直角尺外角垂直度的测量不确定度评定

0 引言

     直角尺是检验和划线工作中常用的量具，直角 尺长边的左、右面都是工作面，长边左面和短边下 面组成 90° 外角，长边右面和短边上面构成 90° 内 角。在轨距尺检定器、支距尺检定器等一些铁专标 准器的测量中，直角尺起着判断测量块与基准面是 否垂直的作用。对直角尺外角垂直度检定方法的不 同，其不确定度的评定方法也不尽相同。 

1 数学模型

 根据J JG 7—2004 《 直角尺》，通过间隙法测量 直角尺外角垂直度，在被检直角尺的测量面与花岗 石方尺的测量面之间塞 4 等量块，在全部受检范围 内，可塞入量块尺寸的最大差值即为被检直角尺的 垂直度偏差 。测量直角尺垂直度偏差时，通过与标 准直角尺比较测量得到

 A=△L-δ+a ， （ 1 ）

 式（ 1 ）中， A 为被测直角尺垂直度偏差， μm ； △L 为 可塞入量块尺寸差值， μm ； δ 为标准直角尺垂直度 偏差， μm ； a 为被测直角尺与标准直角尺差值，μ m。

 2 输入量的标准不确定度评定 

2.1 量块的不确定度 u （ △L ） 

2.1.1  4 等标准量块中心长度引起的标准不确定度 分量 u （ 1 ） 

根据J JG 146—2003 《 量块》，选用的 4 等量块 测量扩展不确定度 U= （ 0.20 +2×10 -6 l n ） μm ，包含因 子k =2.7。所 以 1 mm （ l n =1 mm ） 的 4 等量块扩展 不确定度 U=0.22 μm ，有效自由度 v 1 =50 ，由于示 值误差是 2 块标准量块中心长度之差，故  

2.1.2 4 等量块长度变动量引起的标准不确定度 分量 u （ 2 ） 

实际操作中，量块长度的变动量使被测直角尺 和标准直角尺间隙不准，由于 2 块量块长度变动量 的作用，此项差值不准的最极端情况为 1 个长度变 动量。根据 4 等量块证书的数据，其长度变动量不 大于 0.31 μm ，该变动量在半宽为 a=0.31 μm 的区 间内均匀分布，且具有较高的置信概率，所以  

2.1.3 量块引起的合成不确定度 u （ △L ）

     量块引起的合成不确定度 u （ △L ）为 

 2.2 标准直角尺的标准不确定度 u （ δ ） 

2.2.1 标准直角尺角值的标准不确定度分量 u （ 3 ） 

根据国家计量院检定 00 级标准直角尺证书中的数 据，确定标准直角尺角值的标准不确定度分量 u （ 3 ）。 

长边尺寸 L∧ 300 mm 时， U=0.4 μm ， v=12 ， 查表得 t 0.95 （ 12 ） =2.179 ，则 

u （ 3 ） =0.4/2.179≈0.18 （ μm ） 。 

长边尺寸 L 为 300 ～500 mm 时， U =0.5 μm ， v=20 ，查表得 t 0.95 （ 20 ） =2.086 ，则