[发明专利]一种电子卡规的校准及评定方法

权利要求书

1.一种电子卡规的校准及评定方法，其特征在于：

1）.校准用标准件设计：校准电子卡规的校准用标准件，以下简称标准件，为高精度的圆柱体，其设计参数根据被校准的电子卡规尺寸及精度来确定，标准件大径、小径尺寸与被校准卡规的上限及下限尺寸一致，即分别设计为ΦD和ΦD-T，T为电子卡规的上下限尺寸之差，标准件尺寸精度按小于或等于电子卡规分辨力的1/4设计，其形位误差和表面质量与尺寸精度应相匹配，表1中给出了标准件精度限值及相关技术要求：

表1 电子卡规标准件设计要求

标准件设计型式可分为两种：单一标准件和组合式标准件，对于标称尺寸大于或等于100mm的电子卡规，其标准件应设计为单一标准件，即一个标准件只针对一种电子卡规的校准，除设计标准件的上、下极限尺寸ΦD及ΦD-T以外，同时设计端面尺寸L与电子卡规标称尺寸相同,作为辅助校准使用，对于电感式和电容式卡规，其标准件精度分别为0.5～0.7μm及1.5～2.0μm，设计标准件均应达到校准对应电子卡规的技术要求；而对于标称尺寸小于100mm的卡规，其标准件可成组设计，即设计为二组标称尺寸不同的标准圆柱组合成一个组合式标准件，对应二种不同电子卡规或一种可调整式电子卡规校准；针对电感式或电容式电子卡规，其组合式标准件的精度分别为0.5μm及1.5μm，其单个标准件尺寸分别为ΦD、ΦD-T或Φd、Φd-T，对应于各个标准件的上限及下限尺寸；在特殊情况下，如针对尺寸小于50mm的可调式电子卡规，可以设计成二个以上不同尺寸组合的一个组合标准件，对应卡规多种不同尺寸的上下限值的校准；制造完成后的标准件，在使用前应对其各段尺寸的示值误差进行校准，以确定标准件直径的上、下限尺寸及端面尺寸，具体校准方法可在测长机上采用四等量块以比较法进行测量确定，以确保标准件精度满足技术要求；

2）. 电子卡规的校准：利用符合要求的标准件，采用比较测量的方法对电子卡规示值误差实施的校准；校准前被校电子卡规在室内平衡温度的时间不少于2小时，控制室内工作温度在20±2℃及相对湿度45%～75%，使卡规弹性元件及卡爪形变稳定，对卡规校准所设计的标准件完成加工后应进行校准以确定标准件的量值；两种比较测量校准卡规示值误差的方法如下：一种是先将电子卡规卡在标准件的下限尺寸使数显表置零，再将卡规卡在标准件的上限尺寸，从数显表上读数，将读数值减去标准件上限尺寸实际值即为该卡规的单次测量示值误差，用公式表示如下：

e_i = l_i-l 【1】

式中：e_i ——上限尺寸示值误差第i次测量单次示值误差；

l_i——第i次测量卡规上限尺寸记录的示值；

l——校准件上限实际尺寸，通常是标称值；

另一种方法是先将电子卡规卡在标准件的标称尺寸L上对零，再将卡规分别卡在标准件的上限和下限尺寸，从数显装置上分别读数，将读数值分别减去标准件上、下限尺寸实际值即为该卡规的上、下尺寸单次测量示值误差e_i； e_i仍可按式【1】计算，只是在校准下限示值误差时，公式中l_i为第i次测量卡规下限尺寸记录的示值，而l为校准件下限实际尺寸；

上述校准方法单次测量重复进行5次，得到e_i，即e₁、e₂、e₃、e₄、e₅中，取e_i中绝对值最大的作为相应尺寸示值误差的校准结果e，表达式如下：

e = Max｛e_i｝= Max｛e₁，e₂，e₃，e₄，e₅｝ 【2】

下表2是根据各类电子卡规的精度及使用要求，提出的示值误差限值要求，其中T为被测工件尺寸的公差要求，一般可为所选择电子卡规的上、下限尺寸之差；通常电子卡规满足了此技术要求才能保证其检测数据的准确度，故卡规示值误差校准结果e均不应超过规定的示值误差允许值；

表2 电子卡规示值误差允许值

3）.卡规校对件的校准：在对电子卡规进行校准后还应对其附带的校对件实施校准，以满足卡规现场校对核查需要，确保电子卡规处于准确稳定的技术状态；校准电子卡规用校对件的校准采用规格为0-100mm、分度值为1μm及不确定度0.3μm的测长仪，同时选用规格为0.5-100mm及不确定度0.20µm＋2×10^-6L的四等量块，在温度（20±2）℃、相对湿度45%～75%的室内进行；对于尺寸大于100mm的校对件用测长机加量块进行校准；对校对件进行校准时，先用四等量块组合成校对件上限尺寸的标称值，放置在符合要求的测长仪上读取组合量块标准值l_b，然后取下量块将校对件上限尺寸放置在测长仪上读取上限尺寸数据即测量值l₁，参照公式【1】两次读数之差即为校对件上限尺寸单次测量的示值误差e₁；按同样程序进行至少三次等精度重复测量，得到的l_i，即l_1、l_2、l₃，分别减去l_b，得三次测量的示值误差e_1、e_2、e₃，取三次测量结果平均值e_p作为校对件上限尺寸示值误差校准结果，即：

e_p =Σe_i/3 =Σ（l_i- l_b）/3 【3】

式中l_b 为量块组合尺寸；i取值分别为1、2、3；

用同样方法对校对件的下限尺寸进行校准，取其至少三次重复测量的平均值作为其下限尺寸示值误差校准结果，以上方法同样适用于标准件的校准；对于校准后的校对件应重新赋值，即用校准结果实际值替代原校对件的上、下限标称值，以便确保用其校对核查使用中的电子卡规时的准确度；在符合相关条件时校准后的校对件也可用于配套卡规示值误差校准；

4）.电子卡规符合性判定：通常经过校准后的电子卡规给出示值误差的测得值e和其相应的测量不确定度U；需要分析电子卡规校准过程测量不确定度影响的主要来源，按照其各数值公式合成计算扩展不确定度U；根据使用需要对电子卡规的示值误差符合性进行评定，当测量不确定度U与最大允许误差M的比值U/M≤1/4时, U可忽略不计，其示值误差小于最大允许误差值时可判定电子卡规合格；当U/M＞1/4时，在电子卡规的符合性判定时需要考虑示值误差的测量不确定度后进行准确判定；下表3是根据各类使用中的电子卡规的精度及示值误差评定要求，提出在两种不同的范围内示值误差校准结果的判定方法，只要满足了这些技术要求才能得出电子卡规合格与否的结论，从而作为评定电子卡规能否继续使用的参考依据；当示值误差校准结果e之绝对值 E≤Μ-U时电子卡规判定合格，而当E＞Μ+U时卡规为不合格；对于E处于（Μ-U）～（Μ+U）之间的待定区域时，应采用更高等级的标准件进行校准后进一步判定；对于可调式电子卡规，由于是多尺寸点的校准，在分析评定中可以给出相应各尺寸点单一值的评定结论，也可以给出电子卡规的评定结论，而只有该电子卡规各尺寸点的示值误差均符合要求，方可得出电子卡规整体合格的结论；

表3 电子卡规示值误差符合性判定表