1 范围
本规范适用于水平尺标准器组的校准。水平尺标准器组主要包括专用平面平行柱、专用 45° 角尺和专用校准台。
2 引用文件
本规范引用了下列文件:
JJG 103-2005 电子水平仪和合像水平仪
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于该规范；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
水平尺标准器组是由专用平面平行柱、专用 45° 角尺和专用校准台组成（结构示意图见图 1），作为校准水平尺的标准器使用。水平尺的零位误差用专用平面平行柱和专用 45° 角尺进行校准，水平尺的分度值误差用专用校准台和指示计校准。
4 计量特性
4.1 工作面的平面度
专用平面平行柱、专用45°角尺，当工作面长度≤400mm时，平面度<0.02mm；当工作面长度>400mm时，平面度<0.05mm。专用校准台工作面的平面度<0.10mm。
4.2 专用平面平行柱两工作面的平行度
当工作面长度 ≤ 400mm 时，平行度<0.04mm；当工作面长度>400mm 时，平行度<0.10mm。
4.3 专用 45° 角尺的角值偏差
专用 45° 角尺的角值偏差一般不大于 ±2' 。
4.4 专用校准台固定支点和指示计测杆轴线间的距离偏差
专用校准台固定支点和指示计测杆轴线间的距离一般为 500mm 或 1000mm，偏差一般小于 3mm。
4.5 指示计
参照指示计相应检定规程或校准规范中的要求。
5 校准条件
5.1 环境条件
实验室内温度应在（20±5）℃范围内，湿度不大于70%RH。
校准前应将被检水平尺标准器组及校准用设备同时置于平板上；温度平衡时间不少于2h。
5.2 校准项目和校准设备
主要校准项目和校准设备见表2。
| 序号 | 校准项目 | 主要校准设备 |
| 1 | 工作面的平面度 | 分辨力为0.01mm/m的电子水平仪、1级平板、塞尺 |
| 2 | 专用平面平行柱两工作面的平行度 | 分度值/分辨力为0.001mm的指示表或MPE:±7μm外径千分尺 |
| 3 | 专用45°角尺的角值偏差 | 分度值为10”的光学倾斜仪或MPE:±0.01°的数显倾角仪 |
| 4 | 专用校准台固定支点和指示计测杆轴线间的距离偏差 | MPE:±0.07mm卡尺、MPE:±4μm千分尺 |
| 5 | 指示计 | 指示表检定仪、3等量块 |
6 校准项目和校准方法
首先检查外观及各部分相互作用，确定没有影响计量特性的因素后再进行校准。
6.1 工作面的平面度
将被校平行柱（或校准台）调整至其工作面大致水平的位置，根据工作面长度选择适当的桥板及跨距，将电子水平仪固定在桥板上，将桥板按跨距首尾相接从被校工作面一端移至另一端，每移动一个跨距从电子水平仪上读取该位置读数（字），记录全部数据后采用最小条件法（最小区域法）计算工作面的平面度。
专用 45° 角尺工作面的平面度，用平板和相应尺寸的塞尺在全部测量范围内进行测量，塞尺如能通过，则不符合要求。
6.2 专用平面平行柱两工作面的平行度
将被校平行柱以工作面为基面放在平板上，用装在表架上的千分表在其另一工作面从近端到远端测量不少于三个均匀分布位置的高度，计算高度测量值的最大差值，即为平行度。也可采用外径千分尺测量平行柱两工作面距离差的方法测得两工作面平行度。
6.3 专用 45° 角尺的角值偏差
将被校角尺放置在已经调整至水平状态的平板上，再把光学倾斜仪（或数显倾角仪）放置在被校角尺45°角的工作面上，读取光学倾斜仪（或数显倾角仪）的示值，其偏离45°的差值即为被校角尺的角值偏差。
δ = varDelta -45°
式中:
δ ——角值偏差；
Δ ——仪器读数值。
6.4 专用校准台固定支点和指示计测杆轴线间的距离偏差
指示计测杆轴线与专用校准台可调支点轴线重合，使用卡尺或外径千分尺测量固定支点和可调支点外侧母线间的距离 L1 、固定支点直径 L2 和可调支点直径 L3 ，按 L1-(L2+L3)/2 计算距离，该值与专用校准台固定支点和百分表测杆轴线间距离标称值的差即为偏差值。
6.5 指示计
按照所用指示计的检定规程或校准规范执行。如果指示计有检定证书或校准证书（均在有效期内），承认检定证书或校准证书的数据，这时指示计可不再校准。
7 校准结果的表达
经校准的水平尺标准器组发给校准证书。
校准证书及内页格式见附录 B。
8 复校时间间隔
建议复校时间间隔为 1 年。也可根据实际使用情况，由使用者自主决定复校时间间隔。
附录 A 水平尺标准器组工作面平面度的测量不确定度评定
A.1 测量方法
水平尺标准器组工作面平面度用分度值 0.001mm/m 的电子水平仪以节距法测量，按最小条件原则评定。
A.2 数学模型
被校平面各点符合最小条件原则，平面度可按下式计算:
F = L Ci Δi
F = LCi ((p - k)/(p - g) Σi=g+1k ai - (k - g)/(p - g) Σi=k+1p ai)
式中:
L——桥板跨距，mm;
Ci ——电子水平仪分度值，mm/m;
Δi ——符合最小条件的平面度读数，字；
p、g——两高点（或两低点）的序号；
k——两高点（或两低点）包含的序号；
ai ——仪器在第i点的读数，字。
设: C = LC1 ，则
Fa = (p - k)/(p - g) Σi=g+1k ai - (k - g)/(p - g) Σi=k+1p ai
F = C F _ {a}
u2 (F) = ((partialF)/(partialFa)) u2 (Fa)
A.3 方差和灵敏系数
考虑到每尺寸段单次测量不确定度 u2(ai) 均相同，即
u2 (a1) = u2 (a2) = … = u2 (ai) = u2 (an) = u2 (a)
c u2 (Fa) = [ ((p - k)/(p - g))2 (k - g) + ((k - g)/(p - g))2 (p - k) ] u2 (a) = ((p - k) (k - g))/(p - g) u2 (a)
当g=0、p=n、k=n/2时 u2(Fa) 最大:
umax2 (Fa) = n/4 u2 (a), quadumax (Fa) = (√n)/2 u(a)
A.4 标准不确定度一览表
具体见表 A.1
| 标准不确定度分量u(xi) | 不确定度来源 | 不确定度u(xi) |
| u1(a) | 电子水平仪示值误差 | 0.81个字 |
| u2(a) | 电子水平仪量化误差 | 0.29个字 |
| u3(a) | 测量重复性 | 0.36个字 |
| u4(a) | 定位误差 | 1.15个字 |
| uc | 1.5个字 | |
A.5 计算标准不确定度分量
A.5.1 电子水平仪示值误差引入的不确定度分量 u1(a)
根据 JJG 103-2005《电子水平仪和合像水平仪》国家计量检定规程，电子水平仪的示值误差不大于（1+A×2%）个字，式中 A 为实际使用的字数，通常使用 A≤20 个字。
MPE = ±(1 + A ×2 %) = ±1.4 个字
按照均匀分布
u1 (a) = 1.4/(√3) =0.81 个字
A.5.2 电子水平仪数显量化误差引入的不确定度分量 u2(a)
电子水平仪的分辨力 δx=1 个字。在宽度为 δx 的区间内均匀分布。故:
u2 (a) = 1/(2 √3) =0.29 个字
A.5.3 测量重复性引入的不确定度分量 u3(a)
其标准偏差是以相同的桥板跨距安装电子水平仪，以节距法对同一平面的工作面重复校准10次得到的实验标准偏差，用上述方法重复测量，最大标准差 s≤0.5 个字，
u3 (a) = s = 0. 5 个字
实测时以两次校准值取平均值。故:
u3 (a) = s/(√2) =0.36 个字
测量重复性引入的不确定度分量和量化误差分量，在合成标准不确定度时，二者取其大。
A.5.4 定位误差引入的不确定度分量 u4(a)
由于工作面平面度影响，校准时桥板位置要求首尾相接，但实际操作有偏差引起电子水平仪示值变化，最大变化不超过2个字。该值在半宽为2个字的区间以等概率分布，故: u4(a)=2/(√3)=1.15 个字
A.6 合成标准不确定度
rl & uc2 (a) = u12 (a) + u32 (a) + u42 (a) & =0.812 +0.362 +1.152 & =2.11 (个字)2 & quaduc (a) =1.5 个字
A.7 扩展不确定度
从电子水平仪的显示字转换成平面度数值，取 k=2
U = k timesc timesumax (Fa) =2 × (√n /2) timesLC timesu(a) =1.5 ×10-3 × √n timesL
同理，分度值为 0.01mm/m 的电子水平仪测量平面度的不确定度值见表 A.2。
| 分度值mm/m | 不确定度分量(字) | uc(字) | U(mum)k=2 | |||
| u1(a) | u2(a) | u3(a) | u4(a) | |||
| 0.001 | 0.81 | 0.29 | 0.36 | 1.15 | 1.5 | 1.5 ×10-3 × √n timesL |
| 0.01 | 0.40 | 0.29 | 0.36 | 0.58 | 0.8 | 0.8 ×10-2 × √n timesL |
A.8 测量不确定度的报告
使用分度值 0.001mm/m 的电子水平仪时测量结果的扩展不确定度为:
U =1.5 mum ×10-3 × √n timesL, k =2
使用分度值 0.01mm/m 的电子水平仪时测量结果的扩展不确定度为:
U =0.8 mum ×10-2 × √n timesL, k =2
附录 B 专用 45° 角尺角值偏差的测量不确定度评定
B.1 测量方法
将专用 45° 角尺放置在已经调整至水平状态的平板上，再把光学倾斜仪放置在被校角尺 45° 角的工作面上，读取光学倾斜仪的示值，其偏离 45° 的差值即为被校角尺的角值偏差
B.2 数学模型
δ ——角值偏差
Δ ——光学倾斜仪的读数值
B.3 方差和灵敏系数
依 uc2=Σ((partialf)/(partialxi))2cdotu2(xi) 得， uc2(y)=c2u(Δ) 则灵敏系数 c(Δ)=1
B.4 标准不确定度一览表
具体见表 B.
| 标准不确定度分量u(xi) | 不确定度来源 | 标准不确定度(′′) | cit. | |ci|u(xi)(′′) |
| u1(Δ) | 测量重复性 | 9 | 1 | 9 |
| u2(Δ) | 光学倾斜仪的示值误差 | 5 | 1 | 5 |
| u3(Δ) | 测量面的平面度 | 17.3 | 1 | 17.3 |
| uc=20'' | ||||
B.5 计算标准不确定度分量
B.5.1 测量重复性引起的标准不确定度分量 u1(Δ)
光学倾斜仪重复测量 45° 角 10 次，得示值误差 45°1'10'' 、 45°1'10'' 、 45°1'20'' 、 45°1'20'' 、 45°1'20'' 、 45°1'30'' 、 45°1'30'' 、 45°1'30'' 、 45°1'30'' 、 45°1'10'' ，按贝塞尔公式，则测量重复性引起的标准不确定度分量:
u1 (Δ) = s =9primeprime
B.5.2 光学倾斜仪示值误差引起的标准不确定度分量 u2(Δ)
根据光学倾斜仪的溯源证书，其示值误差的测量不确定度 U=10primeprime ，k=2，则
u2 (Δ) = (10primeprime)/2 =5primeprime
B.5.3 测量面的平面度引起的标准不确定度分量 u3(Δ)
校准时，将光学倾斜仪放置在 45° 角的工作面上，由于工作面的平面度不超过 0.05mm，经试验由平面度引入的误差约为 30"，均匀分布，则此项标准不确定度分量
u3 (Δ) = 30/(√3)primeprime =17.3primeprime
B.6 合成标准不确定度
uc = √(u12 (Δ) + u22 (Δ) + u32 (Δ)) =20primeprime
B.7 扩展不确定度
取 k=2
U = k cdotuc =2 ×20primeprime =40primeprime
附录 C 校准证书内页格式
温度: ° C
相对湿度:%
| 序号 | 校准项目 | 校准结果 | 测量结果不确定度U(k=2) |
| 1 | 工作面的平面度 | ||
| 2 | 专用平面平行柱两工作面的平行度 | ||
| 3 | 专用45°角尺的角值偏差 | ||
| 4 | 专用校准台固定支点和指示计测杆轴线间的距离偏差 | ||
| 5 | 指示计 |
评论