| 标准编号 | JJF 1280-2011 (JJF1280-2011) | | 中文名称 | 容栅数显标尺校准规范 | | 英文名称 | Calibration Specification for Capacitive Digital Scale Units | | 行业 | 计量行业标准 | | 中标分类 | A52 | | 国际标准分类 | 17.040 | | 字数估计 | 15,127 | | 发布日期 | 2011-04-12 | | 实施日期 | 2011-07-12 | | 引用标准 | JJF 1001-1998; JJF 1059-1999; JJF 1094-2002; GB/T 22518-2008 | | 标准依据 | 国家质检总局公告2011年第58号; | | 发布机构 | 国家质量监督检验检疫总局 | | 范围 | 本规范适用于分辨力为0.005mm、0.01mm, 测盘范围((0～2 000)mm各种规格的容栅数显标尺的校准。 | JJF 1280-2011: 容栅数显标尺校准规范
中华人民共和国国家计量技术规范
容栅数显标尺校准规范
2011-04-12发布
2011-07-12实施
国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布
容栅数显标尺校准规范
forCapacitiveDig
本规范经国家质量监督检验检疫总局于2011年4月12日批准,并自
2011年7月12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:广西壮族自治区计量检测研究院
桂林量具刃具有限责任公司
桂林广陆数字测控股份有限公司
参加起草单位:桂林市计量测试研究所
本规范委托全国几何量工程参量计量技术委员会负责解释
本规范主要起草人:
全贻智 (广西壮族自治区计量检测研究院)
张长水 (广西壮族自治区计量检测研究院)
李 英 (广西壮族自治区计量检测研究院)
赵伟荣 (桂林量具刃具有限责任公司)
李海平 (桂林广陆数字测控股份有限公司)
参加起草人:
陶 杰 (桂林市计量测试研究所)
目 录
1 范围 (1)
2 引用文献 (1)
3 概述 (1)
4 计量特性 (2)
4.1 示值误差 (2)
4.2 示值变动性 (2)
4.3 漂移 (2)
5 校准条件 (2)
5.1 环境条件 (2)
5.2 主要校准设备 (3)
6 校准项目和校准方法 (3)
6.1 示值误差 (3)
6.2 示值变动性 (5)
6.3 漂移 (5)
7 校准结果表达 (5)
8 复校时间间隔 (5)
附录A 容栅数显标尺示值误差测量结果不确定度评定之一 (专用测量装置测
量法) (6)
附录B 容栅数显标尺示值误差测量结果不确定度评定之二 (量块测量法) (8)
附录C 校准证书内容 (10)
容栅数显标尺校准规范
1 范围
本规范适用于分辨力为0.005mm、0.01mm,测量范围 (0~2000)mm各种规
格的容栅数显标尺的校准。
2 引用文献
本规范引用下列文献:
JJF1001-1998 通用计量术语及定义
JJF1059-1999 测量不确定度评定与表示
JJF1094-2002 测量仪器特性评定
GB/T 22518-2008 容栅数显标尺
使用本规范时,应注意使用上述引用文献的现行有效版本。
3 概述
容栅数显标尺由容栅主尺和装配有容栅数显单元的游框组成,是用于测量线性位移
的一种测量器具。其外形结构示意图见图1和图2。
图1 非封闭式容栅数显标尺
1-安装板;2-支架;3-主尺;4-游框;5-功能键;6-显示屏
图2 封闭式容栅数显标尺
1-主尺;2-游框;3-罩壳;4-支架;5-显示仪表;
6-显示屏;7-功能键;8-电缆线
4 计量特性
4.1 示值误差
最大允许误差见表1。
4.2 示值变动性
示值变动性要求见表1。
4.3 漂移
漂移要求见表1。
表1 容栅数显标尺的计量特性
计量特性
分辨力
0.01mm 0.005mm
最大允许误差 0.02mm+5×10-5L 0.015mm+5×10-5L
示值变动性 ≤0.01mm ≤0.005mm
漂移 ≤0.01mm/h ≤0.005mm/h
注:L为测量行程。
注:校准工作不判断合格与否,上述计量特性仅供参考。
5 校准条件
5.1 环境条件
校准时的室内温度与平衡温度的时间应符合表2规定,室内相对湿度不大于70%。
表2 室内温度与平衡温度的时间
测量上限S/mm 室温/℃ 平衡温度时间/h
S≤300 20±5 ≥1
300< S≤2000 20±3 ≥2
5.2 主要校准设备
主要校准设备见表3。
表3 主要校准设备
序号 校准项目 校准设备名称 技术指标
1 示值误差
2 示值变动性
专用测量装置或量块
专用测量装置:
U≤0.003mm+10-5L,k=2
量块:5等
3 漂移 - -
注:L为测量行程。
6 校准项目和校准方法
校准项目见表3。
首先检查外观和各部分相互作用,游框的行程应大于测量上限10mm,确定没有
影响校准计量特性的因素后再进行校准。
6.1 示值误差
容栅数显标尺示值误差采用专用测量装置测量,测量上限不大于1000mm的非封
闭式容栅数显标尺示值误差也可以采用量块测量。若对两测量结果有争议,采用专用测
量装置测量法的测量结果。
6.1.1 专用测量装置测量法
专用测量装置结构原理示意见图3。该测量装置的标准器可以是激光干涉仪、光栅
尺或线纹尺。
测量时首先将容栅数显标尺安装在专用测量装置的夹具上,游框与拖板上的连接板
固紧,调整容栅数显标尺的轴线与拖板移动方向相平行并尽量靠近标准器测量轴线,以
减少阿贝误差的影响。
图3 专用测量装置
1-三角锥镜;2-干涉镜;3-激光干涉仪;4-主尺;5-游框;
6-连接板;7-拖板;8-导轨;9-底座;10-支座
在起始测量位置将容栅数显标尺和专用测量装置标准器示值置零,接着移动拖板,
使容栅数显标尺游框移动,按规定的测量间隔进行测量读数。对于测量上限不大于
300mm的容栅数显标尺,测量点不少于近似均匀分布的8个点;对于测量上限大于
300mm小于等于1000mm的容栅数显标尺,测量点不少于近似均匀分布的10个点;
对于测量上限大于1000mm的容栅数显标尺,测量点不少于近似均匀分布的20个点。
还应对量程范围内包含容栅数显标尺主栅一个节距近似均匀分布的5个点进行测量。
需要注意的是,在整个测量过程中,中途不得改变拖板的移动方向,也不可以对容
栅数显标尺和专用测量装置进行调整。各测量点的示值误差e按式 (1)计算:
e=l-ls (1)
式中:l---容栅数显标尺的示值;
ls---专用测量装置的示值。
取容栅数显标尺量程范围内各测量点示值误差的最大值与最小值之差作为该容栅数
显标尺的示值误差测量结果。
6.1.2 量块测量法
测量上限不大于1000mm的非封闭式容栅数显标尺示值误差也可以采用5等量块
配合测量夹具进行测量 (见图4或图5),测量夹具的测砧固定在主尺上,测量板固定
在游框安装板上。以上两种测量夹具的区别为测量板的球测头位置不同,可任选其中一
种。测量时,首先移动游框使测量板的球测头与测砧测量面接触,显示屏读数 “置零”。
然后移动游框,在球测头和测砧测量面间放置相应尺寸的量块进行接触测量,从显示屏
读出示值。每个测量点容栅数显标尺示值与量块实际尺寸之差即为该测量点的示值误
差,取量程范围内各测量点示值误差的最大值与最小值之差作为该容栅数显标尺的示值
误差测量结果。测量点的选择参照6.1.1的规定。
注:测量夹具的测砧测量面平面度与表面粗糙度应符合5等量块的要求;测砧安装时,测砧测
量面与容栅数显标尺导向面的垂直度不大于10′。
测量上限不大于400mm 时,容栅数显标尺一般采用卧式测量,测量上限大于
400mm小于等于1000mm时可以采用立式测量。
图4 量块测量法 (1)
1-测砧;2-球测头;3-测量板;4,5-螺钉
图5 量块测量法 (2)
1-测砧;2-球测头;3-测量板;4,5-螺钉
6.2 示值变动性
容栅数显标尺示值变动性应在其量程范围内的始、中、末三个位置附近进行校准,
每个位置重复测量5次,5次测量值中的最大值与最小值之差为该校准点的示值变动
性,取始、中、末三个位置示值变动性中的最大值为容栅数显标尺的示值变动性。
6.3 漂移
将容栅数显标尺的游框置于工作行程的任意位置上,观察容栅数显标尺示值在1h
内的变化。
7 校准结果表达
经校准的容栅数显标尺,出具校准证书。校准证书应给出校准项目的测量结果及示
值误差测量结果的扩展不确定度。
8 复校时间间隔
容栅数显标尺的复校时间间隔,根据使用情况由用户自行确定,建议不超过1年。
附录A
容栅数显标尺示值误差测量结果不确定度评定之一
(专用测量装置测量法)
A.1 测量方法
依据本校准规范,用专用测量装置 (本实例采用激光干涉仪作为标准器)对分辨力
为0.005mm、测量上限为300mm的容栅数显标尺示值误差进行测量,对示值误差测
量结果进行不确定度评定。
A.2 数学模型
各测量点示值误差的数学模型为:
e=l-ls (A.1)
式中:e---容栅数显标尺的示值误差;
l---容栅数显标尺的示值 (20℃条件下);
ls---激光干涉仪的示值 (20℃条件下)。
A.3 方差和灵敏系数
方差:uc2=u2(e)=c12·u2(l)+c22·u2(ls) (A.2)
灵敏系数:c1=∂e/∂l=1;c2=∂e/∂ls=-1
A.4 各项标准不确定度
A.4.1 容栅数显标尺示值变动性 (Δl)引入的不确定度u(Δl)
示值变动性 (Δl)服从均匀分布,对校准过程影响两次,引入的标准不确定度为:
u(Δl)= 2×
(0.5×Δl)
= 2×
(0.5×0.005mm)
=0.0022mm
A.4.2 专用测量装置引入的不确定度u(Δls)
专用测量装置的扩展不确定度:
U ≤0.003mm+10-5L,k=2
测量上限L为300mm时,U=6μm,k=2,则:
u(Δls)=Uk=
6μm
2 =3μm
由于测量时激光干涉仪可以对温度和线膨胀系数的影响进行自动修正,由此引入的
不确定度可忽略不计。
A.5 各项不确定度分量一览表
将上述分析计算列入表A.1中。
表A.1 分辨力0.005mm、测量上限为300mm的容栅数显标尺
不确定度来源 标准不确定度u(xi) 灵敏系数ci
不确定度分量
|ci|·u(xi)
容栅数显标尺示值变
动性Δl
u(Δl)=0.0022mm 1 2.2μm
专用测量装置的测量
不确定度U
u(Δls)=3μm -1 3μm
A.6 合成标准不确定度uc和扩展不确定度U
uc=u(e)= u2(Δl)+u2(Δls)
分辨力为0.005mm、测量上限为300mm时:
uc=u(e)= 2.22+32μm=3.7μm
U=k·uc,取包含因子k=2,则:
U=2×3.7μm=7.4μm≈0.008mm
同理评定,分辨力为0.01mm、测量上限为2000mm的容栅数显标尺示值误差测
量不确定度U=0.026mm,包含因子k=2。
附录B
容栅数显标尺示值误差测量结果不确定度评定之二
(量块测量法)
B.1 测量方法
依据本校准规范,用5等量块对分辨力为0.005mm、测量上限为300mm的容栅
数显标尺示值误差进行测量,对示值误差测量结果进行不确定度评定。
B.2 数学模型
各测量点示值误差的数学模型为式 (1),考虑测量时测量不确定度因素的影响,式
(1)变换为:
式中:e---容栅数显标尺的示值误差;
l---容栅数显标尺的示值 (20℃条件下);
ls---5等量块尺寸的实际值 (20℃条件下);
L---校准点名义尺寸;
δt---容栅数显标尺和量块的温度差;
Δt---容栅数显标尺和量块平均温度对20℃的差;
δα---容栅数显标尺和量块的线膨胀系数差。
B.3 方差和灵敏系数
方差:uc2=u2(e)=c12·u2(l)+c22·u2(ls)+c32·u2(δt)+c42·u2(δα) (B.2)
灵敏系数:c1=∂e/∂l=1; c2=∂e/∂ls=-1;
B.4 各项标准不确定度
B.4.1 容栅数显标尺示值变动性 (Δl)引入的不确定度u(Δl)
示值变动性 (Δl)服从均匀分布,对校准过程影响两次,引入的标准不确定度为:
u(Δl)= 2×
(0.5×Δl)
= 2×
(0.5×0.005mm)
=0.0022mm
B.4.2 5等量块引入的不确定度u(Δls)
300mm5等量块的测量不确定度U=2μm,k=2.58,近似认为对校准过程影响
两次,则:
u(Δls)= 2×Uk= 2×
2μm
2.58=1.1μm
B.4.3 容栅数显标尺和量块的温度差δt引入的不确定度u(δt)
两者在 (20±5)℃条件下等温不少于1h,估计两者的温度差δt应在±1.5℃范围
内,服从均匀分布,得到:
u(δt)=δt
=1.5℃
=0.87℃
B.4.4 容栅数显标尺和量块线膨胀系数差 (δα)引入的不确定度u(δα)
容栅数显标尺和量块的线膨胀系数为 (11.5±1)×10-6℃-1,故两者的膨胀系数差
δα为±2×10-6℃-1,服从三角形分布,得到:
u(δα)=δα
=2×10
-6℃-1
=0.82×10-6℃-1
B.5 各项不确定度分量一览表
将上述分析计算列入表B.1中。
表B.1 分辨力0.005mm、测量上限为300mm的容栅数显标尺
不确定度来源 标准不确定度u(xi) 灵敏系数ci
不确定度分量
ci ·u(xi)
容栅数显标尺的示值
变动性Δl
u(Δl)=0.0022mm 1 2.2μm
量块的测量不确定
度U
u(Δls)=1.1μm -1 1.1μm
容栅数显标尺和量块
的温度差δt
容栅数显标尺和量块
的线膨胀系数差δα
u(δα)=0.82×10-6℃-1 L·Δt=1500mm·℃ 1.2μm
B.6 合成标准不确定度uc和扩展不确定度U
uc=u(e)= u2(Δl)+u2(Δls)+......
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