光栅式量块测量仪校准方法的探讨

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光栅式量块测量仪是利用高精度大量程的光栅位移传感器作为长度标准，直接测量范围达到 25mm或更大。

只使用少数的几块标准量块即可测量 100ram范围内的几乎所有量块。由于该类仪器的绝对澳0量范围远大于常见的电感式量块比较仪或接触式干涉仪，还未发现合适的校准方法，现对该类仪器的校准方法进行初步探讨，以抛砖引玉。

2 仪器概况光栅式量块测量仪-般使用德国Heidenhain公司的DIADUR工艺光栅尺，而其光栅尺的基体采用肖特集团的微晶玻璃 Zerodur材料制成，其热膨胀系数几乎于零(±0.10×10 /k)，故该类仪器可把直接测量范围扩大到25mm。据了解，近几年得到商业应用的有瑞士 TESAUPD以及德国 Feinmess EMP 25。该类仪器的分辨力达0.Oltma，测量不确定度达到(0.05L/1000)ktm，重复性为0.03tma。该仪器通常有上下两只位移传感器以减少量块的形状误差。

3 短量程示值误差校准表 1 量块对尺寸首先可参考《J 1304-201 l量块比较仪校准规范》以及《EAL-G21：1996 Calibration of Gauge Block Compara-tom)的要求校准其短量程的示值误差。使用材质相同的K级或0级量块，以量块对的差值作为长度标准。量块对的差值测量不确定度应不大于O.01ban(k2)。量块对的尺寸可参考表 1选择。

有上下两只位移传感器的，应使用序号7的6mm桥形量块(开槽量块)进行下传感器示值误差校准。

4 长量程示值误差校准该类仪器的上位移传感器的量程达25mm，使用时常常会用到长量程绝对测量仅校准其短量程的示值误差是不够的，故应校准其全量程的示值误差。在全程范围内可以大约每5mm校准-点。

具体如下：使用 0.5mm对零按检测 5mm，0.5mm对零检测 10mm以及 15mm、20mm、25ram。把每个检测结果减去对应的实际高度即为该校准点的示值误差。对零时测头应在测量范围的下边缘位置。另外还应该校准其反方向测量的示值误差：使用25mm对零检测 20mm，25mm对零检测 15mm以及 10ram、5mm、0.5mm。对零时测头应在测量范围的上边缘位置。

在校准时应注意不确定度及温度的问题。如果使用2等量块作为标准，其扩展不确定度 ∞达 O.05tma0.5X 10 2。由于该种仪器i贝0量不确定度达到(O.05 /1000)tan。两者几乎相同，如需判定应谨慎。另外由于其测量长度增加，温度的影响加大，校准长量程示值误差时建议把温度控制在(20±0.3)℃以内，量块使用相同材质并且充分等温。

表 2 长量程校准量块尺寸(，-vl)由于不确定度的增大，建议对以上校准点增加测数据。如使用25mm对零检测30mm、40mm、50mm。在反方向上使用50mm对零检测40mm、30mm、25mm等。用上述每个校准点相应的两个或三个的测量结果平均值作为校准结果。这样可使校准结果更加可靠。

(下转第45页)鲁炯明：电压表实验室阃 试验的鲁棒性评价内插法求得 Q3 lo ( 1- 10)200.5l ×(200.52-200.51)200.5175V；(4)四分位距 Q3-Ql200.5175-200.4450.0725V；(5)标准化四分位距 Norm IQRK/QRK(Q3-Q1)，其中 K0.7413，Norm IQRK/QR0.7413 X0.07250.05374 25；(6)鲁棒性变异系数 Rob t Cv：-r.aQR×100%：M0.0268%(7)z比分值按下式：Z (1)各个实验室对比试验的测量结果的Z比分值见表3，其直方图如图 1所示。

离群区满意区- . .III区离群区图 1 Z比分值表示 的亘方图显然，z比分值反映了实验室测量结果偏离中位值的程度。此值越小，偏离程度越小，实验室能力越强；反之，此值越大，偏离程度越大，实验室能力越差。所以，在实验室比对试验中，可以用 z比分值来评价每个参加比对实验室能力。鲁棒性评判判据为：当l zI s2表示该实验室的能力满意；当2

从图1可以清楚地进行参比实验室的能力判断，超越红线之外表示 Z比分值已经离群，其能力不能满意，处于蓝线之内，表示z比分值小于2，实验室能力达到满意。

3 结论近年来，-些国际组织，如亚太地区实验室合作组织(APLAC)采用鲁棒性方法进行实验室间比对试验的评价。我们试图对本次电压表实验室间比对试验测量结果，分别采用通过比对判据 值、鲁棒性两种评价方法进行比较，鲁棒性评价方法具有的优点：(1)鲁棒性评价方法在数据处理上比较简洁、流畅。

而以判据 值为基础的评价法，必须先确定各自的不确定度，其中要考虑异常值的影响，必须带有去除异常值等多个判断步骤。同时鲁棒性评价方法对被检试样的准备也更显简单、容易。

(2)判据 值进行评价过程中必须提供参考值、最大允许误差、分辨率等技术参数，以及必要的统计系数；而鲁棒性评价法完全依赖于测量数据，数据驱动的评判更显客观、合理。

(3)鲁棒性评价方法可以获得更多的信息，如通过鲁棒性变异系数 Robust Cv来说明实验室的复现性。本次比对 Robust Cv：0.0268%很小，说明实验室的复现性很好。又从z比分值可以判断各个实验室测量结果离群的程度，本次E 寸只有-个实验室 Z比分值处于2