北京市計(jì)量科學(xué)研究所  劉勝林

　　一、測(cè)量方法(依據(jù)JJG703-1990《光電測(cè)距儀》)

　　本測(cè)量方法采用的是平臺(tái)法，在長(zhǎng)度大于受檢儀器精測(cè)尺長(zhǎng)的長(zhǎng)形導(dǎo)軌平臺(tái)上放置一根基線尺，將儀器和反射棱鏡分別整平對(duì)中，從平臺(tái)上基線尺的零點(diǎn)開(kāi)始觀測(cè)并保持照準(zhǔn)視線不變，反射棱鏡由近及遠(yuǎn)移動(dòng)，每次移動(dòng)的距離為儀器精測(cè)尺長(zhǎng)的1/20，取5次觀測(cè)讀數(shù)平均值作為各位置的測(cè)定距離值D_i(點(diǎn)號(hào)i=1～20)，最后經(jīng)計(jì)算即可求知受檢儀器的周期誤差振幅(下稱A值)。    

　　二、數(shù)學(xué)模型

　　依據(jù)JJG703-1990《光電測(cè)距儀》檢定規(guī)程，全站儀(測(cè)距儀)周期誤差振幅由下式計(jì)算:
　　 
　　式中:A-——周期誤差振幅；D_i——儀器測(cè)定距離值；——儀器與基線尺起點(diǎn)間距離；n——觀測(cè)反射棱鏡的點(diǎn)數(shù)，n=20；d_i——第i點(diǎn)相對(duì)起點(diǎn)反射棱鏡移動(dòng)的距離；U——受檢儀器精測(cè)尺長(zhǎng)；i——反射棱鏡移動(dòng)的點(diǎn)位號(hào)，i=1～20。    

　　三、方差和傳播系數(shù)

　　考慮到各輸入量估計(jì)值彼此獨(dú)立
　　依
　　由(1)式～(4)式得:
　　　　　
    

　　四、標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

　　五、計(jì)算分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度

　　1.由基線尺起點(diǎn)距離值近似誤差估算的周期誤差振幅不確定度分量u₁
　　經(jīng)過(guò)傳播系數(shù)c₁=0的推算，基線尺起點(diǎn)距離值近似誤差對(duì)周期誤差振幅的解算無(wú)影響，即u₁=

　　2.由反射棱鏡移動(dòng)量理論值誤差估算的周期誤差振幅不確定度分量u₂
　　(1)由銦瓦帶尺的測(cè)量不確定度給出的棱鏡移動(dòng)量不確定度分量u₁(d)
　　根據(jù)規(guī)程JJG741—1991《標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺》，本銦瓦帶尺的擴(kuò)展不確定度為:
    
　　覆蓋因子k=3，自由度v₁(d)=∞，銦瓦帶尺的長(zhǎng)度為10m，故其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
　　u₁(d)=U/3=0.018mm
　　(2)由銦瓦帶尺的膨脹系數(shù)誤差估算的棱鏡移動(dòng)量不確定度分量u₂(d)
　　 銦瓦尺材料其溫度線膨脹系數(shù)接近于0，故由膨脹系數(shù)誤差估算的不確定度分量可忽略。
　　(3)由環(huán)境溫度誤差估算的棱鏡移動(dòng)量不確定度分量u₃(d)
　　實(shí)驗(yàn)室溫度對(duì)參考溫度20℃的偏離值可忽略，故由溫度誤差△t估算的不確定度分量可忽略。
　　(4)由拉力偏差估算的棱鏡移動(dòng)量不確定度分量u₄(d)
　　由拉力引起的偏差為:
　　 Δ=L×10³×△p/(EF)
　　式中:L——銦瓦帶尺長(zhǎng)度10m；Δp——拉力偏差，本拉力砝碼Δp≤0.1N，偏差很??；E——彈性模量，E=2×10⁵N/mm²；F——銦瓦帶尺的橫截面積。
　　該尺的橫截面寬度為16mm，厚度為0.3mm，則:
　　F=4.8mm²
　　Δ=1.1×10^-4L=1.1×10^-3mm
　　據(jù)上面的計(jì)算數(shù)據(jù)可知，由拉力偏差引起的不確定度分量為:
　　u₄(d)≈0
　　 (5)由銦瓦帶尺的刻劃誤差估算的棱鏡移動(dòng)量不確定度分量u₅(d)
　　本銦瓦帶尺定期送計(jì)量院標(biāo)定，其各點(diǎn)的刻劃誤差可由計(jì)量院的標(biāo)定數(shù)據(jù)予以修正，故刻劃誤差引起的不確定度分量為:
    u₅(d)=0
    由本節(jié)2.(1)～2.(5)得:
    

　　3.由儀器距離觀測(cè)值誤差估算的周期誤差振幅不確定度分量u₃
　　(1)由棱鏡對(duì)中誤差估算的儀器距離觀測(cè)值不確定度分量u₁(D)
　　根據(jù)檢驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其讀數(shù)系統(tǒng)最小格值為0.1mm，估讀誤差限為±0.01mm，對(duì)分布區(qū)間半寬0.01mm估算為均勻分布，故其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
    估算其相對(duì)不確定度為20%，則
　　v₁(D)=12
　　(2)由最小讀數(shù)修約誤差估算的儀器距離觀測(cè)值不確定度分量u₂(D)
　　據(jù)有關(guān)資料，全站儀測(cè)距系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量最小讀數(shù)一般為1mm，測(cè)距修約最大可能誤差為±0.5mm。按均勻分布，故
    估算其相對(duì)不確定度為20%，則
    v₂(D)=12
　　(3)由帶尺主線誤差估算的儀器距離觀測(cè)值不確定度分量u₃(D)
　　帶尺主線誤差是指儀器光軸與帶尺方向間夾角引起的測(cè)距誤差，本周期檢驗(yàn)平臺(tái)平直度優(yōu)于5×10^-5，由此引起的銦瓦帶尺主線誤差可忽略不計(jì)，故其不確定度分量:
　　u₃(D)=0
　　(4)由平臺(tái)直線度誤差估算的儀器距離觀測(cè)值不確定度分量u₄(D)
　　本周期檢驗(yàn)平臺(tái)直線度誤差可忽略不計(jì)，故其不確定度分量:
　　u₄(D)=0
　　(5)由平臺(tái)與儀器墩高差估算的儀器距離觀測(cè)值不確定度分量u₅(D)
　　依國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程《光電測(cè)距儀》，平臺(tái)與儀器墩的高差不大于2mm，經(jīng)計(jì)算由此引起的誤差可忽略不計(jì)，故其不確定度分量:
    u₅(D)=0
由本節(jié)3.(1)～3.(5)得:
    
    u(D)=0.29mm
依韋爾奇—薩特思韋公式得:
     v₃=12
    
    

　　六、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

　　通過(guò)以上分析可知:
　　 u_c(A)≈u₃=0.092mm
　　且v_eff=12    

　　七、擴(kuò)展不確定度

　　在置信概率p=95%時(shí)，覆蓋因子k=2.18，全站儀“周期誤差振幅”測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為:
　　U₉₅=2.18×0.092mm=0.2mm