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叶受挫rr-zrZTF中华人民共和国国家计量技术规范JJF1423-2013π尺校准规范CalibrationSpecificationforPiTapes2013-07-04发布2013-10-04实施惫'国家质量监督检验检夜总局发布,JJF1423-2013π尺校准规范飞-o-o-0.。.。.Jq3叩〉咽且4…4…GLUUG啤UGMU…F…OEJHGJur-o-o-o-o-O飞CalibrationSpecificationforPiTapes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:河北省计量科学研究所辽宁省计量科学研究院参加起草单位:北京市计量检测科学研究院成都市精博直径精密测量研究所沈阳佳字工具有限公司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,JJF1423-2013本规范主要起草人:高同山(河北省计量科学研究所)王少平(河北省计量科学研究所)于徊清(辽宁省计量科学研究院)张锐(河北省计量科学研究所)参加起草人:崔莓(北京市计量检测科学研究院)于波(成都市精博直径精密测量研究所)赵霞(沈阳佳字工具有限公司),JJF1423-2013目录E11122222222333335568UU例例一那一原定定评评度度定定确确不不量量测测的的差差误误值值例示示示径径算直直式计尺尺格·………………………………力ππ页…黠度……………………………紧量量内…差厚合……………法…………张测测及…度和重差HHHH…方…………的仪尺容…宽差的误差……川…准……法…时涉卷内…和偏尺隔误……件备校……表隔准干钢书…度度主闰值…件条设和目法的间校光准证…件…性宽厚与的示件条力用目项方果司尺激标准…文…特记带尺尺径条境紧准项准准结附π用用校…围用述量标尺副副直准环张校准校校准校ABCD言范引概计12345校123校12校复录录录录引1234444ιι51tt6ιι78附附附附I,JJF1423-2013引JJF1071-2010((国家计量校准规范编写规则》、JJF1059.1-2012((测量不确定度评定与表示》共同构成支撑校准规范制订工作的基础性系列规范。本规范为首次发布。E,-主JJF1423-2013π尺校准规范1范围本规范适用于分度值为0.01mm,0.02mm,0.05mm，直径测量范围为9mm---16m的π尺的校准。251用文件JJG4-1999钢卷尺JJG741一2005标准钢卷尺凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注目期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单〉适用于本规范。3概述π尺主要由一条弹性钢带构成，其两端分别为主尺和副尺，π尺主要用于测量圆形工件的直径。π尺按结构不同分为条式、穿孔式和卷尺式三种型式，其外形见图1、图2、图3。图1条式1一副尺2一尺带3一主尺23图2穿孔式1一副尺2一尺带3一主尺1'JJF1423-2013日~二-6~\\4计量特性4.14.24.2.14.2.24.34.44.5500~D11001100~D21002100~D30003000~D37503750~D50005000~D16000图3卷尺式1一副尺2一尺带3一主尺4一尺盒0.01,0.02注z以上指标不是用于合格性判别，仅供参考。5校准条件5.1环境条件校准室温度(20士5)OC，相对湿度z不大于70%。2士0.06士0.08士O.10士O.15士0.20相对误差z士0.005%,JJF1423-20135.2张紧力条件张紧力应符合说明书中的规定，对于说明书中无规定的，可以通过计算确定。其最大允许误差为+0.5N。常见π尺张紧力的计算见附录A。5.3校准用设备校准用主要设备见表2。推荐使用表2所列测量设备，允许使用满足测量不确定度要求的其他设备。6校准项目和校准方法校准前，π尺和校准用器具等温平衡时间不少于4h。首先检查外观和各部分的相互作用，确定没有影响校准计量特性的因素后再进行校准。6.1校准项目校准项目见表2。表2校准项目和技准用设备序号校准项目设备名称及计量特性1标记宽度及宽度差读数显微镜，MPEV:10μm2尺带厚度偏差和厚度差数显千分尺，MPE:士2μm3副尺与主尺的重合度工具显微镜，MPEV:3μm4副尺的问隔误差万能工具显微镜，MPE:1μm+10-SL激光干涉仪，MPE:士(0.03μm+l.5X10-SL)5直径示值误差标准钢卷尺，U=(5μm+5X10-SL)，k=2读数显微镜，MPEV:10μm重锤，MPE:士0.5N6.2校准方法6.2.1标记宽度和宽度差用读数显微镜测量。主尺和副尺的标记至少各抽测三条，测量抽测的每条标记的宽度值，作为该位置标记宽度测量结果;主尺的标记宽度差以被测标记中的最大值与最小值之差确定，副尺的标记宽度差以被测标记中的最大值与最小值之差确定。注z标记宽度和宽度差仅在首次校准时测量。6.2.2尺带厚度偏差和厚度差尺带厚度偏差和厚度差用数显千分尺测量。在π尺尺带全长范围内测量不少于均匀分布的三个位置，按式(1)计算各位置的平均值h，取h为尺带厚度值，尺带厚度值与尺带厚度标称值之差即为尺带厚度偏差;各位置中的最大值与最小值之差即为尺带厚度差。3'式中zh一一尺带的厚度值，mm;JJF1423-20132:hih=i三L一hi-尺带第i位置的厚度测量值，mm;n一一测量位置的个数。6.2.3副尺与主尺的重合度(1)目力观察。使副尺的零标记与主尺某一标记对齐后，观察其尾标记与主尺的相应标记是否重合，其差值即为重合度。有争议时用工具显微镜测量。测量副尺上零标记与尾标记间的距离和主尺上分别与副尺的零标记和尾标记相对应的标记间的距离，两者之差的绝对值即为重合度。6.2.4副尺的间隔误差用工具显微镜在π尺的副尺标记范围内不少于均匀分布的三段进行测量，如副尺标记范围为14.137mm，分别测量(O~4.241)mm，(O~8.482)mm，(O~14.137)mm段。各测量段的问隔误差以标称间隔与实际间隔之差确定。注:副尺的问隔误差仅在首次校准时测量。6.2.5直径示值误差校准时，在π尺的主尺标记范围内不少于均匀分布的三段进行测量。6.2.5.1用激光干涉仪测量用压紧装置将被校π尺紧固在测量平台上，在被校π尺的另一端施加规定的张紧力。调整π尺与激光干涉仪光路平行，用瞄准显微镜瞄准π尺的零值标记，激光干涉仪清零，然后用瞄准显微镜分别对所要求测量的各标记进行瞄准定位，由干涉仪测量零值标记至各被测标记之间的长度，测完各测量位置后，激光干涉仪应回零，回零误差不大于5μm。6.2.5.2与标准钢卷尺进行比较测量当标准钢卷尺具有对应校准点的修正值时，可以使用标准钢卷尺测量。用压紧装置将被校π尺与标准钢卷尺紧固在测量平台上，分别在被校π尺与标准钢卷尺的另一端施加各自规定的张紧力。测量时，调整测量平台上的调零机构，使被校π尺的零值标记与标准钢卷尺的零值标记对齐，然后用读数显微镜分别瞄准被校π尺和标准钢卷尺上的相应标记进行读数。6.2.5.3π尺直径值的计算π尺直径值的计算见式(2)、式(3):D外=L;/π-h(2)D内=L;/π+h(3)式中zD外一一外径实测值，mm;4,JJF1423-2013D内一一一内径实测值，mm;h一一尺带的厚度值，mm;Li-被校点的长度实测值，mm;π一一-3.1415927。6.2.5.4π尺直径示值误差的计算π尺直径示值误差的计算见式(4):式中zA一一π尺的示值误差，mm;D。一一π尺被校点的值，mm;.1=Do-DiDi一一π尺被校点的直径实测值，mm。(4)当π尺的长度大于检测台的长度时，可分段检测，用各段的实际长度之和计算示值误差。直径示值误差也可以用满足测量不确定度要求的其他方法测量。7校准结果的表达校准后的π尺，出具校准证书。校准证书应给出校准结果及示值误差的测量不确定度。8复校时间间隔由于复校时间间隔的长短是由π尺的使用情况、使用者、π尺本身质量等诸因素所决定的，因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。建议复校间隔一般不超过1年。5,JJF1423-2013附录Aπ尺校准时的张紧力计算示例A.1π尺校准时张紧力的计算π尺使用时的工作拉力在使用说明书中已给定。用π尺测量圆柱体时所施加的工作拉力可使尺带产生一个变形量..11，在平台上校准π尺时所施加的张紧力也使尺带产生一个变形量岛，校准时测量力的选择保证两种情形下的变形量相等，从而计算得到在平台上测量π尺时所施加的张紧力。用π尺测量圆柱体时尺带的变形量见式(A.1):..11=DF(1-1/ef)/(EAf)式中z..11一一变形量，mm;D一一π尺示值，mm;F一一工作拉力，N;f一一π尺测量圆柱体时的摩擦系数;A一一π尺截面积，mm2;E一一弹性模量，N/mm2。π尺在平台上测量时所施加的张紧力使尺带产生的变形量见式(A.2):式中z..12一一变形量，mm;Fo一一校准时的张紧力，N。使..11=岛，得到z..12=πDFo/(EA)Fo=F(1-1/eπf)/(πf)令c=(1-1/e寰。/(πf)，则式(A.3)变为Fo=cF张紧力计算时常用的C值见表A.1。A.2π尺校准时张紧力的典型计算(A.1)(A.2)(A.3)(A.4)当π尺的工作拉力规定为20N、摩擦系数为o.15时，π尺的张紧力通过式(A.3)计算得zFo=15.9N表A.l张紧力计算时常用的c值fco.100.8580.150.7976,JJF1423-2013表A.l(续〉fcO.18O.7640.200.7420.300.6477,飞JJF1423-2013附录B用激光干涉仪测量π尺直径示值误差的测量不确定度评定示例B.1测量方法在测量平台上使用激光干涉仪对被校π尺的长度进行直接测量，通过计算得出π尺直径的示值误差，下面以尺带厚度为0.25mm，直径测量范围为(50---100)mm、(1300---1500)mm的π尺为例，分析其测量不确定度。B.2测量模型π尺的示值误差按式(B.1)计算z式中zA一一π尺直径示值误差，mm;Do一一π尺被校点的值，mm;1).=D。一DiDi一一π尺被校点的直径实测值，mmoDi=L;/π-h式中:Li一→π尺被校点的长度实测值，mm;h一一π尺尺带的厚度值，mm;π一一-3.1415927。(B.1)(B.2)考虑到π尺的线膨胀系数偏差、尺温测量误差、张紧力偏差、阿贝误差的影响，加上这些修正有zDi=L;/π-h+éha+86.T+8M'十8A式中z86.a一一线膨胀系数偏差所带来的影响，mm;86.T一一尺温测量误差所带来的影响，mm;8M'一一张紧力偏差所带来的影响，mm;8A一一阿贝误差所带来的影响，mm。将式(B.3)带人式(B.1)得z(B.3)1).=Do-[(L;/π-h)+8缸十86.T+8M'+8AJ(B.4)B.3方差和灵敏系数式(B.4)中各输入量相互独立，依据记(y)=~[øfjøXJ2u2(Xi)'则有〈=~c2(x;)u2(x;)。8故得zu:=ci-uL+cid+cL吨+c:TUL+cLuL+ciui由式(B.5)得zUc=ci儿+cfd+cLu二三十c:TUL+cipuL+ciι(B.5)(B.6),B.4JJF1423-2013由式(B.4)得zCL.=θ11/θ1Li=-1/π不确定度来源不确定度来源包括za)测量长度Li的标准不确定度UL.;b)尺带厚度引人的标准不确定度Uï;;Cï;=a11/ah=1c)π尺的线膨胀系数偏差引人的标准不确定度uωpd)π尺尺温的测量误差引人的标准不确定度UAT;e)张紧力偏差引人的标准不确定度UAP;f)阿贝误差引人的标准不确定度归。下面以(50--100)mm的π尺为例具体分析其测量不确定度，线膨胀系数α=(11.5士。X10-60C-1，其最大测量点为Do=87.50mm，对应的长度实测值Li=275.728mm=0.275728m;尺带厚度值h=O.249mm。B.5标准不确定度一览表标准不确定度一览表见表B.1。表B.l(SO-100)mm