温度误差对长度测量的影响

研究生毕业论文 时间:2018-03-16 我要投稿

  温度误差对长度测量的影响

  【摘要】长度测量工作在当今社会发展中的应用越来越广泛,在长度测量的过程中,因为各个特性与参数的不同,会出现不同的测量结果,有些接近真值,而有些则相差大些。

  但是就实际长度测量工作开展现状而言,由于各种因素的限制使得整个测量工作水平不高。

  温度误差是影响长度测量精度的一个主要因素。

  【关键词】长度测量 ;温度误差; 影响因素

  引言

  测量时,造成长度测量误差的主要因素:温度误差、刻度误差、磨耗误差、接触力误差、挠曲误差、余弦误差、阿贝 (Abbe) 误差、热变形误差以及误读、误算、视差、等。

  有些是可以预测和修正或调整减少的。

  其中误读常发生在游标尺、分厘卡等量具。

  误算常在计算错误或输入错误数据时所发生。

  视差常在读取测量值的方向不同或刻度面不在同一平面时所发生,两刻度面相差约在0.3~0.4 mm之间,若读取尺寸在非垂直于刻度面时,即会产生误差量。

  将游尺的刻划设计成与本尺的刻划等高或接近等高,(游尺刻划有圆弧形形成与本尺刻划几近等高,游尺为凹V形且本尺为凸V形,形成两刻划等高等方法,可在一定程度上有效减少此类误差,并在一定程度上提高了长度测量的准确度,

  而温度误差也是影响长度测量精确度的主要因素,在当前工作中对其进行研究和分析势在必行。

  为了有效确保量值的统一,在工作中要尽可能的选择温度在20℃的时候进行测量,以减少因为温度过高或者过低而造成的温度测量误差情况。

  为了更好的减少温度误差,我们有必要对温度误差的产生原因进行分析。

  一 温度误差的形成原因分析

  通过一个小小的实验可以发现温度对长度测量的影响相当大。

  在实验中通过把一个尺寸较大的物体置放在光学计量仪器下面,对好位置,然后用手或者其他高温物体接触测量物体,等到温度传递给测量目标的时候,我们从目镜中可以明显的观察到标尺上的刻度会迅速的增加,在一两分钟之内甚至会增加好几个微米。

  这一试验表明,在日常测量工作中温度对测量准确度的影响非常突出,因此我们有必要在长度测量工作中提前做好相关温度处理工作,以保证测量准确度。

  为了有效确保量值的统一,在工作中要尽可能的选择温度在20℃的时候进行测量,以减少因为温度过高或者过低而造成的温度测量误差情况。

  为了更好的减少温度误差,我们有必要对温度误差的产生原因进行分析。

  在测量中,虽然测量工件表面温度与设备的温度大致相同,但是由于环境温度低于或者高于20℃,这个时候的温度误差和测量工件的尺寸成正比关系。

  虽然被测量工件与设备表面的温度相同,但是由于二者本身都受到温差的影响而内部发生了转变,那么两者之间的平衡状态被打破,使其温度差为零,这个时候的温度误差也极小,我们也可以将其忽略。

  当被测量工件的温度为20℃而测量工具的温度部位20℃的时候,其误差的存在与测量器具温度、标准温度以及线性系数等内容相关,且这些环节之间都村子这正比关系。

  当测量工件环境温度与测量设备的温度大致相同且都是20℃的时候,由此引发的长度测量误差几乎为零,可以说是不存在的。

  这也说明这一温度环境是长度测量的最佳温度。

  二 长度测量工作中温度误差的消除方法

  为了更好的减少因为温度误差而造成的长度测量故障问题,在目前工作中普遍选择了一个合理的温度环境和应用流程。

  在测量工作中,整个工作的开展应当具备相应的温度条件,这一条件取决于额温度测量精度、尺寸、材质等方面的要求。

  所以在工作中需要我们认真、系统的进行分析。

  (1)在长度测量工作中为了避免温度误差的影响,我们对于那些特殊要求的工件进行测量的时候,应当尽可能的选择温度较为恒定的情况进行测量。

  这是因为在长度测量中,温度误差越大,被测工件的尺寸误差也就越大,所以在工作中必须要严格控制温度误差,提前对测量环境的温度进行控制。

  当测量工件的标准器具出现膨胀系数较大的时候,这个时候对于温度误差的控制力也较低,因此在工作中为了更好的减少温度误差,应当选择与工件膨胀系数相同的标准器具。

  我们在工作中也需要提前确定标准温度的允许偏差值。

  尤其是在工厂长度侧脸工工作中,对于计量时测量一般都是提前对室内温度进行测量,在确保室内温度在20℃左右的情况下进行长度测量。

  如果在测量工作中出现温度差异较大,那么只能够开展误差在0.02mm以上的长度测量工作。

  而这种测量工作还仅仅是工厂测量中的一般选择。

  (2)在测量的时候,工件表面的温度必须要与标准间温度相一致,这种测量背景下整个工件长度才能够达到预计工作标准的要求,并且能充分的发挥测量设备与测量件本身的性能。

  这种测量条件下,等温过程也就是我们常说的将被测量工件与测量设备置放在同一温度条件下,以便达到提高测量精度的目的。

  但需要注意的是,在测量的时候对测量标准器件必须要只放在同一个环境当中,且要及时的控制环境的温度。

  比如在大铸铁平板上进行等温时时间要长一些,以保证等温一致,在空气中等温时,要减少空气流动,保证温度的恒定。

  (3)保证温度环境的稳定性是目前工作的关键,它通过对测量环境每小时温度变化规律来进行分析的,这种情况下对环境温度的稳定性要求非常严格,一旦温度稳定性出现不允许范围之外,那么整个允许误差必然会发生一定的变化,这种变化不单单表现在工厂尺寸设计上,而且还在整个精度上有着密切的关系。

  因此,在测量的时候整个测量温度变化不得超过0.5℃。

  同时,这个时候我们要高度重视室内温度的保持情况,要将室内温度测量同现场测量结合起来,从根本上控制室内温度,提高设备测量精度和测量准确性的工作目的。

  三 在现场长度测量中如何减少温度误差的影响

  在现场测量中不要把标准器如卡尺从工具室拿出后就进行测量,

  而是把标准器与工件重叠放置在一起,并放在大平板上进行等温后再进行测量。

  一般精度测量中,平板恒温时间可参考下列数据长度在一米以下时进行1.5h,长度在1m~3m时进行2h,长度在三米以上时进行3小时。

  对于体积比较大的工件或标准器的等温一般要求24h恒温,这是因为工件内部的温度总要滞后于表面和室内的温度,这是应特别注意的。

  在工厂的生产安排中要给检测部门留出足够的恒温时间以免影响测量结果的准确度特别是精密测量及需要检测部门仲裁时,更要注意温度的影响因素,给检测部门留出足够的时间进行恒温,保证测量结果的准确度。

  四 减少环境温度产生的误差

  尽量在温度接近标准温度20℃时进行测量。

  在实际工作中,量具的检定和工件的精密测量最好在具备标准温度的计量检定室中进行。

  为了使被检量具和被测工件尽快地达到室内温度,将它们放在铸铁平板上。

  为使工件与量具温度相等,测量前应将工件和量具在一起放一段时间。

  尽量保持1小时以上。

  避免人手温度对工件和量具的影响。

  这种影响所产生的误差是无法预测的,只有通过正确地使用量具和在工作中加以注意才能有效的避免和减小温度误差的影响。

  五 结语

  随着我国科技进步力度的不断加大和加工行业的进一步发展,我们要共同努力把环境温度误差控制在合理的范围内,提高其长度测量准确度。

  因此,从事长度计量核对工作的同仁们,有必要的结合自己的工作内容,有针对性的总结影响长度准确度的主要因素,可为我国的长度计量工作进一步添砖加瓦,为工程的应用提供的有力的后勤保障。

  参考文献:

  [1]顾耀宗.长度计量基础知识讲座(四十二)第四十二讲方箱[J].上海计量测试,2013(05).

  [2] 葛红.测量误差产生的原因及其避免途径[J]. 职业,2010,(30):81-82.

  [3]申晓玲.关于长治市长度计量工作现状剖析及对策研究[J].计算机光盘软件与应用,2014(18).

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