测量不确定度在镜片顶焦度检测结果边缘值处理中的应用

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1、测量不确定度在镜片顶焦度检测结果边缘值处理中的应用测量不确定度在镜片顶焦度检测结果边缘值处理中的应用.陆铭摘要:本文分析了验配眼镜顶焦度测量的不确定度,从而提出了验配眼镜顶焦度测量不确定度的评定和控制以及数据的处理方法.关键词:眼镜;顶焦度;不确定度;数据处理焦度计又称屈光度计,查片机,镜片测度仪,是用来检验眼镜镜片顶焦度使用的仪器设备.焦度计从工作原理上被划分为基于自动对焦原理的焦度计和基于调焦原理的焦度计.基于自动对焦原理的焦度计又称自动查片机,原理先进,操作简单,可自动从液晶显示屏上直接读数,显示的分辨力为O.O

2、1D.基于调焦原理的焦度计主要有目视式和投影式两种.由于受人眼分辨力及光学系统成像等主,客观因素的影响,其刻度间隔一般为0,25D和O12D两种,个别仪器经过对刻度值细分后,读数间隔可达002D.目前,眼镜验配企业和检测机构使用的焦度计多为基于自动调焦原理的焦度计.这里我们以TOPCONCL一2500电脑自动调焦焦度计为例,讨论测量不确定度在该种焦度计进行检测过程中出现边缘值处理中的应用.注意事项①读数间隔设置为OO1D;②阿贝数设置在58～60处;③将"+/一"模式转换设置在"混合"(即:"mix")状态;④焦度计在

3、检定前应在恒温状态下至少放置2小时以上;⑤检定环境要求在室内,无强光直射,温度为204-5~C,空气相对湿度小于85%;⑥镜片支座应保持清洁.测量不确定度评定(一)建立数学模型依据JJG580—96《焦度计检定规程》,用顶焦度标准镜片对自动对焦原理的焦度计进行计量检定,并给出被检焦度计在各检定点的顶焦度修正值.①首先建立顶焦度修正值C的数学模型;②C=一d,式中:c——为被检焦度计的顶焦度修正值;——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;③各分量的标准不确定度为:ul=U(中);u2=u(d);④由

4、于u1与u2相互独立,则:UC=(ul2+u22)1/2.(二)分量标准不确定度分析1顶焦度标准值中的测量不确定度由顶焦度标准镜片引起的不确定度,属于B类评定.按照JJG2O9O一94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O,O2～OO3D(k=3),因此,顶焦度标准镜片的标准不确定度为0,03D/3=001D;则:u(中)=O.01D;ul----U(中)=O.01D.2.实际测量值d的测量不确定度(1】A类评定A类标准不确建度由以观测列概率分布导出的密度函数得到.检定中由于焦度计测量重复

5、性带来的测量不确定度,即:在相同条件下多次重复测量引起的标准不确定度,应属于A类评定.进行A类评定的主要分量有: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

6、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发散一般在002～0.03D左右.例如,若某自动焦度计在+500D处进行重复性测量时的发散最大.对其重复测量6次,分另U得至0:+5O1D,+5.03D,+5O1D,+502D,+504D,+503D.6次测量值之间的最大发散为003D.根据测量结果,利用贝塞尔公式:S=夏计算单次测量的实验标准差(n=6),得到:S==O.012D;在实际工作中,要求每个

7、点至少检定3次,得到平均值的实验标准差为:u(dAJ=s/j~=0007D(2)B类评定2007.07中小企业科技161B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由仪器自身的原量和结构引起不确定度.当自动焦度计的数显分辨力为6=0.01D时,其均匀分布的区间为:[一6,2.+6,2];由此可得到,由自动焦度计的分辨力引起的标准不确定度为:(6,2)=0.O03D;则:u(dB1)=0.O03D:②由"+,一"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"+,一模式转

8、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0.02～0.03D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:(0.03D,2),√3=0,009D;则:u(dB2)=0,009D.综上所述.得到焦度计实际测量值d的测量不确定度为:u(d)=[u(dA)2+U(dB1)2