Page 51 - 理化检验-物理分册2024年第四期

宋梦佳, 等: 钢丝绳网紧固件镀锌层厚度测量不确定度评定

表1 紧固件镀锌层厚度测量结果 μ m
项目 测点1 测点2 测点3 测点4 测点5 测点6 测点7 测点8
人员a实测值 10.21 11.01 10.63 10.89 10.41 10.62 11.02 11.36
人员b实测值 11.22 11.03 10.36 10.69 10.89 10.66 10.51 11.23
项目 测点9 测点10 测点11 测点12 测点13 测点14 测点15 平均值
人员a实测值 10.36 10.56 10.62 10.45 10.32 10.98 11.12 10.704
人员b实测值 10.71 10.77 10.23 10.93 10.65 11.21 11.23 10.821

( ) 为0.3390 μ m , 人员 b测量结
2 试验结果与分析
果的标准偏差 s a x k
( ) 为 0.3220 μ m 。则不确定度
果的标准偏差s b x k
2.1 数学模型 可代入式( 3 ) 得出。
y= x ( 1 ) ( - - s ( x k ) ( 3 )
=
式中: x 为钢丝绳网紧固件镀锌层厚度的输入量估 u 1 x ) u A x = s ( x ) = n
计值; 为钢丝绳网紧固件镀锌层厚度的输出量估 人员 a 测量结果的标准不确定度 u 1a x ) 为
(
y
计值。 0.0875 μ m , 人 员 b 测 量 结 果 的 标 准 不 确 定 度

2.2 不确定度分量 u 1b x ) 为0.0831 μ m 。

(
用光学显微镜对钢丝绳网镀锌层厚度进行测量 ( 2 )紧固件在研磨、 抛光过程中会出现一定斜

存在误差, 误差的来源主要为: ① 测量材料引入的 度的横断面, 根据 GB / T6462 — 2005 附录 B , 覆盖

误差, 主要影响因素为基体金属厚度、 基体金属电导 层厚度d 如式( 4 ) 所示。
率、 边缘效应、 表面粗糙度等, 试验中所用试样不变, d= d' · cosα ( 4 )

该误差可以忽略不计; ② 测量人员引入的误差, 主 式中: α 为横断面与覆盖层表面垂直度的偏离度; d

要影响因素为不同人员测量时的操作、 测量重复性 为 α=0时的覆盖层厚度; d' 为 α≠0时覆盖层厚度

等, 属于 A 类不确定度; ③ 测量仪器引入的误差, 主 的测量值。
要影响因素为图像传感器接收系统示值误差、 光学 斜度小于10° 时, 取算数平均值作为厚度的测
显微镜系统分辨力、 目镜测微尺误差等, 属于 B 类 量值, 则 误 差 Δd=d'-d , 则 人 员 a 的 误 差 为
不确定度; ④ 测量方法引起的误差, 主要影响因素 0.163 μ m , 人员 b的误差为 0.164 μ m , 按均匀分布

为测量 时 采 用 的 方 法 标 准, 试 验 统 一 采 用 标 准 考虑, 置信概率为100% , 包含因子k p= 3 , 人员因

GB / T6462 — 2005 , 该误差可以忽略不计; ⑤ 测量 素引起的不确定度u 2a x ) 为0.0471 μ m , u 2b x ) 为

(
(
环境引起的误差, 主要影响因素有测量时环境的温 0.0473 μ m 。

度和湿度、 风速等, 试验中环境条件变化小, 该误差 ( 3 )图像传感器接收系统示值误差引起的不确

可以忽略不计。 定度。在400倍放大条件下, 查阅校准证书, 相应的
综上所述, 钢丝绳网镀锌层厚度测量不确定度 不确定度U=1.5 μ m , k=2 , 则该项示值误差引起

主要来源 [ 1-4 ] 如下所述。 的不确定度u 3 x ) =0.75 μ m 。

(
( 1 )镀锌层不均匀性和测量重复性引入的测量 ( 4 )光学显微镜的系统分辨力为0.2 μ m , 按均

(
不确定度分量 u 1 x )。采用 A 类标准不确定度 匀分 布 考 虑,其 引 起 的 不 确 定 度 u 4 x ) =
(
u A x ) 评定方法进行评定。 0.0577 μ m 。
(

的试验标准 ( 5 )测量过程中使用的目镜测微尺会引起测量

根据贝塞尔公式, 单个测得值 x k
), 按式( 2 ) 进行计算。 结果的不确定度相对误差为 0.5% , 按正态分布考
偏差 s ( x k
n 2 虑, 置信概率为 95% , 包含因子k p=1.960 , 则目镜
-
)
s ( x k = 1 ( x i- x ) ( 2 )
(
n-1 ∑ i = 1 测微 尺 引 起 的 不 确 定 度 u 5a x ) =0.027 μ m ,
(
为独立测得值; x 为n 个独立测得值的算 u 5b x ) =0.028 μ m 。

-
式中: x i
术平均值; n 为重复测量的次数。 2.3 扩展不确定度
将表1测得结果代入式( 2 ), 得出人员a测量结 结合式( 1 ), 输出估计值 y 的合成标准不确定
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