主题:【分享】长度计量的基本原则——最小变形原则

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长度计量中引起被测件和测量器具的变形,主要是由于热变形和弹性变形(接触变形和自重引起的变形)。这些变形使被测件、测量器具尺寸发生变化,而影响测量结果的准确可靠。为此,

在测量过程中,应尽量做到使各种原因引起的变形为最小,这就是测量的最小变形原则。

()热变形

1.概述   

  热胀冷缩,这是自然现象,正是这一特性,往往导致测量结果的严重失准。

  线性热变形可用公式表示为:

                        L=L·α·△t                            2-2

式中:L——物体尺寸,mm

α——线性热膨胀系数,10-6/℃;

    t——温度变化,℃。

例:三等标准金属线纹尺的线性热膨胀系数α=18.5×10-6/℃,若温度变化△t=L℃时,则1m长的尺寸将变化:

              L=L·α·△t=1000×18.5×10-6/=18.5μm

对精密测量来讲,这个数字已十分可观了。

结论:对高精度零件、大尺寸零件检测时,温度的影响是一项不可忽视的因素。

凡是精密测试都要规定温度条件,尤其长度计量几乎所有的检定规程中都标明了温度要求。即在规定温度下测量可不做温度修正,否则要进行修正。对高精度、大尺寸的被测件的测量还做出等温的要求。

2.热变形引起的测量误差

  计算公式如式(2-3)

                  L=L[α1t1-20-α2t2-20]                    2-3

式中:△L—一由于温度变化引起的测量误差,mm

        L——工件尺寸,mm

      α1——工件线性热膨胀系数,10-6/℃;

α2——量具材料线性热膨胀系数,10“/。c

      t1——工件的温度,℃;

      t2——量具()的温度,℃。

  该式(2-3)应用时的几个注意问题:

  (1) t1t2因测量开始和测量结束时温度是不会一致的,那么取何值作为计算用的t1t2?应取

  (2)一般不涉及αt自身测量精度问题,但更高精度测量时就要考虑αt自身测量精度问题了。

当被测件与量具()材料相同时,即α1=α2=α时,式(2-3)可写成:

                  L=L·α[α1t1-20-α2t2-20]

(2-4)说明此时热变形产生的测量误差主要是由于被测件与量具()之间的温度差造成。如果在测量前把被测件与量具()放置在实验室中进行等温(等温的时间长短与温差大小、物体质量、散热面积、周围介质等因素有关,有的检定规程中已给定经过实验确定的等温时间)。那么,假设经过等温△t=0,此时,△L=L·α·△t=0

当然这是一种理想状态,但尽管进行等温,大型零件表面和内部温度也不一定相等,即使在恒温室中,温度场分布也不会均匀,对温度测量也有一定误差,测量环境温度由于人体、照明热源等也会有波动。因此,可以说,等温后,热变形引起的测量误差会变得很小,在一定精度的测量时,可以忽略不计。

我们在测量工作中,往往只注意恒温条件,如要求(20±3)℃,而不注意人体的体温传导对测量结果的影响。如:长度。2804000m的内卡规,在手掌中握上25n,长度应增加2050μm用食指与姆指(不带手套)20mm的量块30s,量块尺寸会增大0.5μm(显然是不允许的)

为此,对高精度测量仪器,如接触式干涉仪、平晶等厚干涉仪等,都要有防止和减少热辐射的隔离装置。
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