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GB／T 39643-2020 产品几何技术规范(GPS) 长度测量中温度影响引入的系统误差和测量不确定度来源.pdf

GB/T39643—2020

产品儿何技术规范（GPS）

T／BIAS 4-2019 装配式混凝土建筑设计文件编制深度标准(深圳市建筑产业化协会团体标准).pdf（ISO/TR16015:2003,MOD)

引言 范围 规范性引用文件 术语和定义 符号和缩略语 5程序. 附录A（资料性附录）长度测量的温度环境咨询信息· 附录B（资料性附录）长度测量中热效应引入的不确定度示例 附录C（资料性附录）与GPS矩阵模型的关系

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本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准使用重新起草法修改采用ISO/TR16015：2003《产品几何技术规范（GPS）长度测量中温 度影响引入的系统误差和测量不确定度来源》。 本标准与ISO/TR16015：2003的技术性差异及其原因如下： 关于规范性引用文件，本部分做了具有技术性差异的调整，以适应我国的技术条件，调整的情 况集中反映在第2章“规范性引用文件”中，具体调整如下： ：用等同采用国际标准的GB/T19765，代替ISO1（见第4章）； ·用JJF1001代替VIM(见第3章）； ·用JJF1059.1代替GUM(见第3章）。 本标准由全国产品几何技术规范标准化技术委员会（SAC/TC24O）提出并归口。 本标准起草单位：安吉亚太制动系统有限公司、中国计量科学研究院、上海市计量测试技术研究院 中机生产力促进中心、重庆市计量质量检测研究院、山东理工大学、陕西省计量科学研究院。 本标准主要起草人：王为农、位恒政、施瑞康、任瑜、陈龙、徐健、李东兴、毛斌、朱悦。

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本标准是产品几何技术规范（GPS)系列中通用的GPS标准之一（见GB/T20308）。它涉及标准的 D、E、F和G链环。 温度测量的不确定度，以及偏离标准参考温度的测量会在长度测量结果中引入不确定度。另外，偏 离标准参考温度的测量会导致测量结果的系统误差。 本标准所讨论的基础是，大多数材料在温度发生变化时都会膨胀或收缩。如果测量时的温度是标 准参考温度，名义热膨胀是零，但温度测量的不确定度会引人测量结果的不确定度。如果长度测量不是 在标准参考温度下进行，则会产生热胀差异。使用工作标准器调整测量仪器时，或使用测量仪器测量 工件时，都会发生这种现象。 如果已知工件、工作标准和测量仪器的温度和热响应，可以对热膨胀差异进行修正。由于不可能准 确地知道温度及热响应，因此修正和测量结果均会有不确定度。本标准给出了相关的系统误差计算方 法，以及评估温度引人的测量不确定度的方法。 由于热效应产生的标准不确定度应以通用的方式表达（见JJF1059.1），以评估测量的合成标准不 确定度。 必要时，可以对温度引起的尺寸不确定度采用适当的判定规则，例如，采用一个可接受的工件公差 比例，或者执行GB/T18779.1的规定，以保证可以对工件尺寸的符合性进行判定。 本标准基于GB/T19765制定，并与GB/T24637.2保持一致。本标准出版时已经尽量做到这

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产品几何技术规范（GPS） 长度测量中温度影响引入的系统误差和 测量不确定度来源

本标准规定了产品几何技术规范（GPS)的长度测量中温度影响引起误差的确定和修正程序，以及 温度影响引的测量不确定度分量评定的程序。 本标准适用于工业领域长度测量。 注1：温度影响包括：平均温度是标准参考温度；平均温度不是标准参考温度，平均值考虑了时间和空间的变化；温 度随时间变化。 注2：需考虑三种情况：平均温度是标准参考温度；平均温度不是标准参考温度，用户进行修正；平均温度不是标准 参考温度，用户不进行修正。 注3：根据GB/T18779.2的分析，热效应是引起测量不确定度和形成系统误差的重要因素。本标准通过更加专业 详细的温度影响分析，明温度影响是测量不确定度的重要来源，也是形成系统误差的重要因素。虽然没有 对温度梯度进行详细讨论，但在附录A中提供了一些资料。

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T19765产品几何量技术规范（GPS）产品几何量技术规范和检验的标准参考温度 (GB/T19765—2005,ISO1:2002,IDT) JJF1001通用计量术语及定义 JJF1059.1测量不确定度的评定与表示

JJF1059.1和JJF1001界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复 JF 1001 中的某些术语和定义。

3.1热膨胀系数相关术语

热膨胀系数coefficientofthermalexpansion 长度变化率与温度变化之比。

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式中： T温度； LT温度T下测量的长度； L20—20℃下的长度。 根据GB/T19765，温度T在20C附近。 注2：符号α所加的下标用于区分工件的热胀系数α.或工作标准器的热膨胀系数α：。 注3：热膨胀系数可以用于表述非均质体的特性，例如组合工作标准器或工件，它们是不同材料的组合体。本文件 对均质的和复合的工作标准器或工件的膨胀系数没有进行区分。 3.1.2 测得的热膨胀系数measuredcoefficientofthermalexpansion m 试验获得的特定物体的热膨胀系数。 注1：这个系数可以通过经过认可的校准实验室的校准服务获得，也可以通过合理的试验获得。 注2：符号α所加的下标用于区分工件的热膨胀系数α和工作标准器的热膨胀系数αm： 3.1.3 名义热膨胀系数nominalcoefficientofthermalexpansion 在温度20℃到温度T的范围内热膨胀系数的近似值。 注：符号αa所加的下标用于区分工件的热膨胀系数α和工作标准器的热膨胀系数αm。α和α的估计值可以通 过对相似物体的试验获得，或署通过公开的数据获得。 3.1.4 热胀系数的不确定度 uncertaintyofcoefficientofthermal expansion （α） 合理表征热膨胀系数值离散程度的参数。 注1：符号u(α）所加的下标用于区分工件热膨胀系数的不确定度u（α）和工作标准器热膨胀系数的不确定度 u（a，）。 注2：α。的不确定度通常远大于αm的不确定度。 3.2热膨胀相关术语 3.2.1 热膨胀thermalexpansion 4 物体长度随温度变化而发生的变化。这些物体可以是工件或工作标准器。 3.2.2 基于名义的或测得的热膨胀系数的热膨胀thermalexpansionbasedonnominalormeasuredcoefficients ofthermal expansion 4或4mE 测量时物体的平均温度偏离20℃而产生的热膨胀的估计值。 注1：该估计值基于名义的或测得的热膨胀系数，见公式（2)：

注2：符号△和mE所加的下标用于区分名义的/测得的热胀是针对工件的（即△aE或△E）和工 (即A或Am)

修正的长度correctedlength

基于测得的或名义的热膨胀系数计算进行修正后得到的被测长度 注：修正长度可以按照公式（3）计算

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基于名义的或测得的热膨胀系数的热膨胀差异differentialthermalexpansionbasedonnominal r measured coefficients of thermal expansion 4aDE或4mDE 测量时物体的平均温度偏离20℃C而产生的工件热膨胀和工作标准器热膨胀的估计值之间的差异。 注：基于名义的或测得的热膨胀系数引起的热膨胀差异可以通过公式(4)计算：

基于名义的或测得的热膨胀系数的热膨胀差异differentialthermalexpansionbasedonnominal ormeasured coefficients of thermal expansion 4aDE或4mDE 测量时物体的平均温度偏离20C而产生的工件热膨胀和工作标准器热膨胀的估计值之间的差异 注：基于名义的或测得的热膨胀系数引起的热膨胀差异可以通过公式（4)计算：

由于α的不确定度引入的热膨胀的不确定度 uncertainty of thermal expansion due to uncertainty ofα ug(L) 由于热膨胀系数的不确定度引入的热膨胀的不确定度。 注1：由于热膨胀系数的不确定度引人的热膨胀的不确定度可以用公式(5)计算： uE(L) = Lou (α) （5) 注2：所加的下标用于区分工件的（"...w")和工作标准器的（“..s")。 3.2.7 由于α，和α，的不确定度引入的热膨胀差异的不确定度 uncertaintyof differential thermal expan sionduetouncertainties of αwand α, UDE(L) 由于工件和工作标准器的热膨胀系数不确定度引起的热膨胀合成标准不确定度。 注1：在工件和工作标准器的热膨胀系数不相关的条件下，uDE(L)的值用公式(6)计算：

注2：当工件和工作标器的热膨 不同的来源获得的，可以假设它们不相关。 注3：当使用热膨胀系数的名义值时，这 曾经称为名义胀差异的不确定度（UNDE)

3.3温度变化对尺寸的影响

尺寸的温度响应dimensionalthermalresponse

尺寸的温度响应dimensionalthermalresponse 物体的长度变化幅度与温度波动的幅度及时间相关的响应

变化幅度与温度波动的幅度及时间相关的响应

物体的长度变化幅度与温度波动的幅度及时面

温度测量引起的长度不确定度 uncertainty of length dueto tem UTM(L) 长度测量时由于温度测量的不确定度引入的长度测量不确定度。 注1.在一个工件和一个工作标准器时,用公式(7)计算：

uTM(L)=a.L.u(.)+a.Lu'(8.)

3.4测量仪器，测量程序和计量学

系统误差systematiceri

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注3：对于测量仅器，见偏差（JF1001一2011，定义5.5）。 「JJF1001—2011,定义5.4]

B.5热效应相关的尺寸

热误差thermal error

热误差指数thermalerrorindex

公差中热误差所占的比例。 注1.热误差指数可以用公式(10)计算：

标准参考温度为20℃（见GB/T19765）。所有温度单位是摄氏度。本标准中基于习惯使用的 号列于表1。表2列出了符号的总览

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表2符号和缩略语清单

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如果在偏离标雅参考温度20℃条件下进行尺守测量，会由于工件和工作标准器之间的热膨胀系数 差异引人系统效应。如果不进行修正，就会产生系统误差。是否修正测量结果中的热膨胀系数差异，是 个管理决策，取决于其成本和风险。但是温度影响相关的测量结果不确定度分量必须进行评估。一 个通用的程序如下： 测量工件长度，获得未修正的结果Lm。 b） 评估相关的温度和不确定度（见5.2）。 评估相关的热膨胀系数和不确定度（见5.3）。 d 评估环境温度变化引入的长度不确定度（见5.4）。 e）计算由于热效应引人的标准不确定度分量uer（L）（见5.5）。 f)）计算热膨胀的差△DE。

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g）如果测量长度必须修正，进行修正。 h）报告修正的长度L。，及热效应引人的标准不确定度分量u。r（L）。 如果不进行修正，报告不修正的结果L，热膨胀的差异（系统误差）△DE，热效应引入的标准不 确定度分量uer(L）。如果有公差或目标不确定度，应计算和报告热误差指数（TEI)。 图1的框图展示了这个程序。应该认识到温度影响只是尺寸测量的不确定度评定中必须考虑 的部分效应。一旦得到了热效应引入的标准不确定度分量，可能 按照JJF1059.1的方法，与其他标准不确定度分量合成，以评价测量的合成标准不确定度，并 且，在此情况下 k）将测量的合成标准不确定度与目标不确定度比较，以做出商业决定。

DB14／T 716-2018标准下载度影响造成的尺寸测量的系统误差和不确定度

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5.2工件和工作标准器温度的不确定度评定

这些不确定度可以有多种方法评定： a）可以测量机体的温度，并按照JJF1059.1计算不确定度； b 可以利用相同的温度计和程序，根据一系列相似物体测量的结果确定分布，评定测量不确 定度； ） 利用相同的温度计和程序，根据公开的数据确定分布，评定测量不确定度； d）如果温度在两个极限值间变化，应使用U分布； e 由于本标准的目的和部分信息的缺失，根据误差可能的范围做出的判断评定不确定度评定，建 议相关温度的分布在不确定度评定中采用均匀分布（参见附录B）。 方法e）中温度服从均匀分布，公式（11)给出了温度测量的标准不确定度：

5.3热膨胀系数的不确定度评定

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这些不确定度可以有多种方法评定： a）物体的热胀可以通过测量获得，并评定这些测量相应的不确定度； b）基于一系列相似物体实际试验获得的分布进行评估； c）基于公开的数据确定分布进行评估； d）由于本标准的目的和部分信息的缺失，根据误差可能的范围做出的判断评定不确定度评定，建 议相关温度的分布在不确定度评定中采用均匀分布（参见附录B）。 方法d)中热膨胀系数的标准不确定度服从均匀分布为DBJ61／T 72-2012 城市道路交通管理设施设置技术规范 第二部分：交通标志和标线.pdf，如公式(12)所示

其中a和a是均勾分布的上、下极限值

6.4环境温度变化引入的长度不确定度评定