JJF 1096-2002 引伸计标定器校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1096-2002

引伸计标定器校准规范

CalibrationSpecificationforCalibratorofExtensometers

2002一11一04发布2003一02一04实施

国家质量监督检验检疫总局发布

JJF1096-2002

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引伸计标定器校准规范勺.︺八

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CalibratorofExtensometers

本规范经国家质量监督检验检疫总局于2002年11月04日批准，并自

2003年02月04日起施行。

归口单位:全国几何量工程参量计量技术委员会

主要起草单位:陕西省计量测试研究所

参加起草单位:西安世纪测控技术研究所

钢铁研究总院分析测试研究所

本规范委托归口单位负责解释

工It1096-2朋2

本规范主要起草人:

张磊(陕西省计量测试研究所)

施纪泽(西安世纪测控技术研究所)

王春华(钢铁研究总院分析测试研究所)

JJF1096-2002

目录

1范围·································。·························，·····························……(1)

2引用文献··························‘····························‘·········‘··············一(1)

3概述··························································································……(1)

4计量特性···················································································……(2)

4.1测微头的刻线质量及各部分相对位置··········································……(2)

4.2上·下心轴的同轴度·································································……(2)

4.3分辨力··························································，·······················……(2)

4.4示值误差····，·，·············，···········，·············································……(2)

4.5示值稳定性·····················，························································……(3)

4.6支架刚性·················································································……(3)

5校准条件···············································，····································……(3)

5.1环境条件················································································……(3)

5.2校准项目和校准用设备·······························································，··…(3)

6校准方法···················································，································……(3)

6.1测微头的刻线质量和各部分相对位置·············································……(4)

6.2上、下心轴的同轴度····································(4)

6.3分辨力····················································································……(4)

6.4示值误差················································································……(4)

6.5示值稳定性···········································································……(7)

6.6支架刚性·······································，········································……(7)

7校准结果表达···········································································……(7)

8复校时间间隔········，·，···································································……(7)

附录A引伸计标定器示值误差的测量不确定度，······，·········】·，，(8)

附录B校准引伸计标定器的专用工作台···········································，·，··…(13)

附录c校准证书的内容···························、······································……(14)

JJF1096-2002

引伸计标定器校准规范

范围

本规范适用于引伸计专用校准装置(以下简称标定器)的计量特性校准。

2引用文献

JJFl001-1998通用计量术语及定义

JJF1059-1999测量不确定度评定与表示

ISO9513:1999金属材料单轴向试验用引伸计的标定

JB/T10033-1999测微头

使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。

3概述

标定器是用于对被标定的引伸计给出标准位移量的仪器。它由刚性支架、两个同轴

的心轴或者装卡引伸计的夹具、能够准确地测量沿心轴轴向位移量变化的测微装置组

成。标定器按测微装置形式分为A类和B类，结构示意图见图7和图20

固定心轴

耐l引伸计

:匕1卜寸代工-

}级眨时~~~’_刀.

.协甲厅引~~~-二，，，，

犷一二可动心轴

刁

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r测微头

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图1A类标定器图2B类标定器

A类标定器一般由螺旋副结构的测微头实现位移，用安装在标定器支架上的测微仪

表(比较仪、测微计或干涉仪光管等)配合量块进行测量。B类标定器一般用测微头同

时实现位移和测量。

d7F1096-2002

4计里特性

4.1测微头的刻线质量及各部分相对位置

4.1.1刻线应清晰、粗细均匀，刻线宽度差不超过0.05mm;最小分度值不超过

0.251cmo

4.1.2测微头微分筒锥面棱边上沿至固定套管刻线面间的距离不超过0.4mm，见图3;

当微分筒零刻线与固定套管纵刻线对准时，微分筒圆锥面的端面应与固定套管上毫米刻

线的下边缘相切，或只允许压线不超过0.05mm，离线不超过0.lomma

0.4mm

图3棱边至固定套管的距离

4.1.3测微头应有准确可靠调整零位的装置;对零位时，固定套管游标刻线的零刻线

与微分筒上相应刻线的重合度不超过0.005mm时，尾刻线与微分筒上相应刻线的重合

度应不超过0.05mmo

4.2上、下心轴的同轴度

标定器上、下心轴的同轴度不超过阳.lmmo

4.3分辨力

测微装置的分辨力(或分度值)不超过表1中绝对误差值的1/20

4.4示值误差

示值误差不超过表1规定的最大允许值。

表1示值的最大允许误差

被校引伸绝对误差/ygm相对误差/%

标定器类别

计的级别(校准范围不超过1/3mm时采用)(校准范围超过1/3mm时采用)

0.2级[一0.2,+0.2][一0.06,+0.06]

A类或B类

0.5级[一0.5,+0.5][一0.15,+0.15]

1级[一1.0,+1.0][一0.3,+0.3]

B类

2级[一2.0,+2.0][一0.6,+0.6]

工月F10%-2002

4.5示值稳定性

示值稳定性在1h内不超过表1中的绝对误差值。

4.6支架刚性

上支架受到1N的垂向力时，其位置变化量不超过0.lL[mo

注:作为校准，不判定合格与否，上述计量特性指标仅供参考。

5校准条件

51环境条件

校准环境条件见表20

表2校准环境条件

校准前标定器

标定器类别实验室温度/℃室温变化/(`C/h)

在室内等温时间/h

A20士1g0.5>24

B20士5_}l>12

5.2校准项目和校准用设备

各校准项目使用(测量)标准及其他设备的要求见表30

表3校准项目和校准用设备

序号校准项目使用标准和其他设备的要求

1测微头的刻线质量及各部分相对位置5倍放大镜;(必要时使用)工具显微镜

2上、下心轴的同轴度75mm刀口形直尺和塞尺(均为2级)

3分辨力目力观察

2等、3等、4等或5等量块;分度值

(或分辨力)不超过。.1Km的测微仪、比

较仪或具有同等测量能力的其他测量仪

器。所能提供的实验室测量能力不‘超过

4示值误差

相应类别引伸计标定器最大允许误差的，

(1/3)一(1/5)

应配置专用玛瑙工作台和三珠工作台

(见附录B)

5稳定性除了序号4所需设备之外，再加计时钟

6支架刚性100g砧码和(任意等级)量块

‘或称最佳测量能力，用95%置信概率(或用包含因子k=2)的扩展不确定度认表示。

6校准方法

首先检查外观，确定没有影响校准结果的因素后再进行校准。

工1F1096-2002

6.1测微头的刻线质量和各部分相对位置

6.1.1刻线宽度差

目力观察，必要时可用工具显微镜测量。

6.1.2微分筒圆锥面棱边上沿至固定套管刻线面间的距离

用0.4mm塞尺置于固定套管刻线面上用比较法测量，微分筒圆锥面棱边上沿不应

高于塞尺表面。在微分筒任意一周内不少于三个位置上测量。也可用工具显微镜测量。

6.1.3微分筒圆锥面的端面与固定套管上横刻线的相对位置

先将微分筒调整至零刻线附近，然后使微分筒圆锥面端面与固定套管上任意毫米刻

线的下边缘相切，同时读取微分筒上零刻线与固定套管上横刻线的偏移量即为离线或压

线数值。见图40

图4离线和压线

6.2上、下心轴的同轴度

调整标定器上、下两心轴的端部相距约lmm，将刀口形直尺测量边约50mm长沿轴

线方向紧靠在固定心轴上，用塞尺测量出刀口形直尺与可动心轴端部的最大间隙值，以

该值的两倍作为校准结果。

6.3分辨力

目力观察。

6.4示值误差

6.4.1校准范围、校准用量块标称长度间隔和等级的选取

在选定的校准范围内，应按最大校准点E、与最小校准点E,之比应为5倍至10

倍的原则选取各校准点，即:

E

5<下兰竺竺<10(1)

一乙。ni

按上述原则，校准用量块标称长度间隔的选取示例见表4a

各校准范围段内选取的量块等级可参考表5.

6.4.2直接法

如图1和图5所示，将指示或显示仪表装在标定器固定支架孔中，将专用的玛瑙或

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表4校准用量块标称长度间隔的选取示例

表5各校准范围段内选取的量块等级

三珠工作台装在标定器的可动心轴上，使仪表的测量轴线通过玛瑙或三珠工作台的中心

位置。将测微头调整到所选校准范围的起始位置，在仪表的球面测头与玛瑙或三珠工作

台间放人一块量块(量块中心点大致在玛瑙或三珠工作台的中心)，调整仪表测头与量

块接触并使其示值大致对零并记下初始值，然后按所选校准间隔，转动微分筒至各校准

点，再以递增或递减的方式依次置换各量块，从仪表上读取并记录与初始值的偏差值。

对不超过1/3mm的受校点按式(2)计算各点示值的绝对误差乙为

△=4A一(Al一△lo)(2)

式中:AA—在某校准点时仪表的读数值与初始值的偏差，tm;

△2—在该校准点时所用量块按等检定的偏差，[m;

Al,—对准起始位置时所用量块按等检定的偏差，/rmo

对超过1/3mm的受校点按式(3)计算各点示值的相对误差S为

DA一(4l一△I.)

a=—x100%(3)

式中:2—该校准点的标称值，um.

最后，取同方向上各校准点重复测量3次中的最大差值作为该点的测量结果。

JJF1096-2002

指示仪表或显不仪表

(比较仪或测微仪)

尚定支架

测艾

量块

玛瑙工作合或三珠工作台

可动心轴

测微头

图SB类标定器的校准

6.4.3配对法

用表5中“配对法”一栏所选量块等级对A类标定器lmm校准范围内进行校准。

当以配对法校准正向或反向上某点示值时，转动微分筒以第一块量块对准仪表零位，然

后以递增或递减的方式依次置换校准该点时相关长度的第二块量块，并在仪表上读数;

再以第二块量块对准零位，然后再以递增或递减的方式依次置换相关长度的第三块量

块，同时在仪表上读数;依次类推，直到所校准的点全部校完。在每一个校准点上取

(n一1)次读数的算术平均值作为该点的测得值。

该校准点的示值误差

艺AA一‘(Al。一△l')

。=一-—不万一一(4)

式中:EA人—该校准点用各对量块校准时，读数值与标称值之差的代数和，um;

Al}—第n块(最后一块)量块按等检定的偏差，lcm;

Al—第一块用于对零位的量块按等检定的偏差，Nm;

n一1—使用的量块对数;n为量块总数量。

例如，对配置数显电感测微仪的A类标定器，用4块3等量块配3对，对0.1tm挡

进行校准。以一lortm和+loKm两点为例，其校准结果见表6a

校准可以在可动心轴正、反两个位移方向分别进行，也可以选择一个方向进行。最

后取同方向各点中绝对误差或相对误差的最大值作为校准结果。

校准正向示值时，量块标称长度按递增方式进行;校准反向示值时，量块标称长度

按递减方式进行，这时必须注意先取掉量块，然后再调整微分筒的位移。

JJF1096-2002

表6配对法校准tlowm点的示值误差

6.5示值稳定性

将标定器上仪表测头与测微工作台上放置的任意等级量块相接触，示值调整到校准

范围内任一点，等示值稳定后记下第一次读数值，然后每隔15min记录一次读数值，连

续观察1h，取其最大与最小读数值之差作为校准结果。

6.6支架刚性

仍用图1或图5的装置，仪表的指针(指标)对准某一标记(刻度)，对上支架施

加1N垂向力后(如在上支架靠近指示表处挂吊100g珐码)，仪表的示值变化即为校准

结果。

7校准结果表达

校准结果应以“校准证书”或校“准报告”的形式给出。其内容见附录Ca

8复校时间间隔

送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。建议一般不超过1年。

J.1F1096-2002

附录A

引伸计标定器示值误差的测量不确定度

A.1测量方法和数学模型

A.1.1测量方法

对A类标定器，主要是测微仪表的示值误差。本例为电感测微仪，0.1tm挡示值范

围为[一0.1,+0.1]mm，在0.lmm校准范围内用3等量块以配对法测量获得。

对B类标定器，主要是测微头的示值误差。本例用3等量块以扭簧比较仪为指示器

用直接法测量获得。当不确定度以绝对形式表示时，选取用绝对误差形式表达的最大校

准点(0.3mm)进行评定;当不确定度以相对形式表示时，选取用相对误差形式表达的

最小校准点(0.4mm)进行评定。

A.1.2数学模型

配对法测量时A类标定器在某校准点的误差乙为

ZAA，一(Al一△l,)

(a-8t+At-8a)(A.L)

n一1

n一1

式中:艺AA—在某校准点用各对量块校准时，读数值与标称值之差的代数和，tim;

乙二I

Al}—第。块(最后一块)量块按等检定的偏差，rm;

Al,—第一块用于对零位的量块按等检定的偏差，1em;

n一1—使用的量块对数，n为量块总数量;

l一一该校准点的标称值伽m)，本例为l00tm;

a—量块的线膨胀系数为11.5x10-6/0C;

At—室温对参考温度(209C)的偏差，℃;

at—引伸计标定器对量块的温度差，为0.590;

Sa—引伸计标定器对量块的线膨胀系数差，为2x10-b/0Co

由于校准点的标称值很小，在校准条件下，上式第二项引入的不确定度分量可忽略

不计。

直接法测量时标定器在某校准点的误差乙为

4=QA一(,3l一△to)一l(a-St+,At"Sa)(A.2)

式中:An—在某校准点时仪表的读数值与初始值的偏差，Jim;

△2—在该校准点时所用量块按等检定的偏差，[LM;

Al,对准起始位置时所用量块按等检定的偏差，tm;

l—该校准点的标称值(Km)，本例为300ttm和400[m;

其余同上。

在校准条件下，上式第三项引人的不确定度分量可忽略不计。

注:在本例中，若将温度变化引入的不确定度分量与其他各分量合成，发现它对合成标准不确

定度贡献极小。故按微小分量处理，在以下的不确定度评定中不再考虑。

.LTF1096-2002

A.2方差和灵敏系数

各输人量彼此独立。依:

u(妇=Jl〔}。{u(二)一2

A.2.1用配对法时，由式(A.1)得:

u,(})(n11)2{咨n2(A)+u}(，)‘+u-(l,)“

由于l。和l，的尺寸相近，量块的测量不确定度值相同，所以，

令u2(h)=。，(l,)=。2(l)

则(A)+2u2(1)1(A.3)

u}(4)布早.沛,2L。2

戈a一i_,

又因浅2,3,…，n一1)的不确定度来源相同，设

(A)=U2(A,)=.2(A,)=u'(A,)二·一。'(A,

所以

斤一」

兄，2‘(盛)=(n一1)tcz(A(A.4)

不=上

式(A.4)代人式(A.3)，得

1

斌(A)=(A(A.5)

n一1)

1

了n一1

1万

:“，二万万二=了

A.2.2用直接法时，由式(A.2)得:u}(乃:

当校准点小于lmm时，由于l和几的尺寸一相近，量块的测量不确定度值相同，所以，

令(lo)=u2(1)

则u,乙)=u2(d)+2u-(l)(A.6)

c卫二。2=V2

A.3标准不确定度一览表

A类标定器用3等量块以配对法(配对量块总数n=4)校准时，标准不确定度各

分量见表A.1.

表A.1A类标定器在0.lmm校准点时示值误差不确定度评定一览表

BF1096-2002

表A.1(续)

对B类标定器用3等量块和扭簧比较仪用直接法校准时，标准不确定度各分量见表

A.2.

表A.2B类标定器在0.3mm和0.4mm校准点时示值误差不确定度评定一览表

A.4计算分量标准不确定度

A.4.1由量块的不确定度估算的分量“(l)

若O.Imm,0.3mm和0.4mm的校准点分别用Imm,I.Imm,1.3mm和1.4mm的3等

量块，则其中心长度测量的扩展不确定度U二((0.10+11)-0.101cm，置信概率为99%

正态分布时，自由度，~二，包含因子k=2.58，不确定度估算的分量u(I)有:u(l)=

0.10/2.58=0.039[m.

A.4.2与读数有关的误差引人的分量u(A)

A.4.2.1由测量重复性估算的分量“,(A)

对A类标定器上所配置的电感测微仪校准时，如O.Imm点，在重复性条件下，用

配对使用的对零量块及校准(最后一块)量块连续测量10组(每组3次)，求出实验标

准差、p=0.11INm。在实际测量中只测一组，其自由度v=10x(3-1)=20，则标准

不确定度分量。,(A)=:，/而=0.064Ltmo

A.4.2.2量化误差引人的分量U2(A)

数显仪表存在着量化误差带来的不确定度分量，设分辨力为8,，则“(;)=

0.295=;数显电感测微仪在0.1pm挡时，其分辨力8,=0.1tim，用配对法每次校准某点

时由于对零时和校准时两次影响读数，故

JJF1096-2002

u,(A)二涯u(r)=0.418,=0.0411cm

该分量均匀分布，v。二。

A.4.2.3测量力变化引入的不确定度分量u,(A)

校准时测力变化产生对量块压陷量不同，使测量结果出现误差，用电感测微仪时，

该分量估计为0.014pm，作均匀分布处理，

0.014

u,(A)==0.0081am

万

按其可靠程度，估计自由度，=120

用扭簧比较仪时，该分量估计为0.051Am，作均匀分布处理，

0.05

u,(A)==0.0291Am

万

估计自由度同上。

A.4.2.4微分筒瞄准误差引人的分量u4(A)

微分筒的分度值为0.21im，瞄准误差为0.11cm，该量呈三角分布，按其可靠程度，

估计自由度，=12，则不确定度引人的分量:

0.1

u4lA)=万=U.U4111m

A.4.2.5仪表示值变动性引人的不确定度分量。,(A)

选用分度值为0.111m的扭簧比较仪时，其示值误差不超过0.151cm，由该仪表的检

定规程知其示值误差的三分之一为其示值变动性，即0.051cm，该量呈均匀分布，自由

度，~0o。

其引人的分量us(A)估算为:

0.05

us(A)==0.0291zm

万

A.4.2.6仪表测头与量块测量面接触位置不正确引人的分量ub(A)

上、下心轴不同轴，引起基准轴线与测量轴线的偏离。另外测量轴线与三珠工作台

三珠接触点形成的定位面间垂直度最大为0.01mm(见附录B图B.1)，放上量块时产生

斜置误差。上述两项误差造成测头与量块测量面接触位置不正确，该误差约为

0.02011m。设该量为投影分布，包含因子k=10/3，则

u,(A)=0.02x3/10=0.0061im

按其可靠程度，估计自由度，=12

注:本例使用玛瑙工作台放置2mm以下量块时，引起的斜置误差可忽略不计。

以上各项分量合成u(A):

U2(A)=艺uuz,(A)

对A类标定器，0.1m。校准点的标准不确定度用绝对形式表示时(见表A.1):(用

量块以配对法校准电感测微仪)u(A)=0.076tm

0.07口

-39

0.04100.0080

oc一+一12

JJF1096-2002

对B类标定器，0.3mm和0.4mm校准点的标准不确定度用绝对形式表示时(见表

A.2):(用扭簧比较仪作指示器以量块校准微分筒)u(A)=0.058km

0.0580

"n=0.02900.04140.02少丽1w-38

-12十12+玉+一不2

A.5合成标准不确定度

A.5对A类标定器校准时，依式(A.5)，得

·:=告一(，卜号一(，‘

0.1mm校准点:

“(。)=0392=0.048

4084

e·。=_0获.益04400.040.0184一’6

一39十玉

A.5.2对B类标定器0.3mm点校准时，依式(A.6):

u(。)=%10.0582+2x0.0392=0080pm

08了

0.080"._

一二二二不二--Ijl

0.055'0.0525'

+一一一二下万一一一

A.5.3对B类标定器0.4mm点校准时，用相对不确定度的形式U,-,,,l(户=竺全立表示

u,-1(S)、u(△)0.08=0.02%

1400

其有效自由度，e。同A.5.2

A.6扩展不确定度

A.6.1对A类标定器，0.lmm校准点:U95=t16(56)u,,(A,)=2.00x0.0481nm=0.101zm

A.6.2对B类标定器，0.3mm校准点:U95=t95(137)u,(,A)=1.98x0.081im=0.1614m;

0.4mm校准点:U-195=t95(137)u,(8)=1.98x0.02%=0.04%

A.7表示形式

引伸计标定器示值误差的扩展不确定度:

对A类标定器0.1mm点校准时，测量结果的扩展不确定度U95=0.1Otim〔由合成标

准不确定度“(力=0.0481cm，置信概率p=95%，包含因子k=2.00所得」;

对B类标定器0.3mm点校准时，测量结果的扩展不确定度U95=0.161Lm[由合成标

准不确定度ua(妇=0.081cm，置信概率p=95%，包含因子k=1.98所得];

对B类标定器0.4mm点校准时，测量结果的扩展不确定度U95=0.04%[由合成标

准不确定度u,(y)=0.02%,置信概率p二95%，包含因子k=1.98所得」。

注:也可直接取k=2，不必计算自由度。

JJF1096-2002

附录B

校准引伸计标定器的专用工作台

外套玛瑙头

钢珠锁紧螺母

工作台卞休调节螺钉

紧固螺钉工作台主体

紧固螺钉

图B.1三珠工作台图B.2玛瑙工作台

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JJF1096-2002

附录C

校准证书的内容

校准证书应至少包括以下信息:

7标题:“校准证书”;

2实验室名称和地址;

3证书或报告的唯一性标识(如编号)，每页及总页数的标识;

4送校单位的名称和地址;

5被校对象的描述和明确标识;

6进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的

接收日期;

7如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对抽样程序进行说明;

S对校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号;

9本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;

10校准环境的描述;

11校准结果及其测量不确定度的说明;

12校准证书签发人的签名、职务或等效标识，以及签发日期;

13校准结果仅对被校对象有效的声明;

14未经实验室书面批准，不得部分复印证书或报告的声明;

巧建议下次校准日期。