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钢卷尺示值误差检定时应注意的问题

发布时间:2021-07-15 作者:杨志国 雷志雯 来源:中国计量杂志 浏览:1165
  钢卷尺的示值误差受各自实验室的标准装置、环境条件等多种因素的影响。下面以采用比较测量,计量标准器是标准钢卷尺为例,说明检定钢卷尺示值误差时应注意的问题。
  1.标准钢卷尺与被检钢卷尺的安装与调零
  标准钢卷尺与被检钢卷尺应平行安装,并保持在同一平面。标准钢卷尺和被检钢卷尺分别施加规定的张紧力后,使用调零机构将被检尺的零值线纹中心与标准钢卷尺的零值线纹中心对齐。
  2.读数
  JJG4-2015《钢卷尺检定规程》中明确规定,检定Ⅰ级钢卷尺及测深钢卷尺时,受检点的偏差值应采用0.01mm的读数显微镜读数,标准钢卷尺加修正值使用。规程中“检定Ⅱ级钢卷尺以及后续检定的钢卷尺,标准钢卷尺不加修正值,各受检点的偏差值用目力估读。”这句话,由规程起草人马艺清、刘佳丽发表在《中国计量》杂志2016年7期“JJG4-2015《钢卷尺检定规程》解读”一文知,应理解为“Ⅱ级钢卷尺后续检定时可使用标准钢卷尺标称值直接测量,II级钢卷尺首次检定时,标准钢卷尺应加修正值使用。”
  为避免示值误差正、负号弄错,采用示值误差定义“测量仪器示值与对应输入量的参考量值之差”,计算示值误差快速、准确,如图所示。

  图中,刻线较粗的尺为被测尺,刻线较细的尺为标准钢卷尺。以被测尺1m为测量点,即被检钢卷尺示值(或标称值)为1m。确定测量点后,参考量值读数方法为:首先,读取距离测量点附近的标准钢卷尺整米点为参考量值的整米点(单位为m),然后,加上或减去标准钢卷尺整米点距离被检尺测量点之间的数值(单位为mm)。当标准钢卷尺整米点未到达被检尺测量点时,参考量值的整米点加上距离被检尺测量点之间的数值;当标准钢卷尺整米点超过被检尺测量点时,参考量值的整米点减去距离被检尺测量点之间的数值。因此读取图1参考量值(或标准值)为1m+0.6mm,从而根据示值误差定义知,图1被检钢卷尺示值误差为示值误差=被检钢卷尺示值-参考量值=1m-(1m+0.6mm)=-0.6mm。

  3.张紧力

  钢卷尺的尺带均具有一定弹性,张紧力的偏差、尺带受力的长短直接影响示值误差。张紧力的偏差、尺带受力的长短与示值误差的关系如下式:


  式中:Δ——示值误差,mm;L——检定台的长度(即尺带受力的长度);ΔP——张紧力偏差;E——弹性系数(2000kg/mm2);F——钢卷尺尺带横截面面积(由尺带厚度和宽度计算)。  通过实验可知,检定钢卷尺示值误差时,施加张紧力的时间也影响示值误差。施加张紧力几分钟内与施加张紧力在12小时以上,目力估读读数有明显差异,用读数显微镜读数在几小时之内即可发现差异。
  4.分段测量
  由于检定台长度的限制,全长超出检定台长度的钢卷尺必须采用分段法测量。随着分段数的增多,累积误差增大,分段测量时读数应累加之前每段偏差值或示值误差。分段不同,尺带所受的张紧力也会随之变化,根据式(1)可知,每米施加张紧力与每5m、10m处施加张紧力,尺带全长受力不同,影响测量结果。
  5.温度及尺带温度线膨胀系数
  检定前,标准尺与被检尺在规定的温度下等温,平衡温度时间不少于4小时。温度测量仪器本身误差,沿测量轴线方向的空气温度存在温度梯度,标准尺与被检尺的温度线膨胀系数的不同等直接影响测量结果。
  在钢卷尺检定过程中,很多因素直接影响测量结果,如标准尺与被检尺的线纹宽度、温度的波动、尺带的重力等。这些因素或叠加或抵消,有时肉眼读数难以分辨察觉,必要时采用读数显微镜读数,要严格执行检定规程相关规定,以得到更可靠的测量结果。

本文刊发于《中国计量》杂志2020年第6期

作者:内蒙古自治区赤峰市产品质量计量检测所 杨志国  雷志雯

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