基于温度对长度计量检定的影响分析
2021-12-06黄锦彬
黄锦彬
摘要:自然界中的温度经常会出现变化,而且还伴随着热胀冷缩的情况。在对于长度的计量检定工作中,温度对计量会有很大精确度方面的影响,也是对长度检定过程中比较关键的影响因素。在计量的研究领域中,长度计量属于发展比较成熟的一门学科,也是计量项目领域里很基础的项目。长度计量主要研究物体的位置大小以及长短等。在开展长度计量检定期间,需要保证严谨的温度。通过研究温度对长度计量检定的影响会对检定过程有显著的意义。本文通过分析目前的长度计量检定状况,分析温度和长度之间的关系模型,从而探讨温度对长度计量的影响。
关键词:温度;长度计量;检定影响
自然界物质都有热胀冷缩的基本特性,当物质在温度变化比较大的时候,就容易发生这种现象。所以一般情况下都会有相关的规范或明确标准,在日常的长度计量检定中,温度的影响都非常巨大。在光学计上检定一个固定的量块,对好零位之后要用手触摸量块,可以发现刻度尺读数迅速产生变化,可能在一到两分钟时间内就会产生几微米的变化。所以,在开展长度计量的期间,需要保证温度和相关的规范与标准规定的温度没有较大的偏差,这样被测量对象的尺寸就会更加稳定,最后测量的结果就会有相应的措施,结果误差就不会太大。
一、温度导致长度测量产生误差的具体原因
温度与长度之间的关系需要结合实际工作经验进行分析,并对相关研究资料结合实际验证,才能得到比较准确的反应温度与长度之间的关系。具体公式是ΔL=L·k(t-20)。在此该公式当中的ΔL是尺寸的变化,L是尺寸,a是线胀系数,t是温度。相关标准中规定的标准环境温度,对于不同的长度计量项目都会有明确的允许偏差。被测物体的温度和长度之间变化关系有变换公式ΔL=L[k1(t1-20)-k2(t2-20)]。公式中的k1,k2表示的是代表物体和量具材料的线胀系数。t1,t2代表的是物体和量具的温度,不过这个公式适合的是高精度的测量,并且要求形状比较简单的计量过程中。
当物体与量具之间的温度和线胀系数一致时,物体的尺寸就不能发生变化,也就是不会出现误差。在这样的情况下,线胀系数保持一致的时候,被测物体的尺寸的误差与温度有关。也可以分析推断出,温度与长度计量之间的影响要素是线胀系数。线胀系数表示的是物体温度发生1摄氏度的变化时,单位长度的尺寸就会发生变化,且变化会和材料有关系,不同的材料会产生不同的线胀系数。另外,在被测物体和量具都处于实验室的20摄氏度的温度条件下,并且可以符合相关标准的温度偏差要求时,就需要考虑到了被测物体和量具材料之间的的线胀系数,从而避免出现温度的误差。在固定的室内温度下,如果被测的物体和量具之间的温度保持一致,温度误差就不会仅被温度干扰,还会与被测物体的尺寸和线胀系数有关系。当物体的尺寸越大时,和量具材料之间的线胀系数的差值就会更大,温度误差也会更大。在温度平衡的状态下,被测物体和量具如果是相同的材质,相同的线胀系数时,温度误差就会避免。所以,当长度计量检定过程中温度出现误差时,其影响的因素会有很多,很有可能不仅仅是温度和物体尺寸,与材料线胀系数也有很大的关系。所以想要降低温度的误差,还需要保持温度的平衡,调整被测物体与量具之间的材质一致性。根据当前的长度计量检定技术的发展,此项研究还在逐渐摸索,比较容易把控的是改进测量技术,并且控制温度的平衡,也可以最大程度上保证温度误差值。
二、避免温度影响长度测量的检定方法
1.控制一致的測量温度与标准测量温度
通过分析温度与长度之间的关系,可以根据其特性探索相关的技术来实现温度与标准测量温度可以平衡。比如,在检定试验的过程当中,其中的相关标准中要求温度是20摄氏度,并规定温度的变动范围不可以超出偏差的范围。在进行长度计量检定试验的过程当中,必须要严格控制相关的环境温度可以符合标准的要求。这种方法普遍适用于实验室中,实验室的环境中会实现恒温的标准,也能有条件去实现科学的保温措施。实验室要达到相关的要求,需要考虑被测物体和量具材料之间的线胀系数的差值,控制这个差值最小化,保证被测物体与量具物体的材质相同。
2. 控制测量温度恒定性
除了保证测量温度与标准测量温度恒定,也要保证测量温度的恒定,可以通过引进更加先进科学的测量仪器,可以很好的控制线胀系数的影响,或者完全消除线胀系数带来的影响,达到不影响的状态,所以,控制温度的平衡非常重要。另外,当前的温度平衡可以利用空调进行调整,从而达到标准的环境温度。针对不同的实验室环境可以科学规划空调的安装位置,但是很多情况下,空调并不能完全保证环境温度完全符合相关的要求,确保计量过程期间可以保持恒温的条件,常规的空调并不能完全合适所有的环境,要选择具有更强控温能力的变频空调。当使用空调调整室内温度时,空调带来的温度并不一定会符合相关的要求。
另外还要保证空调不对着量具直接出吹风,并一定要规划好空调的安装位置,让实验室处于要求的风循环境,保证实验室的温度可以达到相关的要求,并可以恒定保持这一温度。长度计量检定试验中,空调的使用与调节温度并不可以在短时间内完成的,而是要有一个过渡时间,让被测物体与量具都完全达到环境的温度,并在一段时间被保持恒温状态,这个时间一般是4个小时。在计量试验开展之前就要提前准备好,调配好空调的开关。
3. 避免人为因素产生检定误差
当环境温度无法达到相关的要求时,一般都是在实验室外进行的测量,实验室之外可以排除被测物体与量具材质之间的差距问题。要减少温度误差,主要是需要被测物体与量具之间的温度保持平衡。提前把被测物体和量具放置在同一个环境中,并保持一段时间让温度稳定。并且要求严格把控人为因素的影响,注意人为误差的细节问题,避免人手的温度等的相关影响,在计量试验期间人为误差比较不容易被人发现和注意,所以要严格采取措施,隔绝好人手带来的热量,避免试验过程中出现人手直接触量具的问题,控制温度出现误差。当前的长度计量已经趋于高分辨率、自动化的方向发展,也要为科研提供更专业的计量检定仪器。
结语
长度计量检定试验的历史比较悠久,在计量领域里长度计量也是比较基础的项目,在实际试验中也很常见,在工业领域里也会被广泛应用,长度计量检定在各个级别的计量机构中有很重要的地位。目前长度计量检定技术的发展已经逐渐稳定,但是很难消除长度计量中的温度误差,其中也有较多的影响原因。而且,目前温度对于长度计量精度的影响也只是其中一个因素,也不可忽视。按照当前的技术标准、相关的规范和测量技术分析,可以通过科学的技术措施,降低误差,按照符合的标准要求执行温度的平衡。
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