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生于扬州,学前随父母去过西安、长沙、桂林、昆明、合川,小学在重庆,中学在上海,50年到北京国立高工读书,并在北京工作,70年来三线工作.82年定居成都.95年退休.游戏智慧是47年随父亲皈依贡戛活佛的法号.一生奉献于我国的计量事业,工作勤勤恳恳,刻苦钻研,事业略有所成.退休后致力于总结多年工作中的经验.子女均自立,一代更比一代强.尽享天伦之乐.

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评“刀口尺工作棱边直线度测量不确定度评估”一文(原创)  

2010-05-29 11:57:13|  分类: 长度计量 |  标签: |举报 |字号 订阅

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评“刀口尺工作棱边直线度测量不确定度评估”一文(原创)

张成悌  

(中国测试技术研究院   成都   610021)

  要:文章对规程、标准、规范等的编制方面提出了改进意见。并指出一些基础规程、规范中的错误对编制各种检定过程及规范带来了很多不好的影响。文章对“刀文”的错误进行了解析。

关键词: 刀口尺 不确定度 评估

Comments on " Straightness measurement uncertainty evaluation for straight edge’s working edge " a text

   Zhang Chengti

(National Institute Measurement and Testing Technology, Chengdu 610021,China)

Abstract: Article on the verification regulation, standards, norms and other aspects of the preparation made for improvement. And pointed out that some basic procedures, specification errors in the preparation of a variety of certification processes and standards has resulted in many bad effects. Article on " Straightness measurement uncertainty evaluation for straight edge’s working edge " errors were resolved.

Keyword: Comment Knife-edge Uncertainty Evaluation

1. 引言

《中国测试》杂志2009年第六期同时发表了“刀口尺工作棱边直线度测量不确定度评估”及“0级刀口尺的检定及其不确定度评定”两篇观点完全不同的文章,就是要广大读者仔细分析两篇文章之间的同异。找到自己心中的正确答案。作者在写“0文”时只是阐述0刀口尺的检定及其不确定度评定,没有对“刀文”存在的问题进行分析和评论。本文的目的就是要指出“刀”文中的一些错误观点,以便广大读者得到收益。

 

2. 编制标准、规程、规范要广泛听取意见

人们总是以为写进标准里的或是写进规程、规范里的都是正确的。所以我们在对待标准、规程、规范的编写必需慎之又慎,要以科学的态度认真对待。由于检验奶粉的蛋白含量不是直接检验蛋白的多少,而是用检验氮的含量折算出来,这样就为奸商开了方便之门。“三鹿奶粉”事件给了我们血的教训。标准、规程、规范编制时一定要广泛听取各方面的意见,不能仅由少数专家想当然的进行编写。特别是有重大改变时一定要倾听各个方面的意见。尤其是各个版本的起草者与审定者的意见。JJG63-2007刀口形直尺检定规程的起草者在做其不确定度评估时发现了问题,并未向JJG63-93的起草者和审定者征询意见。这就是在审批程序上少了这样一个环节。否则就可以在颁发前把问题解决。

3. 计量学界中在不确定度评定方面形而上学的风气盛行

制订一些基础规范辅导规程和规范的编制是很有必要的。但是在一些参数上给的不是很合理,例如JJF1059-1999推荐用U95(K=2)作为扩展不确定度,而不是用U99.73(K=3)。而对不确定度的分布推荐采用保守的均匀分布,而不是根据实际情况的分布来确定。JJF1094-2002JJF1130-2005规定扩展不确定度U95 MPEV/3(即最大允许偏差的绝对值),而过去根据误差理论是U99.73/MPEV的比值对于高精度为1/3~1/5;低精度为1/10~1/20;而对于特高精度可以为1/2,甚至是1。这是误收误判造成的损失与提高测量方法精度所需费用之间的经济平衡问题。例如0级量块的比值为1/2。现在没有人分析0级量块检定不确定度的评定,因为0级量块10mm以下的制造公差为±0.1μm,老量块检定规程JJG10081 1等量块检定方法的扩展不确定度为±0.05μmk=3,即U99.73),就是用1等量块检定方法检定它的U99.73/MPEV的比值也只能为1/2,这在生产上是不可能实现的。量块规程规定用2等量块检定方法,即用1等量块做基准,检定0级量块,这样U99.73/MPEV的比值可以达到0.7。根据《长度计量器具(量块部分)检定系统JJG2056-90》量块还有00级的,其U99.73/MPEV的比值也只能是1了。根据JJG146-2003量块新规程(k=2.62U99,根据该规程的技术分析可以达到k=3,即U99.73)1等量块的扩展不确定度提高到±0.03μm,使得2等量块检定方法的扩展不确定度达到±0.05μm。就是这样检定0级量块的U99.73/MPEV的比值也只能为1/2JJF1094-2002JJF1130-2005硬性规定U95 MPEV/3,一方面因为采用了U95而不是U99.73,就降低了测量精度,另一方面就是≤ 1/3,使得一些高精度产品无法适应。这两个规范在它诞生之日起就无法执行。量块要不要级别,现在还没有人敢说量块不采用级的。JJF1094-2002JJF1130-2005不仅与许多没有修改的检定规程有矛盾,而且与JJG146-2003新近出来的检定规程有矛盾。现在有这样的情况,计量部门检定量块在证书上只给等,不给级,就想回避级的问题。事实上矛盾是回避不了的。量块生产厂与用户在尺寸上出现纠纷时,要退货。这就是量块定级的问题。计量部门难道就不处理这种仲裁检定吗?这样就使得一些行业对这两个规范无所适从。由于这两个规范的限制,致使一些检定规程和检定规范中的不确定度评定出现生搬硬套的问题。这次JJG63-2007也同样受这个的框框束缚。JJG63-2007规程的起草者根据他的“评定结果”认为将0级刀口尺取消算了,但是问题没有那么简单。因为刀口尺不像千分尺取消0级后,可以有杠杆千分尺,杠杆卡规等相应量具替代。而刀口尺取消0级后没有其它可用方法来提代。其它一些检定规程里要用0级刀口尺检定,改用相当于1级精度的刀口尺进行检定,就不能保证它的检定质量。因此一些单位送检时仍然要求其刀口尺按0级进行检定。

这就是一些基础规范制订不慎给其他规程、规范制订带来了不可估量的问题。

4. 刀口尺工作棱边直线度测量不确定度评估”一文中的错误

4.1 “刀文”3.3 94版规程的测量程序中的第二行:“用φ80mm二级平晶、三等量块和0级刀口尺组成标准间隙(参见图1b);”,而JJG63-94在其第6页是这样写的:“标准间隙由0级刀口尺、专用量块和φ60mm1级(或φ80mm2级)平晶组成。”关于平晶用一级还是二级,经过计算平晶平面度对不确定度的影响可以忽略不计。关于量块94版规程没有提出用三等量块,只是说0.5μm标准间隙的准确度为±0.15μm。其余标准间隙的准确度为±0.25μm。注意这里说的是准确度而不是不确定度。所以专用量块绝对不是三等量块,而是0级或1级量块。因为标准间隙无法对标准间隙的偏差进行修正。所以用三等量块不但不能提高标准间隙大小的精度,相反还会降低标准间隙的精度。“刀文”3.4 94版规程的测量条件中的第五行:“经检定组成标准间隙的两块1mm量块尺寸差小于0.1μm;”,这项条件在JJG63-94中根本没有,是起草人自己添加的。在三等量块的检定中也没有这样的条件。在分析标准间隙不确定度标准偏差时起草人也没有用到这个条件。起草人增加这个条件目的是想提高标准间隙的精度。实际上并没有起到多大作用。

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“刀文”在5.1.2节⑶中写道:“udk——刀口尺直线度             B类评定

0级刀口尺工作棱边直线度的极限值MPEL3=0.5μma4=0.25μm,保守估计为矩形分布,分布因子b=0.6,刀口尺直线度引入的不确定度分量udk为:udk=a4b=0.25×0.6=0.15μm”,起草人在标准间隙中刀口尺的误差,把0级刀口尺的要求作为其误差是显而易见的错误。首先刀口尺全长上的直线度与局部的直线度是有很大区别的。在老的版本的检定规程和国家标准都有这样一句话是很重要的。在刀口尺试行检定方法63-59是这样写道:“并且检定时所产生的光隙长度不应超过受检刀口尺本身工作面长度的三分之一。” JJG63-83样板直尺检定规程祝是这样写的:“用研磨面平尺检定时,所产生的光隙长度不应超过被检样板直尺工作棱边长度的三分之一。” 作者在参加JJG63-1994规程审定时,只是注意推广0.5μm的标准光隙专用量块,没有察觉少了这句话。只是问是否与国家标准一致,未曾想到国家标准修改时已经少了这句话。就是这句话就让用0级刀口尺组成标准光隙成为可能。由于有光隙部分只有1/3全长,剩下2/3部分都是无光隙的。在这无光隙部分中取其30mm用于标准间隙,它所带来的误差不会超过0.1μm“刀文”在5.5节首次不确定度概算讨论中写道:“标准间隙是由平晶、量块和刀口尺组成,主要不确定度因素来源于刀口尺工作棱边直线度,这种以被测对象作为标准器组成的标准间隙显然不合理,且与常规不符。为此应改变标准间隙的组成或改变测量方法。”。然而它在7.2 第三次评估——不确定度分量的评定和说明中写道:“ujd——标准器直线度 B类评定 标准器直线度的极限值30mm不大于0.3μm,即a=0.15μm,估计为矩形分布b=0.6,标准器直线度的不确定度分量ujd ”。它在这里用的是标准器直线度,不知道此标准器与刀口尺有何不同,如果此标准器的工作边不是刀口,又如何能与刀口尺的光隙作比较。如果是刀口又与刀口尺有何不同。它的0.3μm又是如何确定的。这不是与前面5.5节的说法自相矛盾。

4.3 “刀文”的另一个重要的错误就是关于“分辨误差”,它是这样写道:“5.1.3  ufb——分辨误差 B类评定  刀口尺工作棱边直线度的测量主要取决于人眼对标准装置(参见图1a)形成的光隙大小的判读。由此产生人眼对光隙大小的分辨误差,它与测量条件、测量人员的生理条件和测量经验等有关,一般情况下人眼分辨误差范围约为±0.2μm,即a5=0.2μm,保守估计为U形分布,b=0.7,则不确定度分量ufb

”。分辨误差一般是对仪器而言。在比较光隙与标准光隙时,并不需要读出这个光隙是多大的间隙。有三种情况是明确无误的没有分辨误差,即:没有光隙,明显大于标准光隙或明显小于标准光隙。只有光隙与标准光隙相差很少时,无法分辨其大小。对于这种情况“0文”是这样写的:“这时可以把量块放在研磨平尺上,刀口尺压在三块量块上,若刀口尺是中间有光隙(中间量块大于两边量块0.5μm),看中间量块动不动得了,能动则直线度大于0.5μm,不能动则直线度小于0.5μm。若是端部有光隙(含两端都有光隙),则中间量块小于两端量块0.5μm,中间量块能动说明光隙小于0.5μm,中间不能动说明光隙大于0.5μm”。检查量块能不能动,量块应放在光隙最大处。在这样的比较过程中是不会产生分辨误差的。如果没有这项误差,“刀文”的第二次评估就会通过的。

4.4 “刀文”另一个错误观点在该文6.5第二次不确定度概算讨论中写道:“94版规程将刀口尺分为0级和1级两个准确度级别,但计量检定属于国家量值传递行为,检定单位若出具数据,应给出实际值,并可根据规程规定的不确定度给被测对象确定准确度等别,判定是否合格;生产企业则根据产品标准规定的公差给产品确定级别,优质优价。在规程中给被测对象分级是将规程与标准的不同功能混为一谈,概念上错误。”。JJG63-94刀口尺检定规程中有0级、1级,并不是它规定的,是标准上规定的。规程是根据标准制定的。它们不应该有矛盾。在检定规程中分级别的器具不仅仅只是刀口尺一项,在长度范围内就有量块、平晶、平板、平尺、标准齿轮…,在其它行业就更多了。量值传递如果能按级进行传递也并不是不可以。以前没有标准平晶时就是用1级平晶检定2级平晶。用1级标准齿轮检定2级标准齿轮。量值传递采用“等”的方法,只是降低量值传递的成本。一个企业建立3等量块作为它的长度计量标准,它是不是可以用0级量块或00级量块代替3等量块进行传递,从不确定度这个角度看应该是可以的。从经济角度看,0级量块很快磨损了就要更换新的量块,这样成本就高了。因此不能说计量检定属于国家量值传递行为就不能给计量器具确定级别。“在规程中给被测对象分级是将规程与标准的不同功能混为一谈,概念上错误。这一说法就是极其错误的。标准规定了要分级,规程不分级能行吗?规程是标准执行的保证。它在技术要求方面应该与标准是一致的。只是它对检定方法作了更具体的规定和对一些检定方法给以肯定。起草人有上述错误认识还说“给被测对象分级是将规程与标准的不同功能混为一谈,概念上错误。”。实际上是起草人对计量的概念认识不清。

 

5. 结论

如果将上述错误进行改正,0级刀口尺的评定也就不会有什么问题了。因而也不会有取消0级的说法了。而JJG63-83JJG63-94是起草人单位起草的。如果起草人仔细研究过这两个规程也不会出现这些问题。从“刀文”的内容来看,两位规程起草人在刀口尺检定方面还欠缺实际经验,特别是主要起草人。两位起草人是在原来长期从事平直度测量的人员退休后才接手这方面工作的。其实这也不要紧,只要广泛征求意见就可以避免的。

 

 

参看文献

1.       迅、马桂茹. 刀口尺工作棱边直线度测量不确定度评估[J]. 中国测试.2009,35. (6)1420

2.       张成悌.0级刀口尺的检定及其不确定度评定[J]. 中国测试.2009,35. (6)2124

3.       张成悌、赵小萍.JJG63-2007刀口形直尺取消0级的看法与建议[J].中国测试.2009,35.z1(6)4~5

 

 

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