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长度计量的基本原则——最小变形原则

物价真高

2023/06/27

实验室管理/LIMS

长度计量中引起被测件和测量器具的变形，主要是由于热变形和弹性变形(接触变形和自重引起的变形)。这些变形使被测件、测量器具尺寸发生变化，而影响测量结果的准确可靠。为此，

在测量过程中，应尽量做到使各种原因引起的变形为最小，这就是测量的最小变形原则。

(一)热变形

1．概述

热胀冷缩，这是自然现象，正是这一特性，往往导致测量结果的严重失准。

线性热变形可用公式表示为：

△L=L·α·△t （2-2）

式中：L——物体尺寸，mm；

α——线性热膨胀系数，10^-6／℃；

△t——温度变化，℃。

例：三等标准金属线纹尺的线性热膨胀系数α=18.5×10^-6／℃，若温度变化△t=L℃时，则1m长的尺寸将变化：

△L=L·α·△t=1000×18.5×10^-6/℃=18.5μm

对精密测量来讲，这个数字已十分可观了。

结论：对高精度零件、大尺寸零件检测时，温度的影响是一项不可忽视的因素。

凡是精密测试都要规定温度条件，尤其长度计量几乎所有的检定规程中都标明了温度要求。即在规定温度下测量可不做温度修正，否则要进行修正。对高精度、大尺寸的被测件的测量还做出等温的要求。

2．热变形引起的测量误差

计算公式如式(2-3)

△L=L[α₁（t₁-20）-α₂（t₂-20）] （2-3）

式中：△L—一由于温度变化引起的测量误差，mm；

L——工件尺寸，mm；

α₁——工件线性热膨胀系数，10^-6／℃；

α₂——量具材料线性热膨胀系数，10“／。c；

t₁——工件的温度，℃；

t₂——量具(仪)的温度，℃。

该式(2-3)应用时的几个注意问题：

(1) t₁，t₂因测量开始和测量结束时温度是不会一致的，那么取何值作为计算用的t₁，t₂？应取

(2)一般不涉及α和t自身测量精度问题，但更高精度测量时就要考虑α和t自身测量精度问题了。

当被测件与量具(仪)材料相同时，即α₁=α₂=α时，式(2-3)可写成：

△L=L·α[α₁（t₁-20）-α₂（t₂-20）]

式(2-4)说明此时热变形产生的测量误差主要是由于被测件与量具(仪)之间的温度差造成。如果在测量前把被测件与量具(仪)放置在实验室中进行等温（等温的时间长短与温差大小、物体质量、散热面积、周围介质等因素有关，有的检定规程中已给定经过实验确定的等温时间）。那么，假设经过等温△t=0，此时，△L=L·α·△t=0。

当然这是一种理想状态，但尽管进行等温，大型零件表面和内部温度也不一定相等，即使在恒温室中，温度场分布也不会均匀，对温度测量也有一定误差，测量环境温度由于人体、照明热源等也会有波动。因此，可以说，等温后，热变形引起的测量误差会变得很小，在一定精度的测量时，可以忽略不计。

我们在测量工作中，往往只注意恒温条件，如要求(20±3)℃，而不注意人体的体温传导对测量结果的影响。如：长度。2．80～4000“m的内卡规，在手掌中握上2～5商n，长度应增加20～50μm；用食指与姆指(不带手套)拿20mm的量块30s，量块尺寸会增大0.5μm(显然是不允许的)。

为此，对高精度测量仪器，如接触式干涉仪、平晶等厚干涉仪等，都要有防止和减少热辐射的隔离装置。

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