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      長度測量的幾項基本原則

      文章出處:人氣: 發表時間:2017-10-24 16:02:09
       
       
      最小變形原則
       
           長度測量中引起被測件和測量器具的變形,主要是由于熱變形和彈性變形(接觸變形和自重引起的變形)。這些變形使被測件、測量器具尺寸發生變化,而影響測量結果的準確可靠。為此,在測量過程中,應盡量做到使各種原因引起的變形為最小,這就是測量的最小變形原則。
       
       
      (一)熱變形
       
       
      1.概述
      熱脹冷縮,這是自然現象,正是這一特性,往往導致測量結果的嚴重失準。
      線性熱變形可用公式表示為:
      △L=L•a•△t
      式中:L——物體尺寸,mm;
              a——線性熱膨脹系數,10-6/℃;
              △t——溫度變化,℃。
      例:三等標準金屬線紋尺的線性熱膨脹系數a=18.5×10-6/℃,若溫度變化△t=1℃時,則1m長的尺寸將變化:
      △L=L•a•△t=1000×18.5×10-6/℃=18.5μm
      對精密測量來講,這個數字已十分可觀了。
      結論:對高精度零件、大尺寸零件進行檢測時,溫度的影響是一響不可忽視的因素。
      凡是精密測試都要規定溫度條件,尤其長度計量幾乎所有的檢定規程中都標明了溫度要求。即在規定溫度條件下測量可不做溫度修正,否則要進行修正。對高精度、大尺寸的被測件的測量還做出等溫的要求。
       
      2.熱變形引起的測量誤差
      熱變形產生的測量誤差主要是由于被測件與量具(儀)之間的溫度差造成的。如果在測量前把被測件與量具(儀)放置在實驗室中進行等溫(等溫的時間長短與溫差大小、物體質量、散熱面積、周圍介質等因素有關),然后再進行測試。但盡管進行等溫,大型零件表面和內部溫度也不一定相等,即使在恒溫室中,溫度場分布也不一定均勻,對溫度測量也有一定誤差,測量環境溫度由于人體、照明熱源等也會波動。因此,可以說,等溫后,熱變形引起的測量誤差會變得很小,在一定精度的測量時,可以忽略不計。
      我們在測量工作中,往往只注意恒溫條件,如要求(20±3)℃,而不注意人體的體溫傳導對測量結果的影響。如:長度280~4000mm的內卡規,在手掌中握上2~5min,長度應增加20~50μm;用食指和姆指(不帶手套)拿20mm的量塊30s,量塊尺寸會增大0.5μm(顯然是不允許的)。
      為此,對高精度測量儀器,如接觸式干涉儀、平晶等厚干涉儀等,都要有防止和減少熱輻射的隔離裝置。
       
       
       
      (二)彈性變形
       
      1.概述
      測量過程中,由于測量力、接觸形式、被測件的自重等原因將使測量器具或被測件產生彈性變形,造成測量誤差。
      具體將,彈性變形主要有儀器支架變形,被測件(如量塊、線紋尺等)的支撐變形;測頭、工作臺與被測件的接觸變形等。為什么接觸式的測量器具都規定有測量力;為什么要規定接觸形式;為什么在測量細長的被測件時要適當地選擇支承點等,都是力圖減少彈性變形,以減少彈性變形引起的測量誤差。
      1.彈性變形引起的測量誤差
      (1)支承變形
      當被測件水平放置時,其彎曲變形量的大小和變形狀態與支承方式和支點的位置有密切的關系,對細長被測件而言,自重的影響更為顯著。
      (2)接觸變形
      不正確地選擇測量力的大小、接觸體的材料及接觸方式將會引起較大的表面接觸變形。
      ①測量力引起的接觸變形
      接觸測量時,測量儀器必須有足夠的測量力,以保證測頭與被測件可靠地接觸。但測量力的存在將在接觸位置產生壓陷變形而造成測量誤差。
      一般按被測件公差來確定測量力的大小,當被測件公差小于2μm時,測量力不應高于2.5N;被測件公差2~10μm時,測量力應為2.5~4N;被測件公差大于10μm時,測量力應大于4N,小于10N。
      ②與接觸方式接觸變形有關
      常見的接觸方式分為點接觸、線接觸和面接觸。從變形與接觸面的關系講,接觸面積越小、壓強越大,變形也越大。顯然在相同的測量力的情況下點接觸變形最大,面接觸變形最小。
      接觸方式在一般的測量要求中都有規定。如量塊測量是用球測頭對平面;外徑千分尺測直徑是平面測頭對圓柱面;內徑千分表測內徑是球測頭對圓柱面等等。我們在測量過程中一般都應遵循上述原則。
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