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1、验光镜片测量不确定度评定依照JJG2090-1994顶焦度计量器具检定系统规定，测量验光镜片箱的计量性能比须 使用一级以上标准焦度计进行检定。眼镜片顶焦度一级标准由一套扩展不确定度为0.02m -1 0.03m t (K=3)的柱准镜片和一台0.01m 分度的一级标准焦度计组成。一级标准焦度计的 量值由顶焦度国家计量基准传递。测量范围为-25m -1 +25m -1，总不确定度为0.02m -1 0.03m T (K=3)。根据本规程规定：,使用一级以上标准焦度计对验光镜片箱各类镜片的计量性能进行检 测。测量前,一级标准焦度计应放置在测试环镜中恒温24h.使用前预热20min；精度选择设 置0
2、.01m -1分度，阿贝数在58附近,标准波长选择e谱线。现对球镜片标称值为+5m t、+10.00m +20.00m -5.00m 、-10.00m ；球镜度测量结 果以及柱镜片标称值+5m -1的柱镜度、轴位的测量结果的不确定度评定如下：一球镜度测量结果的不确定度评定。现以测量名义值+5m -1的球镜验光镜片为例，进行测量结果的不确定评定如下：1. 测量过程：将被测镜片刻字面朝上放在焦度计的镜片支座上，移动备检镜片，尽量使镜片的成像中心 与分划板的十字线重合，并使棱镜度字值为零或最小。此时的读书即为备检镜片的顶焦度值。2. 建立测量结果的数学模型：C=0+d式中：c被测镜片的顶焦度的实际值
3、；0被测镜片顶焦度的测量值； d级标准焦度计的修正值。由此可得灵敏系数：ac ac= =1 a ad各分量的标准不确定度为：u1 =u(0)u2 =u(d)uu由于 1 与 2 相互独立，则：(U 2 + u 2 )12Uc= 123. 各分量标准不确定度分析3.1 顶焦度测量值0得测量不确定度3.1.1 随机变量导致的分量（1）操作人员测量过程中对镜片进行光学对中时的位置差异造成仪器的探测光束落点变化 而引起的不确定度。（2）由于环境温度和湿度变化造成仪器的市值发生变化而引起的不确定度。焦度计在高屈 光度区域对温度和湿度的影响较为敏感。（3）由于供电电源电压不稳而而引起的不确定度。（4）由于
4、外界杂光对仪器造成干扰而引起的不确定度。（5）由于镜片支座内的灰尘对仪器的光学系统产生影响而引起的不确定度。 上述诸多原因均能引起顶焦度测量的误差。重复性条件下对被测验光镜片进行10 次重复测量，测量结果见表1.计算样品的单次测量 的实验标准差：表 1 测量结果5.035.035.025.025.025.025.025.025.025.02将上述测量值按照贝塞尔公式计算：S=0.0042m -1如果实际测量验光镜片的顶焦度数值时是测量三次的平均值，则平均值的实际标准差是：S 3u v 3 =0.00244m 一】贝V i =0.00244m 一】3.1.2 系统效应导致的分量 主要分量如下：（
5、1）数显式仪器的分辨力引起的不确定度当数显焦度计的分辨力为8 =0.01m-i时，其均匀分布的区间为：-8 /2,+5 /2，由此可得 到由自动数显焦度计的分辨力引起的标准不确定度为：（5 /2）A- 3=0.0029m _iu则 12 =0.0029m _i（2）由仪器自身的设计原理引起的不确定度各类自动对焦原理的焦度计均有不同的计算软件，对其测量数据进行处理后得到镜片的后顶焦度值。实验数据表明，由此引起的顶焦度字值的变化约为土 0.01m-1，按照均匀分布计算，估计由计算软件程序引起的标准不确定度为：T 出=0.0058m 一1u则 13 =0.0058m 一1（3）由“+/-”模式转换的
6、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的顶焦度测量值的非线性变化。实验数据表明，由此引起的顶焦度字值的变化约为土 O.005%-1，按照分布均匀计算，可知由模式转换引起的标准不确定度为：0.005m-i3 =0.0029m -1u则 13 =0.0029m -1（4）被测镜片后顶点焦度计支座的支撑平面的距离变化引起的不确定度。将被测镜片放置在焦度计的镜片支座上，测量镜片的后顶焦度根据JJG580-2005焦度计 检定规程中自动对焦原理的焦度计的测量原理图可以看出，平行光线经被测镜片后发生偏 转，经过带孔光束后落在光电位置探测器上，镜片的后顶焦度值是
7、根据焦度计的镜片支座平 面到带孔光束的距离，带孔光束至光电位置探测器的距离，偏转后的光线在带孔光束和光电 位置探测器处的高度等参数得出的。而实际情况是：验光镜片的后表面不是平面，不同镜片 的后表面曲率不同，使得镜片的后顶点不能与镜片支座平面完全重合，造成了矢高误差，从 而引起不确定度。实验表明，该分量引入的误差约为+0.005m -1，服从均匀分布。由此得到由于镜片放置造成测量位置的不同而引入的标准不确定度：=0.0029m -1u则 15 =0.0029m -1（6）由验光镜片样品表面形状加工误差引起的不确定度。 镜片加工时，表面形状不均匀，测量时由于焦度计的测量光束在镜片上的落点不同造成
8、顶焦度字值误差。由此引起的顶焦度字值的变化约为土 0.01m-1，按照均匀分布计算，可知引起的标准不确定度为：=0.0058m -1则 16 =0.0058m -1（7）由于内插修正值引入的误差 使用顶焦度标准镜片检定焦度计时，焦度计只能得到检定点处的修正值。实际测量镜片 顶焦度时，非检定点处的修正值是根据内插法得到的。由此引入不确定度。由此引起的顶焦度字值的变化约为土0.005m-1，按照均匀分布计算，可知引起的标准不确定度为：=0.0029m -1u则 17 =0.0029m -1综上所述，使用自动对焦式焦度计检测验光镜片顶焦度时所得到的实测值中的测量不确定度为：( )u(0)=片+u22
9、+咱+唁+u2+u2+u27 2=C.002442 + 0.00292 + 0.00582 + 0.00292 + +0.00292 + +0.00582 + 0.002921 m -1=0.0103m -1u则 i =u(0)=O.O1O3 m-13.2 一级标准焦度计的修正值d的测量不确定度根据顶焦度量值传递系统规定，一级标准焦度计的修正值的扩展不确定度为(0.020.03)m -1 (K=3)，则修正值带来的标准不确定度，属B类评定。为:0.03m -1=0.01m -1u贝 92 =u(d)=0.01m 一14. 合成标准不确定度以上各不确定度分量相互独立，故合成不确定度uc为：/Uc
10、=( u2 + u2 ) 12 =0.0144m -15. 扩展不确定度使用基确焦度计测量验光镜片的球镜顶焦度参考值的扩展不确定度U,取包含因子K=2,U=KUc(K=2)则：U=2X 0.0144m 一1 =0.029m 一1 (k=2) 根据上述的分析评定过程，可得到使用一级焦度计测量+5.00m -1的球镜验光镜片顶焦度的测量结果的扩展不确定度为U=0.029m-1 (K=2).同理可得，球镜度为+10.00m -1、+20.00m -1、+5.00m -1、-10.00m -1的测量结果的扩展不确定度，见下表：顶焦度字值(m-1)球镜度不确定度+10.00U=0.029m -1 (K=
11、2)+20.00U=0.029m -1 (K=2)-5.00U=0.030m -1 (K=2)-10.00U=0.029m t (K=2)二、柱镜片柱镜度的测量 结果不确定度的评定1. 测量过程：将被测镜片刻字面朝上放在焦度计的镜片支座上，移动并同时转动被检镜片，使其轴位落 在0180。方向，成像中心与分划板中心重合。此时，即可读出被检镜片的球镜度，柱镜度 和固有携带的棱镜度。2. 建立测量结果的数学模型：C=0+d式中C被测镜片顶焦度的实际值；0被测镜片顶焦度的测量值； d级标准焦度计的修正值。由此可得灵敏系数：ac ac= =1a adu 各分量的标准不确定度为： 1 =U（0） u2 =
12、U（d） uu 由于 1 与 2 相互独立，则：1uc=（ u2+u2）23. 各分量标注不确定分析3.1 顶焦度测量值中的测量不确定度3.1.1 随机效应导致的分量（1）操作人员测量过程中对镜片进行光学对中时的位置差异造成仪器的探测光束落点变化 而引起的不确定度。（2）由于环境温度和湿度变化造成仪器的字值发生变化而引起的不确定度。焦度计在高屈 光度区域对温度和湿度的影响较为敏感。（3）由于供电电源电压不稳而引起的不确定度。（4）由于外界杂光对仪器造成干扰而引起的不确定度。（5）由于镜片支座内的灰尘对仪器的光学系统产生影响而引起的不确定度。上述诸多原因均能引起顶焦度测量的误差。重复性条件下对被
13、测验光镜片进行10次重复测量，测量结果见表1。表 1 测量结果5.065.075.055.065.045.065.035.055.055.03将上述测量值按照贝塞尔公式计算S=0.01335m如果实际测量验光镜片的顶焦度数值时是测量三次的平均值，则平均值的实验标准差是则u = 0.0077m-i113.1.2 系统效应导致的分量 主要分量如下：（1）由于显示仪器的分辨力引起的不确定度当数显焦度计的分辨力为5=0.01m-1时，其均匀分布的区间为：-/2, +5/2，由此可得到由自动数显焦度计的分辨力引起的标准不确定度为：（亍二 0.0029m-1u则 12=0.0029m-1（2）由仪器自身的
14、设计原理引起的不确定度 各类自动对焦原理的焦度计均有不同的计算软件。对其测量数据进行处理后得到镜片的后顶焦度值。实验数据表明，由此引起的顶焦度字值的变化为土 0.01m-1，按照均匀分布计 算，估计由计算软件程序引起的标准不确定度为：01m-1二 0.0058m-i人3u则 13 =0.0058m -1（3）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的顶焦度测量值的非线性 变化。实验数据表明，由此引起的顶焦度字值的变化均为0.005m -1，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：0.005m-1二 0.0029m
15、-13u则 14=0.0029m-1（4）被测镜片后顶点和焦度计支座的支撑平面的距离变化引起的不确定度将被测镜片放置在焦度计的镜片支座上，测量镜片的后顶焦度，根据JJG580-2005焦 度计检定规程中自动对焦原理的焦度计的测量原理图可以看出，平行光线经被测镜片后发 生偏转，经过带孔光束后落在光电位置探测器上，镜片的后顶焦度值是根据焦度计的镜片支 座平面到带孔光束的距离，带孔光束至光电位置探测器的距离，偏转后的光线在带孔光束和 光电位置探测器的高度的参数计算得出的。而实际情况是验光镜片的后表面不是平面，不同 镜片的后表面曲率不同，使得镜片的后顶点不能与镜片支座平面完全重合，造成了矢高误差。 从而引起不确定度。实验表明，该分量引入的误差约为+0.005m -1，服从均匀分布。由此得到由于镜片放置造
