温度在长度计量中的影响探析

2017-04-06

福建质量管理 2017年14期

关键词：环境温度物体仪器

(无锡市计量测试院江苏无锡 214101)

温度在长度计量中的影响探析

潘建栋

(无锡市计量测试院江苏无锡214101)

本文首先对长度计量、温度误差、标准温度和误差因素进行了简要概述，然后以此为理论基础，提出了避免温度对长度计量检定产生影响的各种方法，希望能为同行的实验提供一些帮助。

温度；长度计量；温度误差

前言

随着我国经济社会的快速发展，长度计量技术在科学技术、工业生产、农业生产、工艺品制造和国防建设中的重要性愈发凸显，长度计量技术水平的高度，已经成为衡量一个国家发展的重要标志。保证长度计量数据的准确性与可靠性，减少其在各种行业、环境与条件中产生的误差，提高产品的生产效率与质量，是长度计量技术研究者的责任和使命。而在我们长期的实践当中，我们也在不断地摸索和发现，除了要保证量值的准确无误，还应当权衡计量仪器和实际测量条件，形成一个明确的标准规范。这些实际测量条件包括了温度、湿度、气流、震动、灰尘、腐蚀性气体等因素，其中温度所产生的误差最大，对计量结果的影响最大，这也就是本文的研究初衷。

一、相关概述

(一)长度计量

长度是最基本的物理量之一。长度计量也称几何量计量，所指的长度包括了距离、角度、圆度、直线度和表面粗糙度等以“米”为基本单位的几何量。长度计量技术便是对其进行测量，保证量值准确与测量单位同意的技术。其研究内容包括长度单位、长度计量的标准和基准、长度计量方法、传递系统和方法。常见长度计量技术包括接触性测量法、影像测量法、电眼测量法、表面反射测量法、气动测量法等。

(二)温度误差

要清晰地展现温度对长度计量的影响，解释其呈现出的误差，必须通过相关的实验。举一个简单常用的小实验方法：先在光学计量仪器下放置一个尺寸较大的物体，位置摆放正确，用手接触测量物体，手的温度传向了被测物体，标尺的刻度会快速增加，一二分钟便会增大好几个微米，这一过程我们在目镜中清晰地看到。

(三)标准温度

从上面的例子分析，长度计量中温度误差是热胀冷缩现象使然。在自然界中，固体、液体、气体都具有热胀冷缩特性，因此，为了保证长度测量的精确度，避免温度误差所产生的影响，国家有关部门对计量检定温度做了规定，规定20°为测量的标准温度。

(四)误差因素

在长度计量工作中，我们应当尽量选择20°的国家标准。为了更好地减少温度误差，我们必须对误差因素进一步分析。在实践当中，我们可以发现，测试设备温度与测试环境温度均为20°时，误差为零。当环境温度高于或低于20°时，温度误差与被测试物体的尺寸成正比关系。当测试仪器和被测物件均为20°时，误差与仪器温度、标准温度以及线性系数等有关，成正比关系。虽然被测物件和仪器温度内部发生转变，但是因其温度之前相同，所以误差也极小，可以忽略不计。

二、避免温度对长度计量检定产生影响的方法

综合以上分析，要避免温差对长度计量检定产生影响，减少温度误差所造成的长度测量故障问题，必须选择合适的温度环境，明确测量温度的允许误差，保持温度环境的稳定性，保持被测物体和测试仪器温度的一致性，避免人体温度的影响，进行定温，运用标准化的管理及操作，确保测量精度的提高。

(一)保证环境温度，避免人体温度影响

保证环境温度是长度计量的基础，工作人员在发现室内温度达不到20°的标准时，为了减小误差的产生，就应该采取适当的措施，通过提高或降低温度，确保长度计量时温度达到20°左右。如果温度误差过大，那就表明被测物件尺寸有较大变化，精准度就会受到很大影响，导致测量结果无效。所以，应该明确测量温度的允许误差，提前对环境温度进行控制，尽可能地减少温度误差。当然，人体作为一个恒温的系统，正常体温保持在36-37°之间，远远大于20°，在测试时接触被测物体，会产生较大的温度误差。因此，相关人员在操作时，应尽量减少人体与物体之间的接触，如果必须与被测物体接触，应佩戴手套，或者安装隔热屏，或者握住隔热板，消除温度误差，得到更加准确更有说明力的数据。

(二)避免空调对长度计量产生影响

为了能更好地维持测量的温度，许多单位实验室都使用了变频空调，将温度维持在20°左右，以减小温度给长度计量带来的误差。虽然这种方法取得了很好的效果，但是也有美中不足的地方，因为空调吹出的风的温度要低于环境温度，如果空调风直接接触了测量仪器或被测物体，就会产生误差，所以应当避免在空调风口处进行长度计量操作。另一方面，空调的开关机也会对长度计量的结果产生影响。一般情况下，实验室以及空调都处于关闭状态，当要进行长度计量时打开实验室，打开空调。刚打开的空调运行不稳定，无法保障测试温度的稳定性，因此要等到温度稳定下来后再进行测量，这样才能保证测量结果的精确确度。

(三)避免阳光以及空气对长度计量产生影响

通常情况下，阳关和空气具有一定的流动性，会使环境温度产生一定的变化。如果实验室采光通风条件好，空气流动性较强，在与测量仪器和被测物体接触后，长度计量过程肯定会受到影响，带来较大的温度误差。所以，在长度计量的过程中，应在不透光不通风的条件下进行，关紧窗户，拉上窗帘，待屋内温度稳定下来后，再进行测量，保证测量数据的精确度。

(四)选用精度高的仪器，规范操作

除了通过改善环境及温度来减小误差，还应当选用精度高的长度计量仪器，双管齐下，最大限度地保证测量数据的精确度。同时，还应当遵守相关操作规范，按照标准化流程，检验测量仪器和被测物体，对长度计量的过程进行精准操作，以认真负责的态度，取得更加准确可靠的数据。