温度误差对长度计量影响的简析

孙鹏 陆铁贵

黑龙江省牡丹江市质量技术监督检验检测中心 黑龙江牡丹江 157005

长度计量工作会直接受到温度的影响，为确保检测数据无误，有关检测人员借助各种途径来合理调整环境温度误差范围，逐步提高自身检测水准，促使计量技术逐步完善。考虑到以上情况，简单分析了温度误差对长度计量的影响。

1 长度计量研究内容与标准、基准

长度计量研究内容往往涵盖了构建长度计量的所有检定系统及研究新的长度计量手段等，同时，明确测量的精准性及新的科学技术理论在长度计量中有所涉及，服务于新领域研发工作。长度计量单位基准对计量单位米进行复现及保存，通过国家审批，作为全国范围内量值最高依据的计量器具[1]。其中，长度计量标准以国家准确度等级为依据，运用于长度鉴定工作中。如线纹标准器为线纹尺。

2 温度误差形成因素

为确保量值传递的统一性，长度计量时，需要温度尽量符合国标温度20℃要求，最大限度降低长度计量中温度偏差的影响。防止温度误差对长度计量精度产生过大影响，有必要具体分析温度误差形成因素，以此从根源上认识温度误差的控制。调研结果反馈：温度与长度尺寸二者间的关系表达如下：物件尺寸变化量=物件尺寸大小×物件线膨胀系数（物件温度-20），对应下述公式△L=La（t-20）。当被测物件温度和标准器的温度相差20℃，测试时会初选温度误差，可用下述表达式进行表示温度改变而引出的测量误差=被测物件尺寸大小[被测物件(被测物件-20）-标准器材料的线膨胀系数(标准器的温度-20）]，也就是△L=L[al（tl-20）-a2（t2-20）]。从中不难发现：如果t1被测物件温度和t2标准器温度均为20℃时，将无温差，也就是温度误差为0；如果t1被测物件温度正好为20℃时，但t2标准器温度比20℃要高时，被测物件尺寸大小伴随标准器中a2线膨胀系数增大、t2标准器温度和20℃的温差而变小；如果t1被测物件温度、t2标准器温度与国标温度相差20℃时，随着温度的增大，被测物件尺寸大小的改变量也将增大；如果t2标准器温度正好是20℃时，则a2标准器的线膨胀系数、t1被测物体温度和20℃的温差的增加被测物件尺寸大小而变小[2]。对△L=L[al（tl-20）-a2（t2-20）]进行演变，变为△ L=L[（al-a2）（tl-20）+a2（tl-t2）]。这时温度而引起的测量结果误差包括两种误差：一是被测物件和标准温度存有偏差，引起热胀冷缩，进而出现测量误差；二是被测物件和标准器二者间材质不一样导致线膨胀系数出现差异而形成的测量误差。如果要获得长度计量过程中的测量误差，需要被测物件和标准器在材料选取上确保相符，使彼此间线膨胀系数相符，维持温度的一致性，最大程度上降低温度误差给长度计量测量结果造成的影响。

3 长度测量中温度误差的消除方案

要消除温度误差，测量开始前，需要选取合适的环境，这种环境的温度要适当。在测量被测物件过程中，各种要求均会决定测量中所需温度条件，包括尺寸大小及材质不同等的要求。在测量长度量过程中，选取如下内容用作温度选取的条件。

3.1 确定标准温度的允许偏差

在测量各工件过程中，应注意下述问题：当测量工件尺寸过大，则适当减少温度偏差。当温度偏差太大，说明待测工件尺寸发生很大变化，必然大范围影响测量精确性。为此，一定要严格把控温度误差，已获得较高的精确度的提高。当标准器与工件间的线膨胀系数差别非常明显时，这时也需要缩小温度允许误差。

3.2 防止人手温度的影响

人手温度对工件及计量器具造成的误差是不可预知的，只有合理采用计量器具于实际工作中尽量规避。在使用过程中一定要握住绝缘板。如果察觉到人手热量被传至量具上时，先要停放一段时间，然后再实施测量。

3.3 控制测量条件的温度恒定

为达到温度恒定，一般要借助计量室内部的恒温装置。温度不恒定，也就不能达到定温的目的。所以，计量室需要结合要求，对标准温度的偏差实施控制，温差一般要求、中等要求及较高要求分别为±0.5℃、±0.2℃及±0.1℃，同时还需温度的恒定，也就是可以有变化，而变化不应太快，不得突变。在控制温度方面，还需留意太阳及热源等局部辐射热造成的影响。

3.4 定温

当二者材料处在相同条件下，温度误差受二者温差影响较大。所以，当二者温度能达到相同温度时，尽管在标准温度方面存有偏差，而依然能够消除温度误差，其便是定温的方法。定温，也就是被测工件与计量器具在保证相同温度前提下，过一段时间后，二者温度接近周围温度，接着实施测量。为让其短时间内恢复室内温度，需要将其置于铸铁平板上[2]。

3.5 标准化管理模式

在管理测量软件时，需要符合计量器具的标准管理模式要求，通常计量及验证测量设备时，要以管理判定为指导原则，一般依据计量检定规程便可。与一般测量比起来，在测量软件过程中，先要结合计量要求导出的方法来导出，主要是因为一般测量软件需要协同传感器使用，其和测量系统中显示单元及方法处理单元时类似的，所以，对软件测量的计量提出的要求是于设备分配方法前提下，从相反方向利用生成不确定温度的计算方法。

4 结语

工程机械发展较快，对长度计量仪器提出了非常高的要求，高精度的测长机逐渐取代了传统的游标类量具，高精度的测量仪器对环境温度提出了非常高的要求。为确保检测数据无误，一定要合理把控实验环境温度，后续工作依然是致力于减小温度误差对长度计量造成的影响。