校准厚度片测量不确定度评定

　　覆层测厚仪是用来检测覆层厚度的一种仪器,通常需要用校准厚度片(以下简称校准片)对仪器进行校验,用于校验覆层测厚仪的校准片厚度一般为5~1000μm。按照JJG 818-20055磁性、电涡流式覆层厚度测量仪6对校准片进行校准的规定:/用数显电感式测微仪(选择1N测力的测头)和三等量块,在平面工作台(平面度≤1μm,许凸不许凹)上用直接法或比较法测量0。不同的电感测微仪有不同的量程档,以中原量仪生产的DGS-6C电感测微仪为例,其中有±10,±100,±1000μm三档;另一方面,根据档位和量块的规格,不同厚度的校准片要采用不同的测量方法。当校准片实际厚度小于110μm时采用直接法进行测量,当实际厚度大于110μm时采用比较法进行测量。本文分别对使用这两种方法所得出的测量结果的不确定度进行评定。

　　1 测量不确定度的来源分析

　　采用直接法进行测量,其不确定度来源主要有:

　　1)数显式电感测微仪的示值误差所引入的不确定度分量u1;

　　2)温度对校准片的影响所引入的不确定度分量u2;

　　3)重复测量所引入的不确定度分量u3;

　　4)校准片和平面工作台接触所引入的不确定度分量u4。

　　采用比较法测量,其不确定度来源除包括直接法测量所对应的分量外,还增加了以下几个分量:

　　5)标准量块中心长度所引入的不确定度分量u5;

　　6)由于标准量块和平面工作台接触引入的不确定度分量u6;

　　7)标准量块和被测校准片的线膨胀系数不同所引入的不确定度分量u7;

　　8)标准量块测点位置引入的不确定度分量u8。

　　2 测量不确定度的评定

　　校准片的厚度不同,采用的测量方法亦不同,本文分别对直接法和比较法进行测量不确定度评定。

　　2.1 直接法测量的不确定度评定

　　用±10μm档对厚度10μm的校准片进行直接测量,用±100μm档对厚度50, 100μm的校准片直接测量,根据直接法测量的不确定度来源分析,各不确定度分量的评定如下:

　　1)数显式电感测微仪的示值误差所引入的测量不确定度分量u1

　　根据产品说明书, DGS-6C电感测微仪±10μm档的示值误差为±0.05μm,±100μm档的示值误差为±0.5μm,假设其在这两个范围内均服从均匀分布,则由仪器本身引入标准不确定度

　　估计u1的相对标准不确定度为20%,则

　　2)温度对校准片的影响所引入的不确定度分量u2

　　测量时温度偏离20°C,假设测量温度在(20±2)°C范围内服从等概率分布,则由温度变化引入的标准不确定度u(Δt)=。由于线膨胀系数差α=3.2x10^-5/°C,Δh=hαΔt (h为校准片在20°C的实际厚度值,下同)。则