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量块及量块周期检定分析

时间:2022-03-17 11:31:53 浏览次数:

摘 要:一般情况下,量块是属于历史范畴的,它随着人类的测试科学技术迅速发展而出现,它是将工业测量实践得出的经验与实际的需要充分结合后得出的具体的实物标准,是一种长度计量标准,在传递长度量值与监控工业产品尺寸方面有着不可替代的作用。文章阐述了量块和量值传递的相关概念,量块检定以及现状的分析,进一步对量块的周期检定问题进行了研究。

关键词:量块;量值传递;周期检定

引言

量块是工业实际需求和实践里得到的测量经验相结合,得出的即是一种长度计量标准又是实物标准,而且具有外形简单和使用方便的特点,在控制工业产品尺寸和长度量值传递方面有着不可缺少的地位。

1 量块与量值之间的传递概念

人们建立一定的基准就是为了能够将量值进行统一化,米这一长度基准的建立就是为了将长度的量值统一,将不同的长度的量值与它的复现值联系在一起。我们所谈论的量值传递就是指将长度的计量单位也就是米通过长度的计量基准(光波)来复现,各级的计量标准通过检定的方式传递到一些普通计量器具上。文章以实物标准的量块为研究对象,且存在以下这样的一个量块长度量值的传递体系。

米定义-国际计量委员会推荐辐射-工作辐射-高等级量块-低等级量块-各类工作计量器具。

一般情况下,我们按照量块长度测量的不确定程度将量块分成不同的等;而量块的级则是以量块的长度及其标称长度之间的偏差来进行划分的,除此之外,量块长度的变动也有相应的规定。所以,长度的变动量、长度测量的不确定性和长度之间的偏差是进行量块检定工作的三个重要指标。量块的等与级之间的关系是相互制约的。

2 量块检定及现状

量块进行检定后可以将量块长度量值充分表达出来。进行量块的检定就是为了明需检定量块的等与级。不仅被视作标准,而且在研合性、平面度、硬度和外观方面,量块也有着相关标准要求。JJG 146-2011作为我国最新的量块检定标准,其对量块检定的每个方面都进行了详细的描述,相比过去的规定,此项规程有了很大的改变,在制造和检定量块方面更能满足我们的需要。

2.1 量块检定的方法

2.1.1 光干涉直接测量法

此种测量法使用的是标准量光波波长,把量块测量面当作干涉仪的测量镜面,因此这种测量法比较适合用于高等级量块的检定方面,使用此种测量法的代表仪器就是柯氏干涉仪。

2.1.2 比较检定测量法

高等级的量块长度作为比较检定测量法的标准量,采用高精准度测长仪器对低等级量块和标准块长度之间的偏差进行准确的测量,常用的测长仪器有测长机和接触式干涉仪。

2.2 国内研究量块检定装置的现状

2.2.1 光波干涉仪的应用原理

国际上经常使用小数重合法的原理对高等级量块进行测量。我国的部分计量机构在二十世纪九十年代中期就重点改造国内的柯氏光波干涉仪和激光干涉仪,深入研究了移相式激光干涉仪,并且研制出激光量块干涉仪。设计使用的基本方案就是干涉仪广源和量块测量长度的基准采用一支或者两支的稳频激光器;图像的干涉问题使用图像的采集系统和数字图像的处理技术来完成;监测环境变化时主要是利用湿度传感器、大气压和温度的,因为标准状态和环境参数之间的偏离造成测量结果的影响,就需要使用公式对其进行修改更正;可以自动采集、记录及分析处理测量出的数据。

2.2.2 接触式激光量块测长仪

我国成功研制出了接触式激光量块测长仪,它可以对高等级的量块进行准确的测量。该测长仪是以稳频的激光器作为长度基准进行量块测量的;通过对激光干涉的利用、并借助脉冲技术原理以及柔性电感测头定位来确定测头的位移,进而可以将量块的长度直接测量出来。采用湿度传感器、温度和气压对环境变化进行监测,因为标准状态和环境参数之间的偏离造成测量结果的影响,就需要使用公式对其进行修正。通过900相移原理,细分干涉,将分辨率提高至1.25nm来控制脉冲当量,进而改善仪器的分辨率。

2.2.3 用于不大于3等的量块测量的仪器

对于3等及以下的量块而言,目前我国在进行比较测量时多采用接触式测长仪与干涉仪。近些年来,学术界研究的主要内容之一就是量块自动化比较仪方面。自动化比较仪的应用原理主要有光栅式、电感测微仪和摄像等。以上所有原理的主要作用都是运用计算机的自动判读功能代替了过去的肉眼判读,使人们可以对被测量块和标准量块之间的偏差进行准确判断与掌握,另外,还能实现测量数据的自动处理。

2.2.4 比较式的量块检定仪器

比较式的量块检定仪器适用于不大于2等的神威量块的检定,因为量块检定规程的改变促进了企业批量检定的需要也在跟着改变,因此大大促进了此种仪器的研发浪潮,对新型仪器的设计和旧式设备的改造都受到的很多研究机构的关注。

3 量块周期的检定分析

量块是对两个平行的测量面间的距离进行测量后得到的长度,它是高精准度的测量器具,它所测量出来的长度将被作为计量仪器的标准长度。长度量值的传递通过量块实现,而且长度计量测试的量规、量具和仪器可以通过计算标准器进行检定,还能对正在加工工程中精密机床的刀具、夹具的定位尺寸进行调整和测量和精密的机械零件的尺寸测量。

使用量块时,通过不同的方法和使互相平行的两个测量面来接触被测物。而测量面在长期使用接触时,很容易使测量面受到磨损而出现量块尺寸变小的情况。为了准确判断出量块的实际磨损情况,要求我们及时确定出量块的实际尺寸大小,避免因为测量面磨损而导致量块在使用时出现测量误差。以上是定期检定量块的主要原因。

在制造量块的时候,虽然采取了稳化处理,但是因为采用冷热加工方法不能有效清除残存应力,所以残存的应力分部在做好的量块内部而影响量块尺寸。通过重新测量量块的尺寸来判断其尺寸的实际变化情况,来减少由于尺寸问题而出现的偏差,这也是量块应定期进行检定的主要原因之一。

在实际工作中,对量块检定周期长短的确定是我们应重点考虑的问题之一。使用中的量块,在其周期检定内,需要对量块所有测量面的实际磨损情况进行细致检查。如果损坏的比较严重,且在整套量块中被损坏的数量所占比例较大,这就是说量块在两次检定周期内,大多数情况下的使用是不合格的。如果存在以上状况,我们应及时与检定单位联系,确定没有保管或使用不当等原因以后,如果是因为使用次数过多,那么就应该考虑是否要缩短量块的检定周期。对于不使用的量块,我们不必对其经常进行检定,但是当放置一段时间后,如果需要使用时,我们就需要先检定这些量块。

4 结束语

实际测量工作中,应以量块的具体使用情况来确定其检定的最佳周期,周期过长或者过短都是不科学的。参照国家的量块检定规程JJG146-2011,我们可以确定量块的检定周期在3个月到2年之间。只有准确的制定出了量块的检定周期,并认真对待每次量块的周期检定工作,我们才能确保量块和量值传递的准确性。

参考文献

[1]胡超.基于小数重合法自动测量高等级量块技术研究[D].南京理工大学,2012.

[2]蒙向荣.大量块智能化检定系统研究[D].天津大学,2012.

[3]王晓霞.量块及量块周期检定分析[D].科技创新与应用,2012(28).

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