基于自动对焦原理焦度计测量不确定度评定

基于自动对焦原理焦度计测量不确定度评定

吴双慧

泰州市姜堰区产品质量综合检验检测中心 江苏 泰州 225300

摘要：随着自动对焦焦度计的普及，原手动对焦焦度计将逐步淘汰，现根据焦度计检定规程，查找自动对焦焦度计的各不确定度分量并进行评定，证明检定方法的合理性。

关键词：自动；焦度计；不确定度

1 测量方法

1.1 测量依据

JJG 580-2005 《焦度计检定规程》

1.2 环境条件

温 度：（20±5）℃

相对湿度：＜85%

电源电压：交流(220±22)V

1.3 测量标准

顶焦度标准镜片：分为球面标准镜片、柱面标准镜片和棱镜标准镜片，总测量不确定度为（0.02～0.03）m^-1（k=3）。

1.4 测量对象

基于自动对焦原理工作用焦度计。

1.5 测量过程

根据规程要求，先将焦度计对零，再将标准镜片逐个放在镜片支承座上，进行顶焦度测量，每只镜片至少读取3个数据，以平均值作为该镜片的测量值。

1.6 评定结果的使用

在符合上述条件下的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果。

2 数学模型

2.1 数字模型

式中： ----焦度计的示值误差；

----被测焦度计的实际测量值；

----顶焦度标准镜片的标准值。

2.2 灵敏系数

；

3 标准不确定度分量的来源

3.1 顶焦度标准镜片的标准不确定度分量（ ）

3.2 被测焦度计的标准不确定度分量（ ）

3.2.1 焦度计测量重复性引起的标准不确定度分量

3.2.2 焦度计分辨力引起的标准不确定度分量

3.2.3 由“+/-”模式转换的非线性变化引起的标准不确定度分量

4 标准不确定度分量的评定

4.1 顶焦度标准镜片的标准不确定度分量（ ）的评定

顶焦度标准镜片的扩展不确定度为0.02 m^-1～0.03 m^-1， ，正态分布，则

4.2 被测焦度计的标准不确定度分量（ ）的评定

4.2.1 焦度计测量重复性引起的标准不确定度分量 的评定

用不确定度的A类方式进行评定。以+10.00 m^-1的标准球镜片为例，在焦度计重复性条件下连续测量10次，得到一组测量列：+10.00m^-1、+10.00m^-1、+10.01m^-1、+10.01m^-1、+10.00m^-1、+10.01m^-1、+10.01m^-1、+10.00m^-1、+10.00m^-1、+10.00m^-1。

由测量列计算得算术平均值 、实验标准偏差s、标准不确定度分量

＝10.004 m^-1 ＝0.0052 m^-1

测量列的平均值的实验标准差为：

= ＝0.0016 m^-1

4.2.2 由焦度计分辨力引起的标准不确定度分量 的评定

焦度计分辨力（0.01m^-1, 均匀分布）引起的标准不确定度 为：

4.2.3 由“+/-”模式转换的非线性变化引起的标准不确定度分量 的评定

自动焦度计进行柱镜符号“+/-”模式转换的计算中将引起顶焦度测量值的非线性变化。实验数据表明，由此引起的顶焦度示值变化约为（0.02～0.03）m^-1之间。为均匀分布，其不确定度 为：

4.2.4 被测焦度计的标准不确定度 的计算

标准不确定度 为：

5. 标准不确定度分量一览表

6 合成标准不确定度的评定

由于输入量 与 彼此独立不相关，所以合成标准不确定度可按下式得到：

7扩展不确定度的评定

7.1 取置信概率 ，按有效自由度数值查 分布表得：

扩展不确定度 为：

7.2取k=2，扩展不确定度为: U = 2×u_c=2×0.015=0.03m^-1