JJF(皖) 215-2025 轨道车车轮用静平衡机校准规范

嗯(皖)
安徽省地方计量技术规范
JJF（皖）215-2025
轨道车车轮用静平衡机校准规范
Calibration Specification for Static Balancing Machines for Rail car
wheel
2025-01-09 发布2025-03-01 实施
安徽省市场监督管理局发布
归口单位：安徽省交通安全计量技术委员会
主要起草单位：马鞍山市计量测试研究所
参加起草单位：宝武集团马钢轨交材料科技股份有限公司
马鞍山钢铁股份有限公司
本规范委托安徽省交通安全计量技术委员会负责解释
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本规范主要起草人：
赵非（马鞍山市计量测试研究所）
张亚飞（马鞍山市计量测试研究所）
吴志成（马鞍山市计量测试研究所）
刘海波（宝武集团马钢轨交材料科技股份有限公司）
王超刚（马鞍山钢铁股份有限公司）
参加起草人：
倪铭（马鞍山市计量测试研究所）
杨宝华（马鞍山市计量测试研究所）
吴伟刚（马鞍山钢铁股份有限公司）
匡一新（马鞍山钢铁股份有限公司）
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I
目录
引言..............................................................................................................................Ⅱ
1 范围.......................................................................................................................(1)
2 引用文件...............................................................................................................(1)
3 术语.......................................................................................................................(1)
4 概述.......................................................................................................................(1)
5 计量特性...............................................................................................................(2)
6 校准条件...............................................................................................................(3)
6.1 环境条件............................................................................................................(3)
6.2 测量标准及其他设备........................................................................................(3)
7 校准项目和校准方法...........................................................................................(3)
7.1 校准项目............................................................................................................(3)
7.2 校准方法............................................................................................................(4)
7.2.1 校准前的准备.................................................................................................(4)
7.2.2 最小可达剩余不平衡量.................................................................................(4)
7.2.3 不平衡减少率.................................................................................................(5)
7.2.4 原位重复装卡不平衡量测量重复性.............................................................(5)
7.2.5 原位重复装卡不平衡相角测量重复性.........................................................(5)
7.2.6 转位不平衡量测量复现性.............................................................................(6)
7.2.7 转位不平衡相角测量示值误差.....................................................................(6)
8 校准结果的表达...................................................................................................(6)
9 复校时间间隔.......................................................................................................(7)
附录A 校准原始记录（推荐）格式..................................................................... (8)
附录B 校准证书内页（推荐）格式................................................................... (12)
附录C 校验转子................................................................................................... (13)
附录D 最小可达剩余不平衡量测量结果不确定度评定示例...........................(15)
附录E 转位不平衡相角测量示值误差测量结果不确定度评定示例............... (17)
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II
引言
JJF 1071-2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF 1001-2011《通用计量术
语及定义》、JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范
制定工作的基础性系列规范。
本规范部分技术指标参数参考了GB/T 9239.21-2019《机械振动转子平衡第
21 部分:平衡机的描述与评定》、JB/T 9392-2013《单面立式平衡机技术条件》
等文件的相关内容。
本规范为首次发布。
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1
轨道车车轮用静平衡机校准规范
1 范围
本规范适用于轨道车车轮用单面立式静平衡机（以下简称平衡机）的校准。
2 引用文件
本规范引用了下列文件：
GB/T 9239.21-2019 机械振动转子平衡第21 部分:平衡机的描述与评定
GB/T 6444-2008 机械振动平衡词汇
JB/T 9392-2013 单面立式平衡机技术条件
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范。
3 术语
3.1 静不平衡static unbalance
中心主惯性轴仅平行偏离于转子轴线的不平衡状态。
3.2 最小可达剩余不平衡度(emar) minimum achievable residual specific unbalance
在给定的条件下,平衡机能够达到的剩余不平衡度的最小值。计量单位为g·mm/kg。
3.3 最小可达剩余不平衡量(Umar) minimum achievable residual unbalance
平衡机能使转子达到的剩余不平衡量的最小值。是衡量平衡机最高平衡能力的性能指
标，计量单位为g·mm。Umar=emar·m(m 为校验转子的总质量)。
3.4 不平衡量减少率（URR） unbalance reduction ratio
经过一次不平衡校正减少的不平衡量与初始不平衡量的比值。不平衡量减少率是衡量
平衡机不平衡量指示和相角指示的综合准确度。
3.5 校验转子proving rotor
用于校验平衡机而设计的适当质量的刚性转子。
3.6 试验质量test mass
配合校验转子用于测试平衡机的严格规定的质量。试验质量分为固定试验质量与移动
试验质量。试验时，固定试验质量产生的不平衡量为Ustation，移动试验质量产生的不平衡
量为Utravel。
4 概述
平衡机是用于测定转子不平衡量的设备，可以用于改善被平衡转子的质量分布，减
少轴颈的基频振动力或作用于轴承的力。平衡机按转子轴线的状态分类有卧式平衡机和
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立式平衡机，按试验平面数量可分为单面和双面平衡机。为完成单面平衡提供数据的单面
平衡机又称静平衡机。目前轨道车车轮用静平衡机均为单面立式平衡机。
静平衡机主要由以下几个系统组成：
（1）支承转子并保证转子具有必要自由度的支承系统；
（2）使转子按一定转速旋转的驱动系统；
（3）测量转子不平衡量幅度和相位的测量系统；
（4）控制系统和数据处理系统。
轨道车车轮用静平衡机原理结构示意图见图1。
图1 轨道车车轮用静平衡机原理结构示意图
5 计量特性
5.1 最小可达剩余不平衡量(Umar)
达到平衡机标称的最小可达剩余不平衡量（Umar，cl）。
5.2 不平衡量减少率(URR)
被平衡转子的最大质量≤350kg 时，URR≥90%。被平衡转子的最大质量＞350kg 时，
URR 由用户或制造者确定。
5.3 原位重复装卡不平衡量测量重复性
由用户或制造者确定。
5.4 原位重复装卡不平衡相角测量重复性
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由用户或制造者确定。
5.5 转位不平衡量测量复现性
由用户或制造者确定。
5.6 转位不平衡相角测量示值误差
由用户或制造者确定。
注：以上指标仅供参考。
6 校准条件
6.1 环境条件
6.1.1 环境温度：10℃～40℃；
6.1.2 环境相对湿度：≤85%；
6.1.3 无腐蚀性介质的环境中。
6.2 测量标准及其他设备
6.2.1 校验转子
采用A 型校验转子，如图2 所示，转子规格及计量特性要求见附录C。
说明：1、2、3—校准平面
图2 A 型校验转子
6.2.2 试验质量
与校验转子连接的试验质量块，可以采用各种型式制作，其质量的最大允许误差：
±0.5%。
6.2.3 电子天平
需满足试验质量的测量范围，准确度等级优于等于级。
7 校准项目和校准方法
7.1 校准项目
校准项目见表1。
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表1 校准项目
序号校准项目名称
1 最小可达剩余不平衡量
2 不平衡量减少率
3 原位重复装卡不平衡量测量重复性
4 原位重复装卡不平衡相角测量重复性
5 转位不平衡量测量复现性
6 转位不平衡相角测量示值误差
7.2 校准方法
7.2.1 校准前的准备
校准前必须完成初始不平衡量的校正。
首先，确保将校验转子的剩余不平衡量平衡到不大于10Umar，cl。
按平衡机规定的程序在校验转子非校准平面（接近试验平面的转子体的表面）上施加
相当于在试验面上10Umar 的不平衡质量。按常规操作平衡机，根据平衡机的读数对转子进
行不超过4 次的启动平衡,并在校正平面上进行校正，校正后剩余不平衡量须小于1Umar。
7.2.2 最小可达剩余不平衡量
在校验转子3 校准平面上施加可产生10Umar 不平衡量的试验质量，试验质量安装位置
选择0°，30°，60°，90°，120°，150°，180°，210°，240°，270°，300°，330°
处(后续校准可选择0°，60°，120°，180°，240°，300°)，启动平衡机运行转子进行
测量，记录各试验位置的不平衡量读数Ai。按公式（1）计算不平衡量读数的算术平均值A 。


n
i
i A
n
A
1
1 （1）
式中： A ——不平衡量读数的算术平均值，g·mm；
Ai——不平衡量读数，g·mm；
n——测量次数。
计算各位置不平衡读数Ai 与A 的比值，当所有位置均满足0.88≤Ai/ A ≤1.12 时，则被
校准平衡机达到了标称的最小可达剩余不平衡量要求。
注：当试验质量安装位置选择0°，30°，60°，90°，120°，150°，180°，210°，
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240°，270°，300°，330°时，允许有一个点超出0.88≤Ai/ A ≤1.12 的要求。
7.2.3 不平衡量减少率
选取1 个固定试验质量（Ustation=20Umar ～ 60Umar），1 个移动试验质量（Utravel=5Ustation）。
在校验转子3 校准平面上任选一个位置作为固定试验质量的位置，在3 校准平面上其余的
位置中任选一个位置作为移动试验质量的起始位置。将移动试验质量的位置每次增加30°
进行移动（后续校准可选择每次增加60°进行移动，但应跳过与固定试验质量相隔60°
或其倍数的所有位置），遇到固定试验质量的位置跳过。
每次安装好试验质量之后，启动平衡机对转子进行测量，记录不平衡量读数Bi 及相角
读数δi，按公式（2）计算各不平衡量读数Bi 与Ustation 的比值ni。
station
i U
n  Bi （2）
将读数画在URR 极限图上，极限图的画法见GB/T 9239.21-2019《机械振动转子平衡
第21 部分:平衡机的描述与评定》图9 及附录B。根据试验点落在极限圆的不同区间，来
评定URR 达到的等级。
若一个试验点落在了最里面的极限圆内部（或压线），则表明不平衡量减少率URR
达到95%；若一个试验点落在95%的极限圆和90%的极限圆之间（或压在90%极限圆线上），
则表明URR 达到90%，其他以此类推。
若所有试验点读数均落在极限图标称的URR 值对应的极限圆内或仅有一点不在圆内
（移动质量每次增加60°进行移动时不允许有任何一点不在圆内），则认为不平衡量减少
率达到了对应的URR 值。
7.2.4 原位重复装卡不平衡量测量重复性
在校验转子3 校准平面上任选一个位置施加可产生10Umar 不平衡量的试验质量，将校
验转子进行装卡，启动平衡机对转子进行测量，记录不平衡量读数。试验质量位置保持不
变，将校验转子进行重新装卡，启动平衡机对转子进行测量。重复上述操作，共测量6 次，
按照公式（3）计算原位重复装卡测量不平衡量重复性。
Sxr=Xmax-Xmin （3）
式中：Sxr——原位重复装卡不平衡量测量重复性，g·mm；
Xmax——原位重复装卡不平衡量测量最大值，g·mm；
Xmin——原位重复装卡不平衡量测量最小值，g·mm。
7.2.5 原位重复装卡不平衡相角测量重复性
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在校验转子3 校准平面上任选一个位置施加可产生10Umar 不平衡量的试验质量，将校
验转子进行装卡，启动平衡机对转子进行测量，记录相角读数。试验质量位置保持不变，
将校验转子进行重新装卡，启动平衡机对转子进行测量。重复上述操作，共测量6 次，按
照公式（4）计算原位重复装卡测量不平衡量重复性。
Sδr=δmax-δmin （4）
式中：Sδr——原位重复装卡不平衡相角测量量重复性，°；
δmax——原位重复装卡不平衡相角测量最大值，°；
δmin——原位重复装卡不平衡相角测量最小值，°。
7.2.6 转位不平衡量测量复现性
在校验转子3 校准平面上施加可产生10Umar 不平衡量的试验质量，试验质量安装位置
选择选择不少于3 个相位（如0°，120°，240°或依据用户需求），在每个位置启动平
衡机对转子进行测量，记录不平衡量读数。按照公式（5）计算转位不平衡量测量复现性。
SxR=Xmax-Xmin （5）
式中：SxR——转位不平衡量测量复现性，g·mm；
Xmax——转位不平衡量测量最大值，g·mm；
Xmin——转位不平衡量测量最小值，g·mm。
7.2.7 转位不平衡相角测量示值误差
在校验转子3 校准平面上施加可产生10Umar 不平衡量的试验质量，试验质量安装位置
选择（如0°，120°，240°或依据用户需求），在每个位置启动平衡机对转子进行测量，
记录相位读数δi。按照公式（6）计算转位不平衡相角测量示值误差。在0°位置进行测量
时，若相角读数为接近360°，将相角读数减去360°后，按公式（6）计算转位相角测量
示值误差。
Δδ=δi-δs （6）
式中：Δδ——转位不平衡相角测量示值误差，°；
δi——转位不平衡相角测量示值，°；
δs——试验质量安装相位标称值，°。
8 校准结果的表达
经校准的轨道车车轮用静平衡机出具校准证书。校准证书至少包括以下信息：
a）标题“校准证书”；
b）实验室名称和地址；
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c）进行校准的地点；
d）证书或报告的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；
e）客户的名称和地址；
f）被校对象的描述和明确标识；
g）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；
建议复校时间间隔不超过12 个月。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、
使用者、仪器本身质量等诸多因素所决定的，因此送校单位可根据实际使用情况自主决定
复校时间间隔
h）如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明；
i）校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；
j）本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；
k）校准环境的描述；
l）校准结果及其测量不确定度的说明；
m）对校准规范的偏离的说明；
n）校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识；
o）校准结果仅对被校对象有效的声明；
p）未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。
校准证书内容及内页格式见附录C。
9 复校时间间隔
。
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附录A
校准原始记录（推荐）格式
客户名称委托日期
客户地址联系方式
受检
(委托)
计量器具
信息
名称规格型号
制造厂商出厂编号
标称最小可达
剩余不平衡量
唯一性编号
校准依据校准证书编号
校准地点
校准用主要
标准器
名称
规格
型号
编号
准确度等级/最
大允许误差/不
确定度
有效期
环境条件温度℃ 湿度%RH
一、最小可达剩余不平衡量校准
转子质量试验质量校正半径R
平衡转速标称最小可达剩余不平衡量
试验质量位置
（°）
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330
不平衡量读数A
i
（g·mm）
不平衡量读数的算术平均值A
Ai
/ A
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二、不平衡量减少率
转子质量标称最小可达剩余不平衡量校正半径平衡转速
固定试验
质量
移动试
验质量
固定试验质量位置
移动试验
位置
读数
不平衡量读数Bi 与Ustation 的比值不平衡量B ni i
（g·mm）
相角δi（°）
0°
30°
60°
90°
120°
150°
180°
210°
240°
270°
300°
330°
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URR 极限图
达到的URR：
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三、原位重复装卡不平衡量及相角测量重复性
转子质量校正半径
试验质量
试验质量位
置
平衡转速
项目不平衡量（g·mm） 不平衡相角（°）
测量次数1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
读数
重复性
四、转位不平衡量测量复现性及不平衡相角测量示值误差
转子质量试验质量校正半径R
平衡转速标称最小可达剩余不平衡量
试验质量位置
（°）
相角读数
（°）
转位不平衡相角测量示值误差
（°）
不平衡量读数
（g·mm）
转位不平衡量测量复现性
（g·mm）
最小可达剩余不平衡量的测量不确定度：U= ，k=2
转位不平衡相角测量示值误差测量结果不确定度：U= ，k=2
校准员： 核验员： 校准日期：
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附录B
校准证书内页（推荐）格式
序号校准项目校准结果
1 最小可达剩余不平衡量
2 不平衡量减少率
3 原位重复装卡不平衡量测量重复性
4 原位重复装卡不平衡相角测量重复
性
5 转位不平衡量测量复现性
6 转位不平衡相角测量示值误差
7 最小可达剩余不平衡量的测量不确定度：U= ，k=2
8 转位不平衡相角测量示值误差测量结果不确定度：U= ，k=2
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附录C
校验转子
C.1 校验转子规格
轨道车车轮用静平衡机校准选用A 型校验转子，规格参数参照GB/T 9239.21-2019《机械
振动转子平衡第21 部分:平衡机的描述与评定》中表3 及图4 的要求。
C.2 专用校验转子
可根据用户要求选用与平衡机相适应的专用转子，如标准动车轮等。但需要溯源其质
量、直径、角度等基本参数。
C.3 校验转子溯源要求
校验转子质量可通过电子天平进行测量，其最大允许误差为±0.5%；
校验转子轴向位置、径向位置、角度位置可通过坐标测量机进行测量，其最大允许误差为
±0.5%。
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用于立式平衡机校准用A 型校验转子示意图
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附录D
最小可达剩余不平衡量测量结果不确定度评定示例
依据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》的要求，以一台轨道车车轮用静
平衡机为例，给出最小可达剩余不平衡量测量结果不确定度评定示例。其中包括各标准不
确定度分量的评定与分析、合成标准不确定度以及扩展不确定度的计算等。
D.1 测量方法
根据平衡机的参数选择适当的标准转子、转速及试验质量。将校验转子平衡到剩余不
平衡度小于1Umar。在校验转子3 校准平面上任选一个位置施加可产生10Umar 不平衡量的
试验质量将相应的读数Ai 记入记录表并算出算术平均值。每次启动只允许一次读数。以下
以一台标称最小可达剩余不平衡量Umar，cl＝500g·mm 的平衡机为例计算测量不确定度。选
取的校验转子质量为300kg，试验质量校正半径400mm，试验质量12.5g，试验质量产生
的不平衡量为5000g·mm。
D.2 测量模型
A=A0
式中：
A——不平衡量测量值，g·mm
A0——不平衡量读数；g·mm
D.3 标准不确定度分量分析
D.3.1 不确定度来源
不平衡量测量结果不确定度主要来自4 个方面：
（1）测量重复性引起的不确定度分量；
（2）分辨力引入的不确定度分量；
（3）校验转子及试验质量引入的不确定度分量；
（4）校验转子及试验质量块由于装卡引入的不确定度分量。
D.3.2 不确定度评定
D.3.2.1 测量重复性引入的标准不确定度u
1
按照D1 的测量方法，保持试验质量安装位置不变，连续测量10 次，测量列数据见表
D.1。
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表D.1 重复测量数据表
则由重复性引入的标准不确定度分量为：
u1
=44.3g·mm
D.3.2.2 分辨力引入的标准不确定度u
2
分辨力为1g·mm，则由分辨力引起的标准不确定度分量为：
 
3
/ 2
2

u 0.3g·mm
本范例中重复性引入的标准不确定度u
1 大于被测仪器分辨力引入的标准不确定度u
2，
故在计算合成标准不确定度时只需考虑重复性引入的标准不确定度u
1。则u
2 可忽略不计。
D.3.2.3 校验转子及试验质量引入的不确定度分量u
3
校验转子及试验质量在试验前需平衡至小于1Umar，实际平衡至320g·mm，服从均匀
分布，取包含因子k= 3 ，则其引入的不确定度分量为：
g mm 184.7g mm
3
320
3 u    
D.3.2.4 校验转子及试验质量由于装卡引入的不确定度分量u
4
校验转子及试验质量由于装卡等因素引入的误差估计为1Umar，服从均匀分布，取包含
因子k= 3 ，则其引入的不确定度分量为：
g mm 288.7g mm
3
500
4 u    
D.3 合成标准不确定度
以上各输入量无关，故合成标准不确定度u
c 为：
( 2 ) 44.32 184.72 288.72 g mm 345.6g mm
4
2
3
2
1 u  u  u  u       c
D.4 扩展不确定度
取包含因子k=2，则扩展不确定度U=2×345.6g·mm=692g·mm（k=2）。
测量列1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
平均
值
实验标
准偏差
测量值
（g·mm）
4504 4519 4608 4556 4482 4549 4619 4571 4528 4580 4551 44.3
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附录E
转位不平衡相角测量示值误差测量结果不确定度评定示例
依据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》的要求，以一台轨道车车轮用静
平衡机为例，给出转位不平衡相角测量示值误差测量结果不确定度评定示例。其中包括各
标准不确定度分量的评定与分析、合成标准不确定度以及扩展不确定度的计算等。
E.1 测量方法
根据平衡机的参数选择适当的标准转子、转速及试验质量。将校验转子平衡到剩余不
平衡度小于1Umar。在校验转子3 校准平面上选择安装位置120°，施加可产生10Umar 不平
衡量的试验质量，启动平衡机对转子进行测量，记录相位读数δi。以下以一台标称最小可
达剩余不平衡量Umar，cl＝500g·mm 的平衡机为例计算测量不确定度。选取的校验转子质量
为300kg，试验质量校正半径400mm，试验质量12.5g，试验质量产生的不平衡量为
5000g·mm。
E.2 测量模型
Δδ=δi-δs
式中：
Δδ——转位相角测量示值误差，°
δi——转位相角测量示值，°
δs——试验质量安装相位标称值，°
E.3 标准不确定度分量分析
E.3.1 不确定度来源
不平衡量测量结果不确定度主要来自3 个方面：
（1）转位相角测量示值测量重复性引起的不确定度分量；
（2）转位相角测量示值分辨力引入的不确定度分量；
（3）试验质量安装相位标称值引入的不确定度分量。
E.3.2 不确定度评定
E.3.2.1 测量重复性引入的标准不确定度u
1
按照E1 的测量方法，保持试验质量安装位置不变，连续测量10 次，测量列数据见表
E.1。
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表E.1 重复测量数据表
则由重复性引入的标准不确定度分量为：
u1
=2.16°
E.3.2.2 分辨力引入的标准不确定度u
2
分辨力为0.1°，则由分辨力引起的标准不确定度分量为：
 
3
/ 2
2

u 0.03°
本范例中重复性引入的标准不确定度u
1 大于被测仪器分辨力引入的标准不确定度u
2，
故在计算合成标准不确定度时只需考虑重复性引入的标准不确定度u
1。则u
2 可忽略不计。
E.3.2.3 试验质量安装相位标称值引入的不确定度分量u
3
试验质量安装相位标称值为120°，校验转子相位最大允许误差为±0.5%，服从均匀
分布，取包含因子k= 3 ，则其引入的不确定度分量为：
0.35°
3
120° 0.5%
3 

u 
E.3 合成标准不确定度
以上各输入量无关，故合成标准不确定度u
c 为：
( 2 ) 2.162 0.352 ° 2.19°
3
2
1 u  u  u    c
E.4 扩展不确定度
取包含因子k=2，则扩展不确定度U=2×2.19°=4.4°（k=2）。
测量列1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
平均
值
实验标
准偏差
测量值
（°）
124.6 119.2 122.6 120.3 119.8 118.7 122.2 121.6 124.9 120.2 121.4 2.16
JJF(皖)215—2025
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JJF（皖）215-2025