中就應(yīng)該選取0.116μm。當(dāng)然你還可以不惜成本，不怕麻煩，花錢、花時(shí)間、花精力做重復(fù)性實(shí)驗(yàn)得到Δ引入的另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量，再比較三者大小取其中最大值，你一定會(huì)發(fā)現(xiàn)仍然是光學(xué)計(jì)允差引入的分量0.116μm最大，Δ引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量仍然應(yīng)該是0.116μm。

作者: 脾氣妹 時(shí)間: 2015-9-12 17:46

規(guī)矩灣錦苑發(fā)表于 2015-9-10 21:12
　　不確定度分量的分析既不能重復(fù)也不能遺漏，是否重復(fù)和遺漏用什么判定？那就是“測(cè)量模型”。輸出量的 ...

謝謝老師指導(dǎo)，但是校準(zhǔn)三針直徑及其變動(dòng)量時(shí)好像要使用三等量塊。

作者: 脾氣妹 時(shí)間: 2015-9-12 23:54
本帖最后由脾氣妹于 2015-9-12 23:57 編輯

規(guī)矩灣錦苑發(fā)表于 2015-9-12 20:46
　　JJF1207的C.1指出1級(jí)三針直徑的測(cè)量不確定度不大于0.20μm（規(guī)范在U/T≤1/3中選擇了1/5），而尺寸10m ...

老師，根據(jù)您的測(cè)量模型D=L+△，要不要考慮重復(fù)性、溫度差、線膨脹系數(shù)差引入不不確定度分量呢？

作者: 規(guī)矩灣錦苑 時(shí)間: 2015-9-13 01:08

脾氣妹發(fā)表于 2015-9-12 23:54
老師，根據(jù)您的測(cè)量模型D=L+△，要不要考慮重復(fù)性、溫度差、線膨脹系數(shù)差引入不不確定度分量呢？ ...

A類評(píng)定是在某個(gè)輸入量的信息不掌握的情況下不得不為之的不確定度評(píng)定方法，L和△兩個(gè)輸入量的有關(guān)信息我們都知道，為什么還要進(jìn)行A類評(píng)定呢？B類評(píng)定足矣。

作者: 規(guī)矩灣錦苑 時(shí)間: 2015-9-13 12:14
　　溫度差、線膨脹系數(shù)差都可能給L和△兩個(gè)輸入量引入不確定度分量（不確定度分量的子項(xiàng)），但溫度差、線膨脹系數(shù)差引入不確定度分量子項(xiàng)與輸入量的大小密切相關(guān)。溫度差和線膨脹系數(shù)差很小，特別是線脹系數(shù)是10的(-6)次方，1000mm每差1℃才變化0.01mm，三針直徑一般小于10mm，△的值更是小于1mm，溫度差、線膨脹系數(shù)差給L和△引入不確定度分量子項(xiàng)微乎其微，還有必要考慮嗎？

作者: tplink 時(shí)間: 2015-9-14 14:17
插個(gè)樓請(qǐng)教一下：
“JJF1207—2008要求1級(jí)三針的允差為±0.5μm.根據(jù)三分之一原則，U≥1/3*T”
這里面T是取0.5？還是1？依據(jù)或者出處在哪里呢？謝謝。

作者: 規(guī)矩灣錦苑 時(shí)間: 2015-9-14 15:18

tplink 發(fā)表于 2015-9-14 14:17
插個(gè)樓請(qǐng)教一下：
“JJF1207—2008要求1級(jí)三針的允差為±0.5μm.根據(jù)三分之一原則，U≥1/3*T”
這里面T是取 ...

　　U/T≤1/3是三分之一原則的基本表達(dá)式，≤1/3是不大于1/3，不是等于1/3，一般情況下取1/3～1/10。被測(cè)對(duì)象風(fēng)險(xiǎn)越大越趨向1/10，風(fēng)險(xiǎn)越小越趨向1/3。因?yàn)闄z定/校準(zhǔn)活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)大于一般測(cè)量過程，因此JJF1094取了適當(dāng)趨向1/10的1/6。根據(jù)MPEV=T/2，推導(dǎo)出了U/MPEV≤1/3的判別式。
　　其實(shí)U/MPEV≤1/3就是三分之一原則“U/T≤1/3，一般情況下取1/3～1/10”在檢定/校準(zhǔn)領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用的案例，也是1/3原則在實(shí)際應(yīng)用中的一個(gè)“原則”，適用于絕大多數(shù)檢定/校準(zhǔn)，但也并非絕對(duì)如此。例如壓力表檢定風(fēng)險(xiǎn)更大，取了1/8，換算成MPEV就是1/4，量塊檢定風(fēng)險(xiǎn)較小，就取了1/4，換算成MPEV好不確定度就是1/2。
　　三針的檢定也是風(fēng)險(xiǎn)較小的測(cè)量過程，與量塊檢定一樣取了1/4或1/5，因此還是要用三分之一原則的基本表達(dá)式來判定，即在U/T≤1/3的基礎(chǔ)上取1/4或1/5，判別式變?yōu)閁/T≤1/4或U/T≤1/5。對(duì)于三針直徑的允差±0.5μm，T＝1μm，T/5=0.20μm，所以校準(zhǔn)規(guī)范JJF1207的C.1條規(guī)定三針直徑校準(zhǔn)方法的測(cè)量不確定度不得大于0.20μm。

作者: tplink 時(shí)間: 2015-9-15 11:40

規(guī)矩灣錦苑發(fā)表于 2015-9-14 15:18
　　U/T≤1/3是三分之一原則的基本表達(dá)式，≤1/3是不大于1/3，不是等于1/3，一般情況下取1/3～1/10。被測(cè) ...

學(xué)習(xí)了，感謝！

作者: 暴風(fēng)霜 時(shí)間: 2015-9-15 14:02
這位版主兼老師真是大拿啊，膜拜

作者: yangzhaosheng 時(shí)間: 2015-9-28 15:35

暴風(fēng)霜發(fā)表于 2015-9-15 14:02
這位版主兼老師真是大拿啊，膜拜

七年前我就膜拜上他了

作者: 岸巖 時(shí)間: 2015-10-24 11:29

規(guī)矩灣錦苑發(fā)表于 2015-9-12 20:46
　　JJF1207的C.1指出1級(jí)三針直徑的測(cè)量不確定度不大于0.20μm（規(guī)范在U/T≤1/3中選擇了1/5），而尺寸10m ...

剛?cè)腴T，發(fā)表點(diǎn)個(gè)人看法，不對(duì)請(qǐng)老師指正：
JJF1207 附錄D的測(cè)量模型是否應(yīng)為 D=L？因?yàn)殚_頭已經(jīng)說明使用測(cè)長(zhǎng)機(jī)直接測(cè)量，所以后面展開都沒有討論δ的分量。
只是規(guī)范后面說到測(cè)長(zhǎng)機(jī)的最大允許誤差0.12μm，什么型號(hào)、品牌的測(cè)長(zhǎng)機(jī)能達(dá)到這個(gè)準(zhǔn)確度呢？
另外，上述老師討論的不確定度評(píng)定中使用的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器為立式光學(xué)計(jì)、量塊，是比對(duì)法測(cè)量。我個(gè)人的疑問是在實(shí)際測(cè)量一些被測(cè)直徑為0.118mm、0.142mm、、等小尺寸的三針時(shí)，有對(duì)應(yīng)尺寸的標(biāo)準(zhǔn)量塊做比對(duì)嗎？是否有專門用來校準(zhǔn)三針的專用量塊？
謝謝！

作者: 規(guī)矩灣錦苑 時(shí)間: 2015-10-24 13:00

岸巖發(fā)表于 2015-10-24 11:29
剛?cè)腴T，發(fā)表點(diǎn)個(gè)人看法，不對(duì)請(qǐng)老師指正：
JJF1207 附錄D的測(cè)量模型是否應(yīng)為 D=L？因?yàn)殚_頭已經(jīng)說 ...

　　你說的非常對(duì)，這也是JJF1207不確定度評(píng)定報(bào)告的不足之一。前面給了測(cè)量模型D=L＋δ，包含有兩個(gè)輸入量，后面卻置給出的測(cè)量模型于不顧，對(duì)輸入量δ引入的不確定度分量只字不提，這是典型違背不確定度分量分析要做到“既不重復(fù)也不遺漏”原則的案例。
　　既然δ是測(cè)量Ｌ時(shí)的誤差，就應(yīng)該確定誤差δ的大小，進(jìn)一步評(píng)估δ引入的不確定度分量。其實(shí)δ無非是檢定過程中的“人機(jī)料法環(huán)”造成，因?yàn)槿槼叽缧。h(huán)境得到控制，三針與量塊溫差及線脹系數(shù)差也很小，引起的誤差δ就很小可忽略不計(jì)。但因測(cè)量模型有輸入量δ，不確定度評(píng)定就必須有這段文字。若不想寫這段話，測(cè)量模型就應(yīng)該如你所說寫為：D=L。
　　校準(zhǔn)規(guī)范的不確定度評(píng)定示例第二個(gè)不足就是沒給出“已知條件”。不確定度評(píng)定是用信息估計(jì)被測(cè)量真值所在區(qū)間的半寬，“有用信息”至關(guān)重要。不確定度評(píng)定報(bào)告第一條就該用“概述”為標(biāo)題給出所有有關(guān)被測(cè)量、所用測(cè)量設(shè)備（檢定/校準(zhǔn)為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)）、環(huán)境條件、測(cè)量原理等“有用信息”。正如你所說，測(cè)長(zhǎng)機(jī)的型號(hào)、品牌、測(cè)量范圍和允差都沒給出，在評(píng)定中說測(cè)長(zhǎng)機(jī)最大允許誤差0.12μm就成了無根之水。
　　還有個(gè)問題不知你發(fā)現(xiàn)沒有，附錄C.1規(guī)定三針直徑測(cè)得值不確定度0級(jí)為≤0.12μm，1級(jí)為≤0.2μm，評(píng)定結(jié)果U=0.21μm>0.2μm，這種檢定方法還能值得我們采信嗎？問題在哪？問題仍在不確定度評(píng)定報(bào)告。測(cè)量模型D=L＋δ，L是什么？L是在計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（儀器）上讀得的值，不是在三針上讀得的量值，憑什么重復(fù)性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行A類評(píng)定？有關(guān)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的有用信息我們完全可以通過有關(guān)儀器、量塊的檢定規(guī)程查到，一個(gè)B類評(píng)定可解決的問題，為什么花錢、換時(shí)間、花精力去干重復(fù)試驗(yàn)的傻事？這個(gè)A類評(píng)定與后面的B類評(píng)定是同一個(gè)輸入量L引入，這也是典型的分量分析“重復(fù)”，兩者之中我們只能取其一。
　　最后是關(guān)于有沒有0.118mm、0.142mm等小尺寸量塊的問題，可以說沒有。怎么辦呢？JJF1207的6.3.2.3條第二自然段以下內(nèi)容做了詳細(xì)回答：將三針直徑“與適當(dāng)?shù)牧繅K組合”，“再用與組合尺寸接近的量塊進(jìn)行比較”，該條款還給出了實(shí)例，應(yīng)該是說得很清楚，我就不重復(fù)說了。

作者: lqxiaocat綠葉 時(shí)間: 2024-3-21 14:22
新手，真是個(gè)好貼，頂頂頂

作者: gyblxfy 時(shí)間: 2024-3-27 16:24
謝謝分享，認(rèn)真學(xué)習(xí)一下。

作者: lqxiaocat綠葉 時(shí)間: 2024-4-3 14:22
先收藏了，謝謝樓主

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