CN108195339B - 现场环境下平板平面度测量结果的不确定度确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种现场环境下平板平面度测量结果的不确定度确定方法，包含：确定不确定度来源，确定待测量平板尺寸，确定检测设备不确定度，确定平板检测时水平情况并计算其造成的不确定度，确定测量方法造成的不确定度，确定环境震动造成的不确定度，确定测量重复性不确定度，利用不确定度基本原理进行不确定度合成，获得在当前环境下进行平面度检测的不确定度结果。本发明的优点是解决了工作现场大尺寸、无法移动等难以提供良好检测环境的平板的平面度检测结果准确性评估的问题。使用本方法，可显著提升现场平板检测的工作效率，并能够检测一些原来无法检测的平板，且给出量化的结果的可靠性数据。

Description

现场环境下平板平面度测量结果的不确定度确定方法

技术领域

本发明属于检测技术领域，涉及一种测量结果不确定度的确定方法，尤其涉及一种现场环境下平板平面度测量结果的不确定度确定方法，可用于存在震动、倾斜等干扰的现场条件下的平板平面度测量结果的不确定度确定。

背景技术

目前我国对于平板的检定规程中要求对平板的平面度检测结果评估其测量不确定度，并将不确定度的值作为测量结果的一部分报告给送检方。检定规程中提供了一种不确定度的确定方法，主要应用于实验室环境下的平板检测中，但在实际工作中，一部分大尺寸，或难以充分调平的平板，使用检定规程中的不确定度评估方法难以获得可靠的不确定度数据。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可以解决现场环境下的不确定度确定问题以及可提高测试结果可靠性的现场环境下平板平面度测量结果的不确定度确定方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种现场环境下平板平面度测量结果的不确定度确定方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1)确定现场环境下对平板平面度测量结果的总不确定度μ_C的来源；所述现场环境下对平板平面度测量结果的总不确定度μ_C包括现场环境下对待测平板平面度测量结果的B类不确定度分量μ_B以及现场环境下对待测平板平面度测量结果的A类不确定度分量μ_A是；所述现场环境下对待测平板平面度测量结果的B类不确定度分量μ_B包括环境震动引入的不确定度分量、水平情况引入的不确定度分量、测量设备引入的不确定度分量以及测量方法引入的不确定度分量；所述现场环境下对待测平板平面度测量结果的A类不确定度分量μ_A是测量重复性不确定度分量；

2)根据环境震动引入的不确定度分量、水平情况引入的不确定度分量、测量设备引入的不确定度分量以及测量方法引入的不确定度分量计算得到现场环境下对待测平板平面度测量结果的B类不确定度分量μ_B；根据测量重复性不确定度分量计算得到现场环境下对待测平板平面度测量结果的A类不确定度分量μ_A；

3)根据现场环境下对待测平板平面度测量结果的A类不确定度分量μ_A以及现场环境下对待测平板平面度测量结果的B类不确定度分量μ_B计算合成现场环境下对平板平面度测量结果的总不确定度μ_C。

上述步骤2)中B类不确定度分量的具体获取方式是：

其中：

μ_z是环境震动引入的不确定度分量；

μ_Sp是水平情况引入的不确定度分量；

μ_Sb是测量设备引入的不确定度分量；

μ_F是测量方法引入的不确定度分量；

μ_B是现场环境下对待测平板平面度测量结果的B类不确定度分量。

上述水平情况引入的不确定度分量μ_Sp的具体获取方式是：

在待测平板的几何中心区域及四个角15cm×15cm的四个方形区域内，分别使用电子水平仪在基准边的横纵方向上各进行一次测量，将测量结果按方向分别进行算数平均，取数值较大的一个方向的值作为放置水平影响量s_z；所述基准边是待测平板离检测者最近的一边；

使用如下公式计算水平情况引入的不确定度分量μ_Sp：

其中：

t是沿测量纵横方向所需的采点数中较大值；

L为该方向平板长度；

l为电子水平仪测试单点时的跨度；

s_z是放置水平影响量。

上述环境震动引入的不确定度分量μ_z的具体获取方式是：

将用于检测平板的电子水平仪放置于待测平板上，选择待测平板中离检测者最近的一边为基准边，在待测平板的几何中心位置，沿平行于基准边的方向各放置10秒，读取该过程中水平仪读数的变化量z_x，在同一位置沿垂直于基准边的方向重复上述测量得到z_y，取z_x、z_y中数值较大的一个作为震动影响量z_z，根据如下公式计算环境震动引入的不确定度分量μ_z：

其中：

Z_z是震动影响量；

N是检测待测平板时需要进行的测量点数；

m是测量轴线的数量，所述测量轴线的数量根据测量方法确定；所述测量方法是方格法或截距法；所述测量方法是方格法时，所述测量轴线的数量仅计算所有横纵轴线数量；所述测量方法是截距法时，所述测量轴线的数量包括所有横纵轴线数量以及对角线方向轴线数量。

上述环境震动引入的不确定度分量μ_z以及水平情况引入的不确定度分量μ_Sp的引入条件是：

当震动影响量3·a＜z_z＜15·a，满足引入震动影响向量μ_z条件；

当放置水平影响量

满足引入水平影响量μ_Sp条件；

其中：

a是监测使用的电子水平仪的最小分辨率；

b是监测使用的电子水平仪的测量范围；

z_z是震动影响量；

s_z是放置水平影响量；

所述环境震动引入的不确定度分量μ_z以及水平情况引入的不确定度分量μ_Sp是同时存在或至少有一个不确定度分量存在。

上述测量方法引入的不确定度分量μ_F的具体获取方式是：

根据测量点的选取方式与待测平板边缘的关系确定测量方法引入的不确定度分量μ_F：

当采用的测量点选取方法与待测平板边缘不平行的情况下选取测量点时，所述测量方法引入的不确定度分量μ_F的具体获取方式是：

当采用的测量点选取方法与待测平板边缘平行或垂直于的情况下选取测量点时，所述测量方法引入的不确定度分量μ_F的具体获取方式是：

其中：

MPL_p是检规中对待测平板的平面度达0级的允差值，所述MPL_p的单位是μm；所述MPL_p的具体获取方式是：

其中：

为待测平板对角线长度，单位是mm。

上述步骤2)中现场环境下对待测平板平面度测量结果的A类不确定度分量μ_A的具体获取方式是：

进行不低于三次的平面度测量，将测量得到的平面度结果采用极差法根据如下公式计算现场环境下对待测平板平面度测量结果的A类不确定度分量；

其中：

μ_A为A类不确定度分量；

Q_max，Q_min分别是多次平面度测量中的最大测量值和最小测量值；

是多次平面度测量的算术平均值；

n是测量总次数；

i是第i次测量；

Q_i为第i次的测量结果，即第i次测量获得的平面度数值；

d_n是极差法系数表的查表值。

上述步骤3)中现场环境下对平板平面度测量结果的总不确定度μ_C的获取方式是：

其中：

μ_C是现场环境下对平板平面度测量结果的总不确定度；

μ_A是现场环境下对平板平面度测量结果的A类不确定度分量；

μ_B是现场环境下对平板平面度测量结果的B类不确定度分量。

上述方法在步骤3)之后还包括：

4)根据现场环境下对平板平面度测量结果的总不确定度μ_C确定扩展不确定度U；所述扩展不确定度U的获取方式是：

U＝k·μ_C

其中：

μ_C是现场环境下对平板平面度测量结果的总不确定度；

k是包含因子；所述包含因子k是2或3，所述包含因子k＝2时，置信概率是95％；所述包含因子k＝3时，置信概率是99％。

上述待测平板尺寸范围不大于1800mm×1800mm。

本发明的优点是：

本发明提供了一种在震动，调平不彻底的工作现场进行平板平面度测量的结果的不确定度确定方法，目的在于评估特定检测环境下平面度测量结果是否满足测试要求。该方法优点在于解决了工作现场大尺寸、无法移动等难以提供良好检测环境的平板的平面度检测结果准确性评估的问题。使用本方法，可显著提升现场平板检测的工作效率，并能够检测一些原来无法检测的平板，且给出量化的结果的可靠性数据。该方法包含以下内容：确定不确定度来源，确定待测量平板尺寸，确定检测设备不确定度，确定平板检测时水平情况并计算其造成的不确定度，确定测量方法造成的不确定度，确定环境震动造成的不确定度，确定测量重复性不确定度，利用不确定度基本原理进行不确定度合成，获得在当前环境下进行平面度检测的不确定度结果。

具体实施方式

本发明提供了一种现场环境下平板平面度测量结果的不确定度确定方法，该方法包括以下步骤：

1)确定平板放置在X，Y方向的水平情况，确定由于周边环境震动造成的检测设备数值的跳变情况，根据测量结果确定合成不确定度是否包含平板水平及周边震动引起的不确定度分量。

2)确定***效应引发的不确定度分量计算公式计算现场环境下对待测平板平面度测量结果的B类不确定度分量

式中μ_z为环境震动引入的不确定度分量，μ_Sp为水平情况引入的不确定度分量，μ_Sb为测量设备引入的不确定度分量，μ_F为测量方法引入的不确定度分量。

3)μ_Sp及μ_z分量为现场环境干扰引入的不确定分量，需根据现场环境测试结果确定。μ_Sp当平板放置在X，Y方向水平较差方向读数小于检测仪器测量范围1/4并大于检测仪器最小分辨率20倍时引入该分量。μ_z当检测设备检测单一测量点时，10秒内数值跳变不超过15倍最小分辨率且大于3倍分辨率时引入。μ_Sp及μ_z分量中至少有一个分量满足引入条件时，且平板尺寸在1800mm×1800mm内的平板检测适用本不确定度确定方法。

4)μ_Sb为由平板检测设备本身测量不确定度引入的不确定度分量，可从检测设备本身的检定证书中直接读取。

5)根据多次测量结果及相关公式确定现场环境下对待测平板平面度测量结果的A类不确定度分量μ_A。

6)根据公式

计算合成不确定度μ_c；

7)根据需要确定扩展不确定度U，U＝k·μ_c，置信概率95％，k＝2，置信概率99％，k＝3。

本发明公开了一种在震动，调平不彻底的工作现场进行平板平面度测量的结果的不确定度确定方法，具体方法如下：

1)对现场震动环境进行评估，方法为：将用于检测平板的电子水平仪放置于待测平板上，选择平板中离检测者最近的一边为基准边，在平板的几何中心位置，沿平行于基准边的方向各放置10秒，读取该过程中水平仪读数的变化量z_x，在同一位置沿垂直于基准边的方向重复上述测量得到z_y，取z_x、z_y中数值较大的一个作为震动影响量z_z。根据公式1计算μ_z。

式中Z_z为震动影响量，N为检测平板时需要进行的测量点数，m为测量轴线的数量，当使用“方格法”时，仅计算所有横纵轴线数量，使用“截距法”时，对角线方向也需计入测量轴线数量。

2)对平板的倾斜情况进行评估，注意，当能够对平板进行调平操作时，应先进行调平操作，之后再进行该项目的评估，再待测平板的几何中心区域及四个角15cm×15cm的四个方形区域内，分别使用电子水平仪在基准边的横纵方向上各进行一次测量，将测量结果按方向分别进行算数平均，取数值较大的一个方向的值作为放置水平影响量s_z。使用公式2计算μ_Sp。

式中t为沿测量纵横方向所需的采点数中较大值，L为该方向平板长度，l为电子水平仪测试单点时的跨度。

3)根据监测使用的电子水平仪的技术参数，确定在此次平面度检测中是否适用本方法进行测量不确定度的评估，电子水平仪最小分辨率为a，测量范围为b，当震动影响量3·a＜z_z＜15·a，满足引入震动影响向量μ_z条件。当放置水平影响量

满足引入水平影响量μ_Sp条件，至少有一个分量满足引入条件时，适用本不确定度确定方法。

4)根据测量***行于平板边缘的情况时，

当采用“方格法”或其他只在平行于平板边缘或垂直于平板边缘的方向选取测量点时，

式中MPL_p为检规中对待测平板的平面度达0级的允差值，计算公式为

式中

为待测平板对角线长度，单位为(mm)MPL_p单位为μm。

5)进行多次平面度测量(不少于三次)，将测量得到的平面度结果采用极差法根据公式3及表1计算其A类不确定度。

式中μ_A为现场环境下对待测平板平面度测量结果的A类不确定度分量，Q_max，Q_min为多次测量中的最大值和最小值；

为多次测量的算术平均值，n为测量次数，d_n为极差法系数表查表值，极差法系数表如表1。

表1

测量次数：n	2	3	4	5	6	7
							d<sub>n</sub>	1.13	1.69	2.06	2.33	2.53	2.70

根据实际测量次数代入公式3计算出现场环境下对待测平板平面度测量结果的A类不确定度分量μ_A

6)根据公式4计算合成不确定度μ_C。

7)根据公式5计算扩展不确定度U

U＝k·μ_C 公式5

式中k为包含因子，k＝2时置信概率95％，k＝3时置信概率99％。

Claims (7)

1.一种现场环境下平板平面度测量结果的不确定度确定方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1)确定现场环境下对待测平板平面度测量结果的总不确定度μ_C的来源；所述现场环境下对待测平板平面度测量结果的总不确定度μ_C包括现场环境下对待测平板平面度测量结果的B类不确定度分量μ_B以及现场环境下对待测平板平面度测量结果的A类不确定度分量μ_A；所述现场环境下对待测平板平面度测量结果的B类不确定度分量μ_B包括环境震动引入的不确定度分量、水平情况引入的不确定度分量、测量设备引入的不确定度分量以及测量方法引入的不确定度分量；所述现场环境下对待测平板平面度测量结果的A类不确定度分量μ_A是测量重复性不确定度分量；

2)根据环境震动引入的不确定度分量、水平情况引入的不确定度分量、测量设备引入的不确定度分量以及测量方法引入的不确定度分量计算得到现场环境下对待测平板平面度测量结果的B类不确定度分量μ_B；根据测量重复性不确定度分量计算得到现场环境下对待测平板平面度测量结果的A类不确定度分量μ_A；

3)根据现场环境下对待测平板平面度测量结果的A类不确定度分量μ_A以及现场环境下对待测平板平面度测量结果的B类不确定度分量μ_B计算合成现场环境下对平板平面度测量结果的总不确定度μ_C；

所述水平情况引入的不确定度分量μ_Sp的具体获取方式是：

在待测平板的几何中心区域及四个角15cm×15cm的四个方形区域内，分别使用电子水平仪在基准边的横纵方向上各进行一次测量，将测量结果按方向分别进行算数平均，取数值较大的一个方向的值作为放置水平影响量S_z；所述基准边是待测平板离检测者最近的一边；

使用如下公式计算水平情况引入的不确定度分量μ_Sp：

其中：

t是沿测量纵横方向所需的采点数中较大值；

L为纵横方向中长度较大的方向的平板长度；

l为电子水平仪测试单点时的跨度；

S_z是放置水平影响量；

所述环境震动引入的不确定度分量μ_z的具体获取方式是：

将用于检测平板的电子水平仪放置于待测平板上，选择待测平板中离检测者最近的一边为基准边，在待测平板的几何中心位置，沿平行于基准边的方向各放置10秒，读取该过程中水平仪读数的变化量z_x，在同一位置沿垂直于基准边的方向重复上述测量得到z_y，取z_x、z_y中数值较大的一个作为震动影响量Z_z，根据如下公式计算环境震动引入的不确定度分量μ_z：

其中：

Z_z是震动影响量；

N是检测待测平板时需要进行的测量点数；

m是测量轴线的数量，所述测量轴线的数量根据测量方法确定；所述测量方法是方格法或截距法；所述测量方法是方格法时，所述测量轴线的数量仅计算所有横纵轴线数量；所述测量方法是截距法时，所述测量轴线的数量包括所有横纵轴线数量以及对角线方向轴线数量；

所述测量方法引入的不确定度分量μ_F的具体获取方式是：

根据测量点的选取方式与待测平板边缘的关系确定测量方法引入的不确定度分量μ_F：

当采用的测量点选取方法与待测平板边缘不平行的情况下选取测量点时，所述测量方法引入的不确定度分量μ_F的具体获取方式是：

当采用的测量点选取方法与待测平板边缘平行或垂直于的情况下选取测量点时，所述测量方法引入的不确定度分量μ_F的具体获取方式是：

其中：

MPL_p是检规中对待测平板的平面度达0级的允差值，所述MPL_p的单位是μm；所述MPL_p的具体获取方式是：

其中：

λ为待测平板对角线长度，单位是mm。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中现场环境下对待测平板平面度测量结果的B类不确定度分量的具体获取方式是：

其中：

μ_z是环境震动引入的不确定度分量；

μ_Sp是水平情况引入的不确定度分量；

μ_Sb是测量设备引入的不确定度分量；

μ_F是测量方法引入的不确定度分量；

μ_B是现场环境下对待测平板平面度测量结果的B类不确定度分量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述环境震动引入的不确定度分量μ_z以及水平情况引入的不确定度分量μ_Sp的引入条件是：

当震动影响量3·a＜Z_z＜15·a，满足引入震动影响向量μ_z条件；

当放置水平影响量

满足引入水平影响量μ_Sp条件；

其中：

a是监测使用的电子水平仪的最小分辨率；

b是监测使用的电子水平仪的测量范围；

Z_z是震动影响量；

S_z是放置水平影响量；

所述环境震动引入的不确定度分量μ_z以及水平情况引入的不确定度分量μ_Sp是同时存在或至少有一个不确定度分量存在。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中现场环境下对待测平板平面度测量结果的A类不确定度分量μ_A的具体获取方式是：

进行不低于三次的平面度测量，将测量得到的平面度结果采用极差法根据如下公式计算现场环境下对待测平板平面度测量结果的A类不确定度分量；

其中：

μ_A为现场环境下对待测平板平面度测量结果的A类不确定度分量；

Q_max，Q_min分别是多次平面度测量中的最大测量值和最小测量值；

是多次平面度测量的算术平均值；

i是第i次测量；

Q_i为第i次的测量结果，即第i次测量获得的平面度数值；

n是测量总次数；

d_n是极差法系数表的查表值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤3)中现场环境下对待测平板平面度测量结果的总不确定度μ_C的获取方式是：

其中：

μ_C是现场环境下对待测平板平面度测量结果的总不确定度；

μ_A是现场环境下对待测平板平面度测量结果的A类不确定度分量；

μ_B是现场环境下对待测平板平面度测量结果的B类不确定度分量。

6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述方法在步骤3)之后还包括：

4)根据现场环境下对待测平板平面度测量结果的总不确定度μ_C确定扩展不确定度U；所述扩展不确定度U的获取方式是：

U＝k·μ_C

其中：

μ_C是现场环境下对待测平板平面度测量结果的总不确定度；

k是包含因子；所述包含因子k是2或3，所述包含因子k＝2时，置信概率是95％；所述包含因子k＝3时，置信概率是99％。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述待测平板尺寸范围不大于1800mm×1800mm。