Розширена невизначеність для точки вимірювання 25 мм (коефіцієнт охоплення k = 2) становить:
и25 мм = 0,5 мкм • 2 = 1,0 мкм.
Розширена невизначеність вимірювання для нуля становить:
и0„„ = 0,4 мкм • 2 = 0,8 мкм.
Зведення бюджету невизначеності. Перша ітерація
Див. таблицю В.5.
Таблиця В.5 — Зведення бюджету невизначеності (перша ітерація). Вимірювання похибки показу (точка вимірювання 25 мм)
Назва складника |
Тип оцінювання |
Тип розподілу |
Кількість вимірювань |
Граничний відхил а*, впливні ОДИНИЦІ |
Граничний йідхил а, мкм |
Коефіцієнт кореляції |
Коефіцієнт розподілу ь |
Складник невизначеності ихх, мкм |
|
l/SL Кінцева міра — MPESL |
в |
Прямокутний |
|
0,6 мкм |
0,6 |
0 |
0,6 |
0,36 |
|
Urr Роздільна здатність |
в |
Прямокутний |
|
0,5 мкм |
0,5 |
0 |
0,6 |
0,29 |
|
і/то Різниця температур |
в |
U-подібний |
|
1 "С |
0,20 |
0 |
0,7 |
0,20 |
|
Ота Температура |
в |
U-подібний |
|
8 °С |
0,14 |
0 |
0,7 |
0,14 |
|
Сумарна стандартна невизначеність ие |
0,50 |
||||||||
Розширена невизначеність (к = 2), U |
1,00 |
Перша ітерація. Обговорення бюджету невизначеності
Основними складниками невизначеності є кінцеві міри та роздільна здатність. Нема потреби зменшувати невизначеність вимірювання ис і U у другій ітерації. (/< 1 мкм неможливо використовувати, тому що роздільна здатність дорівнює 1 мкм. Треба стежити, щоб під час калібрування температура становила (20 ± 8) °С. Діапазон температур не має значного впливу на невизначеність у цьому разі внаслідок маленького діапазону. Для більших мікрометрів цей діапазон температур дасть основні складники невизначеності.
Приблизною оцінкою є використання U= 1,0 мкм для всіх точок вимірювання міжО мм і 25 мм. Так, максимальна допустима різниця похибки показу під час калібрування становитиме 4 мкм (див. ISO 14253-1):
MPEMl-2 L/ = 6 мкм-2-1,0 мкм = 4 мкм.
Висновок щодо першої ітерації
Критерій цільової невизначеності відповідає початковим припущенням і умовам. Це кваліфікує кінцеві міри 2-го розряду як еталони і визначає потрібну температуру приміщення: (20 ± 8) °С.
Друга ітерація
Немає потреби в другій ітерації.
Калібрування вимірювальних наконечників щодо площинності
Завдання та цільова невизначеність
Завдання вимірювання
Завдання вимірювання полягає у вимірюванні площинності двох вимірювальних наконечників з діаметром зовнішнього мікрометра 6 мм.
Цільова невизначеність
Цільова невизначеність становить 0,15 мкм.
Принцип, метод, методика й умови
Принцип вимірювання
Оптична інтерференція — звірення з пласкою поверхнею.
Метод вимірювання
Оптичну пласку пластину розташовують на вершині поверхні вимірювального наконечника паралельно до загального напрямку поверхні. Визначають кількість інтерференційних смуг.
Методика вимірювання
Оптична пласка пластина притирається до поверхні вимірювального наконечника.
Кількість інтерференційних смуг спостерігають на майже симетричному зображенні (див. рисунок В.4Ь)).
Відхил від площинності обчислюють як добуток кількості смуг і половини довжини хвилі застосовуваного монохроматичного світла.
Умови вимірювання
Температурних умов не використовують.
Оптична пласка пластина має.акліматизовуватися протягом принаймні 1 год.
Графічне зображення вимірювання
Д
а) Вимірювання площинності на вимірювальних наконечниках
ив. рисунок В.4.Ь) Оцінюване зображення
Рисунок В.4 — Завдання вимірювання
Перелік і пояснення щодо носив невизначеності
Див. таблицю В.6.
Калібрування вимірювальних наконечників щодо площинності має лише два значущі складники невизначеності: площинність оптичної пласкої пластини і роздільна здатність зчитування картинки інтерференційного зображення. Оптичну пласку пластину використовують так, щоб картинка була симетричною (див. рисунок В.4 Ь)).
Таблиця В.6 — Огляд складників невизначеності під час калібрування вимірювальних наконечників щодо площинності і коментарі щодо них
Познака (низька роздільна здатність) |
Познака (висока роздільна здатність) |
Назва складника невизначеності |
Коментарі (попередні) |
UsF |
|
Площинність — MPEsf |
Оптична пласка пластина має діаметр-31 мм — площинність подано для всієї цієї площі. Застосована площа має діаметр лише від 6 мм до 8 мм |
Urr |
|
Роздільна здатність |
Роздільна здатність оцінена як 0,5, помножене на відстань між лініями: d = 0,15 мкм |
Перша ітерація
Перша ітерація. Записування й обчислювання складника невизначеності
uSf— площинність оптичної пласкої пластини Оцінювання за типом В
Точне значення MPESF ще не установлено. Його установлення — це одне із завдань бюджету невизначеності. Спочатку MPEsf установлюють до 0,05 мкм для площі з діаметром 8 мм у середині поверхні. Граничне значення становитиме:
aSF= 0,05 мкм.
Припускають прямокутний розподіл (Ь = 0,6):
uSF= 0,05 мкм • 0,6 = 0,03 мкм.
uRR— роздільна здатність Оцінювання за типом В
Припускають, що довжина хвилі світла дорівнює 0,6 мкм. Різниця висоти ліній, показаних на рисунку В.4 Ь), становить половину довжини хвилі (0,3 мкм). Припускають, що роздільна здатність дорівнює:
d = 0,5 • відстань між лініями = 0,15 мкм.
Складник невизначеності uRR (див. 8.4.4) обчислюють так:
d
мкм.
п_ 0,15 мкм „ Л2 2
Перша ітерація. Кореляція складників невизначеності
Установлено, що між складниками невизначеності кореляції немає.
Перша ітерація. Сумарна та розширена невизначеності
Uc = Usf + 1/rr-
Значення з В.4.5.1:
Uc = J(0,032 + 0.052) мкм2 =0,06 мкм.
Розширена невизначеність (коефіцієнт охоплення к= 2) становить:
U= 0,06 мкм • 2 = 0,12 мкм.
В.4.5.4 Зведення бюджету невизначеності. Перша ітерація
Див. таблицю В.7.
Таблиця В.7 — Зведення бюджету невизначеності (перша ітерація). Калібрування вимірювальних наконечників щодо площинності
Назва складника |
Тип оцінювання |
Тип розподілу |
Кількість вимірювань |
Граничний відхил а*, виливні одиниці |
Граничний відхил а, * мкм |
Коефіцієнт кореляції |
Коефіцієнт розподілу ь |
Складник невизначеності £/ХК1 мкм |
UsF Площинність оптичної пласкої пластини |
в |
Прямокутний |
■ |
0,05 мкм |
0,05 |
0 |
0,6 |
0,03 |
Wrr Роздільна здатність інтерференційного зображення |
в |
Прямокутний |
1 |
0,075 мкм |
0,075 |
0 |
0,6 |
0,05 |
Сумарна стандартна невизначеність и<- |
0,06 |
|||||||
Розширена невизначеність (К = 2), U |
0,12 |
Перша ітерація. Пояснення бюджету невизначеності
Очевидно, що основним складником невизначеності є роздільна здатність або дані з картинки. Відхили площинності оптичної пласкої пластини не дуже важливі порівняно з впливом роздільної здатності. (Установить 12 % від площинності вимірювальних наконечників мікрометра MPEmf, яка становить 1 мкм.
Висновок щодо першої ітерації
Вимогу щодо цільової невизначеності виконано. Максимальний допустимий вимірюваний відхил від досконалої площинності під час калібрування становить:
MPEmf-(J = 1,00 мкм-0,15 мкм = 0,85 мкм
(за вимогами (SO 14253-1 — одностороння характеристика).
Для перетворення MPEsf вимоги для діаметра 8 мм такі, як вимоги до діаметра ЗО мм, див. у В.6.
Друга ітерація
Немає потреби в другій ітерації.
Калібрування вимірювальних наконечників щодо паралельності
Завдання та цільова невизначеність
Завдання вимірювання
Завдання вимірювання полягає у вимірюванні паралельності між двома вимірювальними наконечниками з діаметром 6 мм зовнішнім мікрометром.
Цільова невизначеність
Цільова невизначеність становить 0,30 мкм.
Принцип, метод, методика й умова
Принцип вимірювання
Оптична інтерференція — звірення з двома паралельними пластинами.
Метод вимірювання
Оптичну паралельну пластину розташовують між двома вимірювальними наконечниками та регулюють паралельно до одного з наконечників.
Визначають кількість інтерференційних смуг на другому наконечнику.
Методика вимірювання
Оптична паралельна пластина притерта до поверхні одного з вимірювальних наконечників і регулюється, щоб бути паралельною загальному напрямку поверхні наконечника (симетричне інтерференційне зображення —див. рисунок В.5 Ь)).
Мікрометр вимірює оптичну паралельну пластину (див. рисунок В.5 а)), щоб привести вимірювальну силу до прийнятного рівня.
Кількість інтерференційних смуг спостерігають на зображенні на другому наконечнику (див. рисунок В.5 с)).
Відхил від паралельності обчислюють як добуток кількості смуг і половини довжини хвилі застосовуваного монохроматичного світла.
Умови вимірювання
Температурні умови не використовують.
Оптичну паралельну пластину треба акліматизовувати протягом принаймні 1 год.
Графічне зображення вимірювання
Див. рисунок В.5.
а) Вимірювання паралельності між вимірювальними наконечниками
Ь) Зображення на наконечниках
с) Зображення на наконечниках
Рисунок В.5 — Завдання вимірювання
Перелік і пояснення складників невизначеності
Є три основні складники невизначеності під час калібрування вимірювальних наконечників щодо паралелізму (див. таблицю В.8):
паралельність оптичної паралельної пластини;
регулювання оптичної паралельної пластини до першого вимірювального наконечника;
роздільна здатність зчитування картинки інтерференційного зображення на другому вимірювальному наконечнику.
Два складники невизначеності, спричинені площинністю двох поверхонь на оптичній паралельній пластині, не мають впливу, тому що значення відхилу площинності порівняно з іншими носіями и0Р дорівнює 0,03 мкм.
Таблиця В.8 — Огляд і коментарі складників невизначеності калібрування вимірювальних наконечників щодо паралельності