计量标准技术报告眼镜片顶焦度标准器.docx
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计量标准技术报告眼镜片顶焦度标准器
计量标准技术报告
计量标准名称
计量标负责人
建标单位名称（公章）
填写日期
眼镜片顶焦度标准器组
一、建立计量标准的目的………………………………………………（3）
二、计量标准的工作原理及其组成…………………………………（3）
三、计量标准器及主要配套设备………………………………………（4）
四、计量标准的主要技术指标…………………………………………（5）
五、环境条件……………………………………………………………（5）
六、计量标准的量值溯源和传递框图核………………………………（6）
七、计量标准的测量重复性考…………………………………………（7）
八、计量标准的稳定性考核……………………………………………（8）
九、检定或校准结果的测量不确定度评定…………………………（8～13）
十、检定或校准结果的验证……………………………………………（14）
十一、结论………………………………………………………………（15）
十二、附加说明…………………………………………………………（15）
一、建立计量标准的目的
随着国家启动“光明工程”，焦度计是配装眼镜主要的检测设备，用于测量眼镜片的顶焦度，确定散光镜片的柱镜轴位方向，以及在镜片的光学中心上打印记。
焦度计作为保证眼镜产品和配镜质量的眼镜测量仪器之一，其准确性尤为重要。
为了贯彻实施《计量法》，保证量值传递的准确性和保护人民身心安全，我所拟建立焦度计检定装置，作为本地区的社会公用标准。
二、计量标准的工作原理及其组成
测量原理：
焦度计按测量原理分为自动对焦原理和手动调焦原理两类。
123
hh′Fy′
△xx
lf′
自动对焦原理的焦度计示意
1——被测镜片2——带孔光阑3——光电位置探测器
由图所示，平行光经被测镜片1后发生偏转，经过带空光阑2.落在光电位置探测器3上。
由图可见：
h′/h=（lf′-△x-x）/（lf′-△x）
lf′=[xh+△x（h-h′）]/（h-h′）
h、h′---分别为光线在光阑与光电位置探测处的高度；
x---分别为被测镜片后顶点至光阑的距离，以及光阑至光电位置探测器的距离
lf’被测镜片后顶焦距。
根据顶焦度定义：
Φy=l/lf′=（h-h′）/[xh+△x（h-h′）]
因h,x与△x已知，测得h′后，自动对焦原理的焦度计将自动得出被测镜片的顶焦度值。
计量标准组成：
由标准镜片（包括球镜片、柱镜片和棱镜片）、卡尺、量角器组成。
三、计量标准器及主要配套设备
计
量
标
准
器
名称
型号
测量范围
不确定度或准确度等级或最大允许误差
制造厂及
出厂编号
检定或
校准机构
检定周
期或复
校间隔
标准镜片
FL/FC
球镜片：
-25D～+25D
U=0.03D（k=3）
中国计量科学研究院00683/0274
中国计量
科学研究院
1年
棱镜：
（2.0～20）△
U=0.05△（k=2）
柱镜片：
±1.5D和
﹢5D
U=0.03D（k=2）
主要配套设备
四、计量标准的主要技术指标
球镜片：
-25D～+25D，U=0.03D（k=3）
棱镜片：
（2.0～20）△，U=0.05△（k=2）
柱镜片：
±1.5D和﹢5D，U=0.03D（k=2）
五、环境条件
项目
要求
实际情况
结论
温度
（20±5）℃
20℃±5℃
符合要求
相对湿度
＜85%
40%RH～60%RH
符合要求
干扰因素
无阳光直射
无
符合要求
六、计量标准的量值溯源和传递框图
七、计量标准的重复性试验
选一台性能稳定可靠的焦度计在作重复性试验。
（型号：
CL-2800、编号:
380215）
标准镜片15m-1在焦度计上重复条件下连续测量10次,计算测量值的实验标准偏差。
测得数据如下:
顶焦度
标准值
/m-1
测量值（m-1）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
15m-1
15.02
15.01
15.01
15.03
15.00
15.02
15.01
15.02
15.00
15.03
计算结果:
S=S（x）=
=0.011m-1
八、计量标准的稳定性考核
选一台性能稳定可靠的焦度计在作稳定性考核
（型号：
CL-2800、编号:
380215）
（用被检焦度计直接测量标准镜片15m-1处）
2010.8.26
2010.9.26
2010.10.26
2010.11.26
1
15.02m-1
15.03m-1
15.02m-1
15.00m-1
2
15.01m-1
15.02m-1
15.02m-1
15.00m-1
3
15.01m-1
15.01m-1
15.01m-1
15.01m-1
4
15.02m-1
15.00m-1
15.02m-1
15.02m-1
5
15.00m-1
15.01m-1
15.00m-1
15.00m-1
6
15.00m-1
15.02m-1
15.01m-1
15.01m-1
7
15.00m-1
15.02m-1
15.02m-1
15.00m-1
8
15.01m-1
15.00m-1
15.01m-1
15.00m-1
9
15.01m-1
15.03m-1
15.02m-1
15.01m-1
10
15.00m-1
15.01m-1
15.00m-1
15.00m-1
15.01m-1
15.02m-1
15.01m-1
15.00m-1
ｙｍａｘ－ｙｍｉｎ
0.02m-1
允许变化量
±0.05m-1
结论
合格
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
首先建立顶焦度修正值c的数学模型：
c=Φ-d
式中：
c：
——为被检焦度计的顶焦度修正值；
Φ：
——为顶焦度标准镜片的标准值；
d：
——为被检焦度计的实际测量值；
由此可得灵敏系数：
各分量的标准不确定度为：
u1=u（Φ）
u2=u（d）
由于u1与u2相互独立，则：
uc=（u12+u22）1/2
2.2分量标准不确定度分析
2.2.1顶焦度标准值Φ的测量不确定度
由顶焦度标准镜片引起的不确定度，属B类评定。
按照JJG2090-1994的规定，经由上一级计量基准传递的顶焦度标准镜片的测量不确定度规定为（0.02—0.03）m-1（k=3），因此，顶焦度标准镜片的标准不确定度为0.03m-1/3=0.01m-1。
则：
u1=u（Φ）=0.01m-1
2.2.2实际测量值d的测量不确定度
a）A类评定
1）测量人员在测量时对镜片进行光学对中、由于镜片的位置差异等因素造成自动焦度计的探测光束落点位置变化而引起的不确定度。
2）由于温度、湿度变化引起自动焦度计的示值发生变化而引起的不确定度。
自动焦度计对温度和湿度的影响较为敏感，尤其是在高屈光度区域。
3）由于供电电源电压不稳而引起的不确定度。
4）由于外界杂光对焦度计造成干扰而引起的不确定度。
5）由镜片支座内的灰尘对焦度计的光学系统产生影响而引起的不确定度。
上述诸多原因均能造成焦度计探测光束落点位置的变化，从而引起顶焦度测量的误差。
实验数据表明。
处于正常工作状态的自动对焦原理的焦度计，在规定的环境条件下重复测量所得到的顶焦度示值之间的最大偏差一般为（0.02——0.03）m-1
日本生产型号CL-2800，编号：
380215的自动焦度计，在15.00m-1处进行重复性测量时的发散最大。
对其重复测量6次，分别得到：
15.02，15.01，15.00，15.02，15.00，15.03
六次测量值之间的最大发散为0.03m-1
利用贝塞尔公式计算单次测量的试验标准差（n=6），得到
S=
=0.012m-1
在实际工作中，要求每个点至少检定三次，得到平均值的实验标准差为：
m-1
u（dA）=0.007m-1
B）B类评定
B类标准不确定度由一个认定的或假定的概率密度函数得到。
进行B类评定的主要
分量有：
1）由仪器自身原理和结构引起的不确定度
当自动焦度计的数显分辨力为δx=0.01m-1时，其分辨力引起的标准不确定度为
0.289δx=0.003m-1
2）由“+/-”模式转换的非线性变化引起的不确定度
自动焦度计进行柱镜符号“+/-”模式转换的计算过程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的变化约在（0.02——0.03）m-1之间。
按照均匀分布计算，可知由模式转换引起的标准不确定度为
（0.03m-1/2）/
=0.009m-1
则：
u（dB2）=0.009m-1
综上所述，得到焦度计实际测量d的测量不确定度为：
u（d）=[u2（dA）+u2（dB1）+u2（dB2）]1/2
=（0.0072+0.0032+0.0092）
=0.012m-1
则:
u2=u（d）=0.012m-1
3顶焦度标准不确定度一览表
标准不确定度分量u（xi）
不确定度来源
标准不确定度
u1
顶焦度标准值Φ的测量不确定度
0.01m-1
u2
实际测量值d的测量不确定度
0.012m-1
4合成标准不确定度
以上不确定度分量相互独立，故合成标准不确定度uc为
uc=（u12+u22）1/2
uc=0.016m-1
5扩展不确定度
焦度计修正值c的测量扩展不确定度U应等于合成标准不确定度与包含因子k=2的乘积（对于一般计量器具，包含因子可以取k=2）
由于：
U=k×uc=0.032（k=2）
则：
U=0.032m-1（k=2）
十、检定或校准结果的验证
方法:
传递法
用本实验室的标准镜片将一台性能稳定可靠、日本公司生产的焦度计（型号：
CL-2800、编号:
380215）测量后，再将该焦度计送中国计量测试院进行测量，测量结果分别如下:
焦度计
本实验室检定装置
计量测试院
顶焦度示值（m-1）
+15.00
+15.00
顶焦度示测量值（m-1）
ylab
yref
15.01
15.00
不确定度（m-1）
U=0.032m-1（k=2）
U=0.02m-1（k=2）
由于︱ylab-yref︱=0.01m-1,而
=0.04m-1
故︱ylab-yref︱<
所以说明本装置所给出的检定结果的不确定度是合理的。
十一、结论
经过实验验证，所建计量标准符合国家JJG580-2005《焦度计》检定规程要求。
十一、附加说明
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