量块检定方法以及检定中存在的问题分析

2023-09-11王枭

品牌与标准化 2023年5期

【摘要】量块是长度计量领域常见的计量器具，在几何测量的过程中，量块具有将自然基准传递到实物基准的特点。保证量块的精准度是确保长度量值统一的关键，而做好量块的检定，可以有效确保量块检定的准确度，对企业的产品合格与否起到了至关重要的作用。基于此，本文就量块检定方法以及检定中存在的问题进行深入的探讨分析，为量块检定提供必要的参考借鉴。

【关键词】量块；检定；平晶

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.05.016

Verification Method of Gauge Blocks and Analysis of the Problems Existing in the Verification

WANG Xiao

（Yangzhou Iinspection and Testing Center， Yangzhou 225000， China）

Abstract： Gauge block is a common measuring instrument in the field of length measurement. In the process of geometric measurement， Gauge block has the characteristics of transmitting the natural datum to the physical datum. To ensure the accuracy of gauge block is the key to ensure the unification of the length value. And to do the verification of gauge block can effectively ensure the block gauge calibration accuracy， which plays a crucial role in the enterprises product qualification. Based on this， this paper discusses and analyzes the methods and problems in the verification of gauge blocks， which provides the necessary reference for the verification of gauge blocks.

Key words： gauge block； verification； optical flat

0引言

量块是长度测量的标准器，做好对量块各项性能指标的检定关系到后续进行传递长度量值的精准性。然而在实际的量块检定过程中，存在各种各样的问题，导致量块检定很容易出现各种纰漏。本文就量块检定过程中存在的问题进行分析，并提出针对性的解决措施，以此提高量块检定的准确度。

1常用的量块检定方法

1.1平面度的检定

在量块测量面的平面度检定的方法中，用直径不小于45 mm，厚度不小于11 mm的玻璃或石英平晶，以技术光波干涉法测量，使平晶和被测量块的测量面之间形成很小的楔形空气层，在白光的照明下，由平行于量块测量面长、短两边和两对角线方向所看到的共四个方向干涉条纹图像进行计算。如图1（a）所示的平面度为合格，图1（b）所示的平面度为超差。当平面的平晶和量塊之间的接触区域呈现为黄色区域时，则该区域为凸面，另外一面则为凹面；当区域中心的颜色为蓝色时，接触面则为凹面，另外一面为凸面。如果平面的平晶和量块之间的接触区域为干涉条纹类型，如图1（c）中的区域所示时，如果两框在5 mm以下，那么说明两框已经发生了形变[1]。

针对平面度进行计算和分析时，对于平面度数值比较小的量块测量面，平面度fd的计算公式分为：干涉条纹只有凹或者凸方向时的fd=（m/M）×（λ/2），干涉条纹既有凹也有凸方向时的fd=（|m1/M|+|m2/M|）×（λ/2）。对于平面度数值较大的量块测量面，平面度fd的计算公式为fd=1/2×（N+m/M）×（λ/2）。在公式中，fd为指量块的平面度，λ为指采用的光源波长，m/M为干涉条纹的弯曲度，m1/M、m2/M分别为干涉条纹凸起和凹陷方向的弯曲度，N为干涉条纹整数部分。

1.2中心长度和长度变动量的检定

针对量块中心长度的变化以及长度变动量的整个检定过程，通常需要使用到电脑量块比较仪这种设备，而利用电脑量块比较仪的方法进行测量，还能够实现对标准量块和被检定量块之间的有效比对，从电脑量块比较仪中获得对应的差值，结合标准量块的修正值获得量块中心长度偏差。在测量量块的长度时，需要提前给予量块和电脑量块比较仪足够的时间进行恒温。测量人员需提前进入检定室内，必须穿着不起静电的工作服，佩戴口罩，以免气息影响检定数值的跳动，检定时必须戴手套，避免人体热量传导影响温度的变化，禁止其他人员出入，防止气流流动影响检定数值的准确性。使用仪器时，要避免不必要的操作，用镊子夹量块要轻拿轻放，避免划痕，动作迅速，防止人体体温传递给量块。先将标准量块放置在相应的工作台上，移动量块让其中心点对准测头，并调整测头高度，使传感器接触量块后压缩到10%～90%之间，锁紧工作台，敲打拨叉，使测头与量块充分接触，敲打拨叉时，不能用力过猛，避免造成仪器的损坏，待读取数据稳定后进行清零处理；然后将被测量块替换标准量块放置在对应的工作台上，仪器测头先对准量块中心点开始检定，依次从左上右上右下左下共5个点进行检定，计算机在正确操作下自动计算出量块中心长度和长度变动量。在查看检定结果时，如有异常数值，需要对相应量块重新检定，查找原因。

1.3对量块的稳定度判断

2量块检定中存在的问题分析及解决对策

2.1量块支撑位置问题分析

在量块检定时，如果遇到了较大的量块时，则需要对支撑位置给予严格的位置设置，将支撑面的宽度考虑进来，从而能够实现对量块的有效保护和支撑。一般对大量块的位置点进行支撑时，实际的支撑工具可进行调整，才可以有效满足对不同量块的实际长度进行检测。但相关的检测人员需要注意的是，针对不同量块的检测时，由于量块之间的标称程度差异性并不大，导致很多检测人员很容易忽略量块的支撑位置，在这种情况下，会对量块的最终检测结果造成很大的影響[5]。

2.2量块变形问题分析

通常对送检的量块进行检定时，送检人员缺乏对量块知识的了解，会出现没有清洗量块或者对量块清洗不彻底的现象，导致量块发生形变。量块的变形量有着一定的允许偏差，但如果量块的变形量没有及时被处理，那么就会严重影响量块的测量结果，出现较大误差。在实际工作过程中，可以通过测头敲击量块发出的声音，快速发现量块的变形问题并对其进行准确的判断。在对敲击声音进行判定时，只有那些有着丰富检定工作经验的人员才能判定出来。通常情况下，随着量块和测头之间发生接触时，所发出的敲击声如果保持一致，那么量块内部并没有发生形变，但如果敲击的声音有异常时，则量块内部存在一定的弯曲现象，同时当量块中有杂质时，也会出现异常的声音。对薄量块进行检定时，为了最大限度地消除薄量块因为形变问题而造成的检测异常，一般需要将量块放置在工作台上进行初步的准备工作后，对量块进行首次测量，得到首次测量的数据。随后在其他情况和条件不变的基础上，将被测量的量块进行翻面后再次测量，从而得到量块翻面后的测量数据，然后将获得的两次数据进行对比分析，可以发现两种数据存在差异性。差异性过大时，必须引起重视，反之可以忽略。在实际的测量工作中，当量块发生变形时，需采取一定的措施进行纠正，对于低等级的量块，正面测量数据和反面测量数据的差值小于1/5极限偏差的绝对值时可以忽略，超过时必须分析原因。

2.3工作台缺陷检定分析

针对量块进行检定时，使用接触式干涉仪对量块进行检定，主要是借助带筋工作台或者球筋工作台。因此在检定量块中心长度的过程中，首先要使用平晶检定其研合性，通过对上工作面的研合，如果发现量块中有干涉条纹，同时对应的两端位置存在向内弯曲的情况，或研合下工作面时，出现相反的情况，即两端接触平晶，对此研合性的量块进行分析，说明量块的整体呈现出凸形样子，出现弯曲变形。对量块进行检定时，必须将量块的上工作面与测头接触，同时下工作面接触工作台，若量块弯曲变形并呈凸形时，必须将量块翻面进行检定，即下工作面接触测头。而在实际的检定过程中，针对10 mm以上的量块使用带筋工作台的情况下给予量块带筋球的处理。这种小量块很容易发生形变，而球筋工作台属于点对点的测量方式，所以球筋工作台能够有效消除部分形变而产生的误差现象。在这种情况下，检定较大的量块时，不需考虑量块形变的问题，那么较大的量块在带筋工作台上更加容易被摆放。因为带筋工作台和量块之间是线接触，属于稳定的放置情况。带筋的工作台中间要比其他筋高（0.3～0.6）μm，同时对应的两边等高差小于0.1μm，球筋工作台红宝石球筋需高出筋条（2～3）μm。实际工作中，长期使用带筋工作台或者球筋工作台之后，都会导致工作台发生一定量的变形[6]。在这种情况下，当带筋工作台中间筋与其他筋的高度差低于0.3μm时，对检定量块会产生重复性的差异，所获得的数据很难有效反映出量块的实际长度。基于此，需要将工作台送到生产厂家进行修理。当球筋工作台的红宝石球筋与其他筋的高度差低于2μm时，则需要设备厂家对工作台进行修理，使红宝石球筋达到设备的实际使用要求，否则量块检定的精准度必定受到影响。