陶瓷量塊的比較測量結(jié)果分析

1、    陶瓷量塊的比較測量結(jié)果分析    【摘要】 量塊是長度計量領(lǐng)域最重要的標(biāo)準(zhǔn)器之一。本文通過建立用比較測量法測量被測量塊的長度偏差的模型，分析由于標(biāo)準(zhǔn)量塊和被測量塊材質(zhì)特性不同所引起的誤差，以便必要時對測量結(jié)果進(jìn)行修正。【關(guān)鍵詞】 陶瓷量塊;誤差;線膨脹系數(shù)【doi編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.04.009analysis of ceramic measuring blocks measurement results based on comparative measurement methodhan qiao

2、-chu（liaoning institute of measurement，shenyang 110004，china）abstract： gauge block is one of the most important standard appliances in the length measurement area. in this paper，a model is build up based on comparative measurement method to analysis the measured gauge blocks measurement error due to

3、 the different materials between the standard gauge blocks and measured gauge blocks. so that，when it is necessary one could modify the measurement results through this model.key words： ceramic measuring block;measurement error;linear expansion coefficient1 概述量塊是長度計量領(lǐng)域中最重要的標(biāo)準(zhǔn)器之一，其廣泛應(yīng)用于長度量值傳遞系統(tǒng)中。因此，量

4、塊的材質(zhì)、檢定、使用、保養(yǎng)都會直接影響到計量器具、零件加工、機(jī)械制造的準(zhǔn)確度。目前市場上使用的量塊多為鋼質(zhì)材質(zhì)，但是隨著機(jī)械加工業(yè)的不斷發(fā)展，對量塊要求也越來越高，鋼質(zhì)量塊已經(jīng)不能完全滿足行業(yè)需求。因此，陶瓷量塊進(jìn)入了大眾的視野。由于陶瓷量塊的主要成分為氧化鋯（zro2），它具有耐腐蝕、耐磨損、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，不需要通過特別的涂油、包裝來進(jìn)行保存，所以給使用者帶來了很大的便利，在企業(yè)中得到了廣泛的使用。因此，有必要對陶瓷量塊的檢定加以重視。在比較測量中，當(dāng)采用鋼質(zhì)量塊為基準(zhǔn)檢定陶瓷量塊時，應(yīng)充分考慮由線膨脹系數(shù)等材質(zhì)特性的不同所引入的誤差，及時進(jìn)行修正，不能將直接進(jìn)行比較測量得到的等級結(jié)果作為

5、被測陶瓷量塊的檢定結(jié)果。2 材料特性在機(jī)械制造、汽車等行業(yè)中，常常需要用量塊對鋼制零件進(jìn)行精密測量。陶瓷量塊的不導(dǎo)磁、不導(dǎo)電等特性也為特殊環(huán)境下的使用提供了可行性。另外，鋼質(zhì)量塊的原材料屬于塑性材料，而陶瓷屬于脆性材料，當(dāng)這兩種量塊受到外力作用時產(chǎn)生的變形不盡相同。鋼質(zhì)量塊可能會產(chǎn)生不易察覺的塑料變形，容易引起誤導(dǎo)操作;而陶瓷量塊僅會產(chǎn)生彈性變形，不會引起誤導(dǎo)。陶瓷和鋼這兩種材質(zhì)的主要物理特性見表1。3 建立測量模型由于標(biāo)準(zhǔn)量塊和被測量塊的材質(zhì)不同，被測量塊在20 時的長度偏差除了需要考慮溫度偏離，還要考慮線膨脹系數(shù)和接觸變形，設(shè)被測量塊在20 時的長度偏差為e，則：c2=u+d-su-sd其

6、中：c1=（20-t）-s（20-ts）×ln測量時被測量塊溫度t和標(biāo)準(zhǔn)量塊溫度ts偏離20 所引入的修正值;c2=u+d-su-sd測量時被測量塊和標(biāo)準(zhǔn)量塊材質(zhì)不同引起不同程度的接觸變形而引入的修正值。以標(biāo)稱值為100 mm的陶瓷量塊為例，分析由于材質(zhì)不同所引入的修正值。將鋼質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)量塊和被測陶瓷量塊置于電腦量塊比較儀的帶筋工作臺上，經(jīng)過足夠長的時間達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)量塊與被測量塊溫度平衡后，進(jìn)行比較測量。3.1 環(huán)境溫度和線膨脹系數(shù)引起的測量誤差的修正當(dāng)實(shí)驗(yàn)室的溫度為20.1 時，根據(jù)表1中列出的物理性質(zhì)，可得：c1=（20-t）-s（20-ts）×ln=0.02 m3.2 彈性模

7、數(shù)引起的測量誤差的修正通過比較測量法檢定量塊時，量塊由于自重和測力的影響，會在受力部位產(chǎn)生接觸變形。根據(jù)jjg 146-2011量塊檢定規(guī)程可知，c2=u+d-su-sd，其中，u=0.775×p2r1（1e1+1e2）23d=0.775×（p+）2r3（1e3+1e2）23su=0.775×p2r1（1e1+1es2）23sd=0.775×（p+s）2r3（1e3+1es2）23當(dāng)比較儀采用筋工作臺時，r3=，則d和sd的值為0，在這種情況下，c2可以表示為c2=u-su。式中u和su分別為比較儀上測頭與被測量塊和標(biāo)準(zhǔn)量塊朝上測量面之間接觸變形的量。根

8、據(jù)表1可知，陶瓷和鋼的彈性模數(shù)相同，所以比較測量時，彈性變形的量相同，不影響檢定結(jié)果。通過以上分析可知，該100 mm陶瓷量塊的修正值為0.02 m。同樣的方法可以分析出其他尺寸陶瓷量塊的修正值，根據(jù)實(shí)際情況，應(yīng)對測量結(jié)果進(jìn)行必要的修正。4 結(jié)論當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)量塊和被測量塊材質(zhì)不同時，需要通過計算分析對測量結(jié)果進(jìn)行必要的修正。以鋼質(zhì)量塊為標(biāo)準(zhǔn)量塊，用比較測量的方法檢定陶瓷量塊時，必須考慮環(huán)境溫度和線膨脹系數(shù)的影響。由于陶瓷和鋼的彈性模數(shù)相同，彈性變形的影響可以忽略。【參考文獻(xiàn)】1    量塊：jjg 146-2011s.2    劉香斌，陳建軍，吳月艷，等.jjg 146-2011量塊檢定規(guī)程解讀j.中國計量，2012（7）：124-125.3    朱緯.比較測量中標(biāo)準(zhǔn)量塊與被測量塊材質(zhì)不同時引起的誤差分析j.上海計量測試，2014（6）：13-14+17.4    張錫水，李志剛.陶瓷