如何减轻环境温度对量具的影响
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解决时间 2021-01-04 21:23
- 提问者网友：山高云阔
- 2021-01-04 03:35
如何减轻环境温度对量具的影响
最佳答案
- 五星知识达人网友：天凉才是好个秋
- 2021-01-04 03:47
温度对长度尺寸的误差影响
中国计量报 2014-3-10 10:07:03
我们做一个小实验，把一块尺寸较大的量块放在光学计测头下面，对好零位，然后用手接触量块，手的温度传到量块上，这时从目镜中观察到刻度尺寸上的读数迅速增大，一两分钟内甚至会增大几个微米。实际工作中有时发现各次检测结果相差很大，常常是因为温度发生变化的缘故。在国家检定规程中，对检定温度及平衡温度的时间均作了相应规定。
例如:JJG21-2008《外径千分尺》检定规程中规定当测量范围为100mm时，室内温度为(20±5)℃，平衡温度的时间为2h；又如当测量范围>(100～500)mm时，室内温度为(20±4)℃，平衡温度的时间为3h。这些规定对减少误差、提高检定工作的质量非常重要，那么产生温度误差的因素是什么呢?
一、影响温度误差的因素
一个构件由于其温度对20℃有偏差而产生的尺寸变化，可用式(1)表示:
Δl=Lα(t-20) (1)
式中:Δl——尺寸变化；L——物体尺寸；α——物体线胀系数；t——物体温度。
当工件和量具的温度对标准温度均有偏差时，温度所引起的测量误差为二者尺寸变化之差，其计算公式为
Δl=L〔α1(t1-20)-α2(t2-20)〕(2)
式中:Δl——由于温度引起的测量误差；L——工件尺寸；α1、α2——工件和量具材料的线胀系数；t1、t2——工件和量具的温度。在特殊情况下，上式可以简化为
1.当t1=t2=20℃时，Δl=0
2.当t1=t2=t≠20℃时，Δl=L(t-20)(α1-α2)
3.当t1=t2、α1=α2时，Δl=0
4.当α1=α2=α时，Δl=Lα(t1-t2)
5.当t1=20℃、t2≠20℃时，Δl=-Lα2(t2-20)
6.当t2=20℃、t1≠20℃时，Δl=Lα1(t1-20)
注:①物体的线胀系数的定义是:当温度变化1℃时，单位长度(1m)的尺寸变化大小，仅与物体材料有关，如钢为11.5×10-6、铝为23×10-6 等。
②式(2)只有在高精度测量，并且用简单的量具，测量形状简单的工件时才适用。由此可得出以下结论:
(1)当工件与量具温度相同，并等于20℃时(即在实验室条件下)，温度误差为零。
(2)当工件与量具温度相同，但不等于20℃时(即在某种条件下)，温度误差与工件尺寸、工件与量具的温度以及它们的线胀系数之差成正比。
(3)当工件与量具温度相同，二者线胀系数也相同时(相当于工件与量具经过了温度的平衡，二者材料也相同的情况)，温度误差为零。
(4)当工件与量具线胀系数相同时，温度误差与工件尺寸、工件或量具的线胀系数以及它们的温度成正比。
(5)当工件温度为20℃，量具温度不是20℃时，温度误差仅与工件尺寸、量具温度与标准温度之差和线胀系数成正比。
(6)当量具温度为20℃，工件温度不是20℃时(相当于工件未经等温就使用恒温室内的量具进行测量的情况)，温度误差仅与工件尺寸、工件温度和标准温度之差及线胀系数成正比。
举例: 假设用外径千分尺测量200mm粗的铜轴，轴的温度为40℃，外径千分尺为15℃，铜轴和钢质外径千分尺的线胀系数各为17.5×10-6 和11.5×10-6，则温度误差为
Δl=200×10-3〔17.5×10-6(40-20)-11.5×10-6(15-20)〕
=81.5μm
如果轴与千分尺的温度均为40℃，则温度误差为
Δl=200×10-3×(40-20)×(17.5×10-6-11.5×10-6)
=24μm
由此可见，当工件与量具经过温度的平衡后再进行测量，则温度误差会大大减小。
工件与量具或被检量具与标准量具在一定条件下(如在室温为20℃±6℃的条件下)温度趋向一致的过程，叫做温度的平衡。对于各种量具的检定，温度平衡的时间都有相应的规定。
二、减小温度误差的方法
1.在温度接近标准温度时间时进行测量。在实际工作中，量具的检定和工件的精密测量最好在具有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达到室内温度，可将它们放在铸铁平板上。
2.使工件与量具温度相等。因此，测量前应将工件和量具放在一起，在同样环境下放置一段时间。
3.避免人手的温度对工件和量具的影响，这种影响所产生的误差是无法测知的，只有通过正确使用量具和在工作中加以注意来避免和减少。例如，使用时和检定千分尺时必须握住绝热垫，当发现人手热量已传递到千分尺时， 应将其放置一定时间再使用和检定。
中国计量报 2014-3-10 10:07:03
我们做一个小实验，把一块尺寸较大的量块放在光学计测头下面，对好零位，然后用手接触量块，手的温度传到量块上，这时从目镜中观察到刻度尺寸上的读数迅速增大，一两分钟内甚至会增大几个微米。实际工作中有时发现各次检测结果相差很大，常常是因为温度发生变化的缘故。在国家检定规程中，对检定温度及平衡温度的时间均作了相应规定。
例如:JJG21-2008《外径千分尺》检定规程中规定当测量范围为100mm时，室内温度为(20±5)℃，平衡温度的时间为2h；又如当测量范围>(100～500)mm时，室内温度为(20±4)℃，平衡温度的时间为3h。这些规定对减少误差、提高检定工作的质量非常重要，那么产生温度误差的因素是什么呢?
一、影响温度误差的因素
一个构件由于其温度对20℃有偏差而产生的尺寸变化，可用式(1)表示:
Δl=Lα(t-20) (1)
式中:Δl——尺寸变化；L——物体尺寸；α——物体线胀系数；t——物体温度。
当工件和量具的温度对标准温度均有偏差时，温度所引起的测量误差为二者尺寸变化之差，其计算公式为
Δl=L〔α1(t1-20)-α2(t2-20)〕(2)
式中:Δl——由于温度引起的测量误差；L——工件尺寸；α1、α2——工件和量具材料的线胀系数；t1、t2——工件和量具的温度。在特殊情况下，上式可以简化为
1.当t1=t2=20℃时，Δl=0
2.当t1=t2=t≠20℃时，Δl=L(t-20)(α1-α2)
3.当t1=t2、α1=α2时，Δl=0
4.当α1=α2=α时，Δl=Lα(t1-t2)
5.当t1=20℃、t2≠20℃时，Δl=-Lα2(t2-20)
6.当t2=20℃、t1≠20℃时，Δl=Lα1(t1-20)
注:①物体的线胀系数的定义是:当温度变化1℃时，单位长度(1m)的尺寸变化大小，仅与物体材料有关，如钢为11.5×10-6、铝为23×10-6 等。
②式(2)只有在高精度测量，并且用简单的量具，测量形状简单的工件时才适用。由此可得出以下结论:
(1)当工件与量具温度相同，并等于20℃时(即在实验室条件下)，温度误差为零。
(2)当工件与量具温度相同，但不等于20℃时(即在某种条件下)，温度误差与工件尺寸、工件与量具的温度以及它们的线胀系数之差成正比。
(3)当工件与量具温度相同，二者线胀系数也相同时(相当于工件与量具经过了温度的平衡，二者材料也相同的情况)，温度误差为零。
(4)当工件与量具线胀系数相同时，温度误差与工件尺寸、工件或量具的线胀系数以及它们的温度成正比。
(5)当工件温度为20℃，量具温度不是20℃时，温度误差仅与工件尺寸、量具温度与标准温度之差和线胀系数成正比。
(6)当量具温度为20℃，工件温度不是20℃时(相当于工件未经等温就使用恒温室内的量具进行测量的情况)，温度误差仅与工件尺寸、工件温度和标准温度之差及线胀系数成正比。
举例: 假设用外径千分尺测量200mm粗的铜轴，轴的温度为40℃，外径千分尺为15℃，铜轴和钢质外径千分尺的线胀系数各为17.5×10-6 和11.5×10-6，则温度误差为
Δl=200×10-3〔17.5×10-6(40-20)-11.5×10-6(15-20)〕
=81.5μm
如果轴与千分尺的温度均为40℃，则温度误差为
Δl=200×10-3×(40-20)×(17.5×10-6-11.5×10-6)
=24μm
由此可见，当工件与量具经过温度的平衡后再进行测量，则温度误差会大大减小。
工件与量具或被检量具与标准量具在一定条件下(如在室温为20℃±6℃的条件下)温度趋向一致的过程，叫做温度的平衡。对于各种量具的检定，温度平衡的时间都有相应的规定。
二、减小温度误差的方法
1.在温度接近标准温度时间时进行测量。在实际工作中，量具的检定和工件的精密测量最好在具有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达到室内温度，可将它们放在铸铁平板上。
2.使工件与量具温度相等。因此，测量前应将工件和量具放在一起，在同样环境下放置一段时间。
3.避免人手的温度对工件和量具的影响，这种影响所产生的误差是无法测知的，只有通过正确使用量具和在工作中加以注意来避免和减少。例如，使用时和检定千分尺时必须握住绝热垫，当发现人手热量已传递到千分尺时， 应将其放置一定时间再使用和检定。
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