长度计量的几项基本原则 深圳计量院供稿

日期:2016-07-04 / 人气: / 来源:未知

第七節            長度計量的幾項基本原則
1.阿貝原則
長度計量中有個著名原則,稱為比較原則。因是愛斯脫·阿貝(Ernst.Abbe)最先提出來的,所以也稱為阿貝原則。阿貝原則要求測量軸線應串聯地放在同一條直線上,才能獲得準確的測量結果。否則就將産生較大的誤差。
2.最小變形原則
長度計量中引起變形的原因有幾種:一是被測件與儀器測頭機械接觸時變形,二是被測件與儀器由於本身的自重而産生的變形,三是溫度變化引起被測件與儀器(包括標準器)的熱脹冷縮的變化。因此,為使測量結果準確可靠,在測量中應該盡量做到使各種原因所引起的變形為最小,這就是測量的最小變形原則。
(1)    接觸變形
接觸變形對測量結果的影響,它與測量力的大小、接觸形式、接觸體的材料和具體的測量方式有關。因此要體現最小變形原則,就須在測量過程中進行合理的選擇。
①測量力引起的變形
測量時,為克服環境震動、接觸表面上的油膜和灰塵的影響,必須有足夠的測量力,以保持工件與測頭的必要而可靠的接觸。但測量力的存在,又將産生接觸處的壓陷變形而産生的測量誤差。
一般工作環境越差,工件的公差越大,測量力也就越須大些。按工件公差來確定測量力的大小,一般當工件公差大於10µm時,測量力小於10N;工件公差為2~10µm時,測量力應小於4N;工件公差小於2µm時,測量力應小於2.5N。
②接觸形式對接觸變形的影響
常見的接觸形式可分為點接觸、線接觸和面接觸。從變形的角度看,接觸面積越大,壓強越小,變形也就越小。顯然,面接觸的變形最小,點接觸變形最大。
但必須指出,接觸變形對測量結果的影響不是直接的。因為測量一工件時,首先得用標準件來對零或儀器兩測頭接觸對零,再對工件進行接觸測量。因此,對任何接觸式測量來說,都有兩次接觸定位,就分別産生兩次接觸變形。而對測量結果的影響正是這兩次接觸變形的差值,即所謂的相對變形量。
相對變形的産生原因是:
(a)     被測件和測頭或標準件的材料不同;
(b)    對零時和測量時瞬時測量力的變化;
(c)     對零時和測量時的接觸形式不同。如用外徑千分尺測鋼球直徑,對零時是平面接觸,而測鋼球是平面對球面的接觸。
(d)    測量力的方向變化。如用靈敏杠杆測孔徑時,測球與左右孔壁時,測量的方向改變180°,這兩次接觸變形量不是相抵消,而是相加,因此這種測量方式的影響是最大的。
(2)    自重變形
對細長工件而言,自重變形影響格外顯著。變形量的大小和變形狀態與支承的方式和支承點的位置有關。
(3)    熱變形
由材料不均勻或受熱不均勻引起的局部熱變形,主要是為了使平晶在與手接觸過程中,避免局部受人體溫度的影響或者幾塊平晶輪換使用,或者在平晶外緣上套一圈隔熱橡皮。在大型儀器設備的使用過程上,更應注意室內溫度穩定,防止局部熱源和人體輻射熱的影響。
3.最短測量鏈原則
在精密測量中,被測量的微小變化量只能通過放大機構來體現。如百分表的測量,被測量的變量首先由測杆感受並傳遞,通過齒條傳遞到軸齒輪,再通過一對齒輪放大,傳遞到表針上,通過表針與表盤刻度的角位移來指示被測當量。從測杆接觸工件到表盤讀數就組成了百分表測量時的測量鏈。測量鏈中每個構成元件,在制造和裝配中都存在誤差,構成元件越多,也即測量鏈越長,影響誤差的因素也就越多,誤差合成就越大。因此測量鏈越短,誤差也就越小,這就是最短測量鏈原則。
4.封閉原則
圓周分度無論分割多少等分,各等分實際都存在誤差,但0°和360°總是重合的,即圓周分度誤差總和為零。用公式表示:
 
(α1+α2…+αn)+(△α1+△α2…+△αn)=360°
 
      =0
因此,在测量中,如能满足封闭条件,则其误差的总和必然为零。这就为这些测量创造了自检的条件,即不需要任何标准器就可以实现本身的检定。封闭原则使角度计量及角度量值传递大为简化。所以封闭原则是角度计量的最基本原则。其他如齿轮周节误差的检定,利用封闭原则就可大大简化测量仪器的结构;在平板检定中,利用封闭原则,也可实行自检自校,控制测量误差。

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