JJF(冀) 194-2021 冲击试样缺口投影仪校准规范.pdf

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河北省地方计量技术规范
JJF(冀)194-2021
冲击试样缺口投影仪校准规范
CalibrationSpecificationforProjectorsforDetectingtheNotchofTestSample
2021-09-16发布2021-12-01实施
河北省市场监督管理局发布
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JJF(冀)194-2021
冲击试样缺口投影仪
JJF(冀)194-2021
校准规范
CalibrationSpecificationforProjectors
forDetectingtheNotchofTestSample
归口单位:河北省市场监督管理局
起草单位:沧州市计量测试所
邯郸市计量测试所
本规范委托起草单位负责解释
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JJF(冀)194-2021
本规范主要起草人:
王玲玲(沧州市计量测试所)
李振杰(邯郸市计量测试所)
赵国信(沧州市计量测试所)
温战龙(邯郸市计量测试所)
邢增胜(河北天恒计量检测有限公司)
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JJF(冀)194-2021
目录
引言.......................................................................Ⅱ
1范围......................................................................1
2引用文件..................................................................1
3概述......................................................................1
4计量特性..................................................................1
......................................................1
........................................................2
5校准条件..................................................................2
................................................................2
....................................................2
6校准方法..................................................................2
......................................................2
........................................................4
7校准结果的表达............................................................5
8复校时间间隔..............................................................5
附录A标准样板结构示意图.................................................6
附录B冲击试样缺口投影仪V型缺口夹角测量结果的不确定度评定...............8
附录C冲击试样缺口投影仪放大倍数误差测量结果不确定度评定................11
附录D冲击试样缺口投影仪圆弧半径测量结果的不确定度评定..................14
附录E投影屏样板示值误差(轮廓法)测量结果的不确定度评定................17
I
:.
JJF(冀)194-2021
引言
JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001-2011《通用计量术语及定
义》-2012《测量不确定度评定与表示》共同构成本校准规范制定工作的
基础性系列规范。
本校准规范的制定工作参考了GB/T18658-2018《摆锤式冲击试验机间接检验用
夏比V型缺口标准试样》、GB/T229-2020《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》的相
关内容。
本校准规范为首次制定。
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JJF(冀)194-2021
冲击试样缺口投影仪校准规范
1范围
本规范适用于冲击试样缺口投影仪的校准。
2引用文件
JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文
件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。
3概述
冲击试样缺口投影仪是利用光学投影法将被测的冲击试样V型或U型缺口与投影
屏样板进行比对,确定被检测的冲击试样缺口是否符合标准要求的专用光学仪器。广
泛应用于冶金、石油、机械等领域。其结构主要由投影屏(投影屏样板)、光学系统
和机械系统等组成,如图1所示。
图1冲击试样缺口投影仪结构示意图
1—光源;2—物镜;3—投影屏;4—外壳;5—升降工作台
4计量特性

投影屏样板如图2所示
1
:.
JJF(冀)194-2021
图2投影屏样板示意图
1—刻线尺;2—U型缺口;3—V型缺口






5校准条件

温度(20±5)℃,相对湿度≤80%。

冲击试样缺口投影仪校准项目及校准用标准器见表1。
6校准方法
校准前,检查仪器的外观、各部分相互作用及光学系统,确保各移动、转动部位
灵活无松动,视场内应照明均匀、成像清晰,无影响测量准确度的缺陷。


2:.
JJF(冀)194-2021
表1校准项目及校准用标准器
序号校准项目校准用标准器
万能工具显微镜MPE:±(1+L/100)μm,角度MPE:1′,或标
1投影屏样板示值误差
准样板:夹角MPE:±3′,圆弧半径MPE:±(~)mm。
标准玻璃线纹尺,MPE:±2μm,工作玻璃刻线尺,MPE:±
2仪器放大倍数误差

注:
①校准用标准器也可以采用满足不确定度要求的其它仪器。
②标准样板见附录A。

将投影屏样板置于万能工具显微镜的工作台上,在目镜视场中观察到清晰的V
型缺口轮廓,选定万能工具显微镜米字刻线的一边对齐V型缺口夹角的一边,在读
数装置中读出角度值1,转动手轮使选定的米字刻线一边与夹角的另外一边对齐读出
角度值2,1与2的差值的绝对值即为V型缺口夹角的校准结果。

如图3所示,使用万能工具显微镜测量V型或U型圆弧半径时,以弓高弦长法为
例。调整至视场中能够清晰地观察到V型、U型缺口的轮廓,对弦长l、弓高h(如图
3a、3b)进行测量,将测量得到的数据代入公式(1)得到V型、U型缺口圆弧半径。
l2h(1)
R=8h+2
式中:R—圆弧半径,mm;
l—圆弧的弦长,mm;
h—圆弧的弓高,mm。

调整至视场中能够清晰地观察到缺口轮廓,调整缺口高度方向与导轨移动方向平
行,用米字线竖线对准缺口顶部,在读数装置上读数,移动到缺口底部,再次读数,
两次读数之差的绝对值即为缺口高度的校准结果。

调整至目镜视场中能够清晰地观察到投影屏样板上的刻线,调整刻线尺与导轨移
动方向平行,米字线对准刻线尺的中间长刻线,得读数l0。以5个分度为间隔,分别
向上、向下测量至刻线尺的两端,在工具显微镜上读出各校准点的值li,各校准点的
3
:.
JJF(冀)194-2021
a、V型冲击试样缺口b、U型冲击试样缺口
图3冲击试样缺口
1—顶部;2—底部
示值误差按公式(2)计算:
i
i=ai−(li−l0)(2)
式中:i—第i个刻线尺示值误差,mm;
li—第i个校准点的读数值,mm;
ai—第i个校准点的标称值,mm;
l0—初始读数值,mm。
用相同方法校准另一侧刻线尺示值。

将标准样板置于投影仪工作台上,调整焦距,使其成像清晰。通过调整使标准样
板上的底边横线和中间竖线与投影屏面板上的底边横线和中间竖线重合,即可进行读
数。圆弧半径的测量在圆弧顶端处读数。V型夹角的测量需要对其两条边分别读数,
以读数之和作为测量结果。V型夹角测量结果按公式(3)计算:
=0+(左+右)
(3)
式中:—V型夹角的校准结果;
—标准样板V型夹角的角度值;
0
左、右—V型夹角左、右两边的读数偏差(内侧取负值,外侧取正值)。

4:.
JJF(冀)194-2021
将标准玻璃线纹尺置于冲击试样缺口投影仪的工作台上,调整工作台位置使标准
玻璃线纹尺的刻线清晰的投影于投影屏上,然后用工作玻璃尺进行比较,利用放大镜
观察工作玻璃尺的刻线与放大后的标准玻璃线纹尺的相应刻线重合度,不重合时,读
出其差值,投影仪放大倍数误差按公式(4)计算:
L(4)
=L100%
式中:—仪器放大倍数误差;
L—工作玻璃尺读得的数值与标准玻璃尺所用刻线间隔投影的差值,mm;
L—标准玻璃尺所用刻线间隔在投影屏上的实际值,mm。
仪器放大倍数误差的校准分别在水平和垂直方向进行,取绝对值较大值做为校准
结果。
7校准结果的表达
校准后的冲击试样缺口投影仪,应出具校准证书。校准证书内容应符合JJF1071
《国家计量校准规范编写规则》。
校准结果的不确定度评定示例见附录B、附录C、附录D、附录E。
8复校时间间隔
复校时间间隔可根据仪器使用情况自主决定。建议不超过12个月。
5
:.
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附录A
标准样板结构示意图
注:半径2292μm的圆弧上,°,即6′。
°样板

6:.
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7
:.
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附录B
冲击试样缺口投影仪V型缺口夹角测量结果的不确定度评定

:本校准规范。
:温度(20±5)℃,相对湿度≤80%。
:万能工具显微镜,测角目镜的最大允许误差不大于1′
:冲击试样缺口投影仪
:以45°的V型缺口夹角为例。将投影屏样板置于万能工具显微镜的
工作台上,在目镜视场中观察到清晰的V型缺口轮廓,选定万能工具显微镜米字刻
线的一边对齐V型缺口夹角的一边,在读数装置中读出角度值,使选定的米字刻线
一边与夹角的另外一边对齐读出角度值两次读数的差值的绝对值即为V型缺口夹角
的校准结果。

a=A
式中:a—V型缺口夹角示值;
A—万能工具显微镜测得的夹角值;

标准不确定度uA主要来源于重复性、读数误差和万能工具显微镜的示值误差。

在重复性测量条件下,对V型缺口夹角45°角独立测量10次,得到测量列:45°
′、45°′、45°′、45°′、45°′、45°′、45°′、45°26′、45°
′、45°′,利用贝塞尔公式计算得到单次测量的实验标准差为:
n2
(xi−x)
s=i=1=′
n−1
uA1=′

8:.
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读数误差包含对线误差和估读误差。

根据经验,对线误差为±′,′,按均匀分布考虑,k=3,因
此由对线误差引入的标准不确定度为:
u==′
A21

工具显微镜的测角分度值为1′,′,均匀分布,则
uA22==′
这两个标准不确定度分量之间相互独立,角度值是两次角度测量结果的差值,因
此由读数误差引入的标准不确定度为:
uA2=2=′+

万能工具显微镜角度最大允许误差不大于1′,′,均
匀分布k=3,则
uA3=3=′
,所以取uA1和uA2两者中较大的影响量,即重复
性引入的标准不确定度分量uA1,则
u=u2+u2==′+
AA1A3


c=1

标准不确定度分量ui不确定度来源标准不确定度值uiciciui
′

′
9
:.
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uc=uA2==′

U=ku=2×≈2′k=2
c

冲击试样缺口投影仪V型缺口夹角校准结果的不确定度为:
U=2′k=2
10:.
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附录C
冲击试样缺口投影仪放大倍数误差测量结果不确定度评定

:本校准规范。
:温度(20±5)℃,相对湿度≤80%。
:(0~2)mm标准玻璃刻线尺,MPE:±2μm;(0~105)mm工作玻
璃刻线尺,MPE:±。
:冲击试样缺口投影仪。
:将标准玻璃线纹尺置于冲击试样缺口投影仪的工作台上,调整工作
台位置使标准玻璃线纹尺的刻线清晰的投影于投影屏上,然后用工作玻璃尺进行比
较,利用放大镜观察工作玻璃尺的刻线与放大后的标准玻璃线纹尺的相应刻线重合
度,不重合时,读出其差值,差值L与工作玻璃尺读得的数值L之比即投影仪放大倍
数误差。

L
=L100%
式中:—仪器物镜放大倍数误差;
L—标准玻璃尺所用刻线间隔的投影与工作玻璃尺相应长度的差值,mm;
L—标准玻璃尺所用刻线间隔在投影屏上的实际值,mm。

c1==1c2==-L
LLLL2

L引入的标准不确定度u1的评定
u1包括重复性、估读以及标准玻璃刻线尺和工作用玻璃刻线尺四个因素引入的不
确定度。

11
:.
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在重复性测量条件下,
间隔独立测量10次,得到测量列(mm):、、、、、
、、、、,实验标准差为:s=,即
u11=

标准玻璃刻线尺刻线间隔2mm,经50倍放大后投射到影屏上,用工作玻璃刻线
尺进行比较并读数,因此该不确定度分量包括“零”端的对线误差与读数端的估读误
差两个因素。,所以估读误差最大不会超过±
,,按均匀分布考虑,k=3,则:
u12==

标准玻璃刻线尺MPE:±2μm,不确定度区间半宽为2μm,均匀分布,k=3,
经50倍放大后,其允差为100μm,则:
100==
u13=3

,均匀分布,k=3,则:
u14=3=
,为避免重复计算,取两者中较大的
影响量,因此输入量L引入的标准不确定度
u1=+=+

L是标准玻璃刻线尺所用两刻线的实际尺寸,该尺寸是经物镜放大后投射到影屏
上工作玻璃刻线尺读得的,因此该不确定度主要是由工作玻璃刻线尺引入的,所以该

12:.
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u2=


以标准玻璃刻线尺刻线间隔2mm经投影仪的50倍物镜放大后投射到影屏上,用
,L=、
L=100-=-,则
-1-1
c1=1==-L=-
LL2

标准不确定度标准不确定度uci
不确定度来源i-1|ci|ui
分量(mm)(mm)
ui
重复性、标准玻璃刻度

尺、工作玻璃刻度尺
-

u1、u2彼此独立,所以,合成标准不确定度可按下式得到:
uc=c12u12+=

U=kuc=2=2=%

冲击试样投影仪放大倍数误差测量不确定度为:
Urel=%k=2
13
:.
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附录D
冲击试样缺口投影仪圆弧半径测量结果的不确定度评定

:本校准规范。
:温度(20±5)℃,相对湿度≤80%。
:万能工具显微镜MPE:±(1+L/100)μm,式中L单位为mm。
:冲击试样缺口投影仪
:。调整万能工具显微
镜至目镜视场中能够清晰地观察到V型缺口的轮廓,然后对弦长l和弓高h进行测量,
将测量得到的数值带入计算公式得到V型缺口圆弧半径R。

l2h
R=8h+2
式中:R—圆弧半径,mm;
l—圆弧的弦长,mm;
h—圆弧的弓高,mm。

输入量l和h的不确定度来源相同,主要由测量重复性或估读误差以及万能工具
显微镜示值误差组成。

l

在重复性测量条件下,,
利用贝塞尔公式计算得到单次测量的实验标准差为s=,即
ul1=

万能工具显微镜分度值为1μm,
μm,因测量结果是两次读数之差,则
14:.
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=
ul2=23

万能工具显微镜最大允许误差为±(1+L/100)μm,L=,所以万能工具
显微镜MPE:±,,均匀分布,则

ul3==

l
由于重复性观测值受人员读数误差的影响,为避免重复计算,取两者中较大的影
响量,因此取ul1,舍掉ul2,则标准不确定度
ul=ul21+ul23=

h
由于输入量l和h的不确定度来源相同,所以
uh=ul=


RlRl21
c1=l=4hc2=h=−8h2+2

将l=、h=,计算结果与标准不确定度列于下表:
标准不确定度分量ui不确定度来源标准不确定度值uic|c|u
iii
测量重复性、万能工具

显微镜示值误差
测量重复性、万能工具
-
显微镜示值误差

u=u2+u2=m
clh
15
:.
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U=kuc=2=k=2

冲击试样投影仪圆弧半径校准结果的不确定度为:U==2
16:.
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附录E
投影屏样板示值误差(轮廓法)测量结果的不确定度评定
:使用标准样板校准冲击试样缺口投影仪,将标准样板置于投影仪工作台上,
调整好位置,分别对投影屏上的V型缺口夹角、V型缺口圆弧半径、U型缺口圆弧半
径、缺口高度,利用放大镜进行观察比较并读出其测量结果,所以示值误差校准结果
的不确定度,包含V型缺口夹角、V型缺口圆弧半径、U型缺口圆弧半径的校准结果
不确定度。
:本校准规范。
:温度(20±5)℃,相对湿度≤80%。
:标准比较样板,其V型缺口夹角MPE:±3′、V型圆弧半径MPE:
±、U型圆弧半径MPE:±。
:冲击试样缺口投影仪
:将标准样板置于投影仪工作台上,调整焦距,使其成像清晰。通过
调整使标准样板上的底边横线和中间竖线与投影屏面板上的底边横线和中间竖线重
合,即可进行读数。

=x−x
s
式中:—投影屏样板示值误差;
x—投影仪标称值;
x—标准样板读数值。
s

输入量x引入的标准不确定度ux主要来源于测量重复性的标准不确定度ux1或估
读误差的标准不确定度ux2,输入量xs引入的标准不确定度u主要来源于标准样板的
xs
示值误差,现分别分析V型缺口夹角、V型缺口圆弧半径及U型缺口圆弧半径的校准
结果不确定度。

17
:.
JJF(冀)194-2021

x1
以测量标称值为45°的V型缺口夹角为例,对其独立测量10次,得到测量列:45°
03′、45°03′、45°02′、45°04′、45°03′、45°03′、45°03′、45°02′、45°04′、45°04′。
利用贝塞尔公式计算得s=°′,即
ux1=′

标准样板V型缺口夹角的分度值为d=6′,若按三分之一估读,则估读误差引入的
标准不确定度
2=′
ux2=3
,为避免重复计算,取两者中较大的
影响量,因此输入量x的标准不确定度
ux=′

xs
标准样板V型缺口夹角MPE:±3′标准不确定度区间半宽3′,均匀分布k=3
u=33=
xs


c1=1c2=-1

标准不确定度分量ui不确定度来源标准不确定度cicu
ii
′′
x
′-