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体视显微镜的校准分析方案

作者:小编 日期:2020-10-21 23:34 点击数:

校准方案设计

校准前,以目视方法检查体视显微镜的光学系统。光学系统应成像清晰,视场内不应有影响测量的霉斑、脏物、划痕等疵病,照明装置应在视场范围内使被测对象得到均匀并有足够亮度的照明。以手动方法检查各部分相互作用,可运动部分的移动或转动应平稳舒适,定位可靠,没有滞涩或急跳现象。光学调焦机构应稳定、可靠。固定在立柱上的调焦滑座不会由于本身以及附加装置的质量而自行下降。在确定无影响计量特性的因素后,再进行校准。

物镜放大倍率误差

将玻璃线纹尺(分度值为0.1mm或0.01mm,MPE:±0.01mm)置于载物台上,体视显微镜使用最高倍物镜,在左侧目镜装上十字分划目镜,通过调焦使玻璃线纹尺刻线在分划目镜的分划尺上成清晰像,并调整两者使玻璃线纹尺刻线像与分划目镜刻线方向平行。将玻璃线纹尺刻度间距像与目镜分划尺相比较,在左侧目镜分划尺上读取玻璃线纹尺所用刻度间距像的示值,按式(1)求得左侧光路的物镜放大倍率β左i:β左i=L'L(1)

式中:L—玻璃线纹尺所用刻度间距,格;L'—目镜分划尺上读得的玻璃线纹尺所用刻度间距像的值,格。按式(1)求得左侧光路的物镜放大倍率误差δ左i:δ左i=β标-β左iβ标×100%=L-L'L×100%(2)式中:δ左i—左侧光路的物镜放大倍率误差;β左i—左侧光路的物镜放大倍率;β标—物镜标称放大倍率。

对于右侧光路同样按照上述方法进行测量,可以求得右侧光路的物镜放大倍率β右i与物镜放大倍率误差δ右i。调换其他倍率的物镜,按照上述测量方法分别测量各个倍率物镜的放大倍率误差。对于有级变换型和物镜卸换型的体视显微镜,应对每个倍率的物镜分别测量放大倍率误差。对于连续变倍型体视显微镜,可对物镜高、中、低三个倍率分别测量放大倍率误差。从以上得到的各倍物镜测量值中取最大的那一个测量值作为物镜放大倍率误差测量结果。

左右光学系统放大倍率差

上节中物镜放大倍率误差获得的测量值,按式(3)计算出左右光学系统的放大倍率差:Δβ=β左i-β右i=δ左i-δ右i(3)

校准结果的不确定度评定

物镜放大倍率误差的计算公式为:δi=ββiβ×100%=(1βiβ)×100%(4)βi=L'L代入式(4)可得:δi=(1L'L·β)×100%(5)式中:δi物镜放大倍率误差;L'玻璃线纹尺相应刻线在目镜标尺上的读数mm;L玻璃线纹尺所用两刻线之间的间距mm;β标称放大倍率;βi实测放大倍率

输入量L'引入的不确定度分量u(L')

输入量L'引入的不确定度分量u(L')由测量重复性引入的不确定度分量u1(L')和目镜标尺允许误差引入的不确定度分量u2(L')组成

测量重复性引入的不确定度分量u

采用A类不确定度方法进行评定在显微镜正常工作及重复性条件下以物镜1倍放大倍数为例10次测量结果如表1所示依据表1可得单次实验标准差:s=ni=1(xix)2n1=0.21由于目镜分度值为0.1mm:u1(L')=s=0.021mm

微信截图_20201021234314


目镜标尺允许误差引入的标准不确定度分u2

采用B类不确定度方法进行评定目镜标尺刻线间距的允许误差为±0.01mm估计为均匀分布k=3:u2(L')=0.01mm/3=0.006mm依据2.1.12.1.2:u(L')=u21(L')+u22(L')=0.0212+0.0062=0.022mm

玻璃线纹尺允许误差引入的不确定度分量u(L)

采用B类不确定度方法进行评定玻璃线纹尺的刻线间距的允许误差为±0.01mm估计为均匀分k=3:u(L)=0.01mm/3=0.006mm

合成标准不确定度

1倍放大倍率为例有:u2(δi)=(1L·β)2u2(L')+(1L)2u2(L)=1(10×1)2×0.0222+1102×0.0062=5.2×106u(δi)=0.0023=0.23%

扩展不确定度

取包含因子k=2物镜放大1倍时扩展不确定度为:U=k·u(δi)=2×0.23%0.5%同理可以计算得到其它放大倍率误差的测得值不确定度如表2所示

微信截图_20201021234331

扩展不确定度报告形式

依据JJF1059.12012测量不确 定 度 评 定 与表示的要 求测得值的小数点位数与测得值不确定度的位数应一致故体视显微镜的放大倍率误差的测得值不确定度可表示为:β0.5倍时:Urel=0.9%k=2;β1倍时:Urel=0.5%k=2;β2倍时:Urel=0.6%k=2;β4倍时:Urel=0.7%k=2;β5倍时:Urel=0.8%k=2







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