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力学STS篇
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浅谈影响长度测量精度的因素及解决办法


  测量工作使用的仪器设备很多,每种仪器设备在使用时都有许多不利因素影响其测量值的准确性。本文仅对两种常规检具(外径千分尺、游标卡尺)在使用时,容易被检测人员忽略的一些较常见的影响因素进行针对性分析,并提出了解决办法。

  一、测量力的影响及解决办法

  测量力即测量尺寸的同时,外径千分尺的测量面(或游标卡尺的内外量爪)与被测表面的接触力(详见GBl214和GBl216)。测量力对用外径千分尺和游标卡尺测量尺寸的准确性有相同性质的影响。

  我们在正常情况下使用外径千分尺时,测量力对用外径千分尺测量尺寸准确性的影响极小,且在标准规定范围之内。因为外径千分尺自身有一个测力装置,测力装置控制着测量力的大小。但是,有些检测人员(主要是工厂的检测人员)为了提高检测速度,往往不用测力装置施加测量力,而用微分简施加测量力,这就违反了外径千分尺的操作规程。用微分筒施加测量力,根本不能保证测量力的大小。测量力的大小直接影响测微螺杆旋出长度的多少。当用微分筒施加的测量力小于标准规定的测量力时,测微螺杆旋出量就小,外径千分尺的示值就会偏大于试件的真实值;当用微分筒施加的测量力大于标准规定的测量力时,会使外径千分尺的尺架沿测微螺杆轴线方向产生较大的微量弹性变形;也使外径千分尺的两个测量面平行度产生微量变形,致使测微螺杆旋出量增大,外径千分尺的示值就会偏小于试件的真实值。一般情况下,测量值与真实值的偏差会达到1忽米(001mm)左右,这种偏差会随着非正常的测量力的增大而增大。

  由于游标卡尺自身没有测力装置,仅凭检测人员的手感施加测量力,较难控制。而每个检测人员的手力和手感又都不一样,这就会造成很大的测量偏差。试验证明,在相同的条件下,不同的检测人员测量的数据也不一致,这都是施加的测量力大小不等造成的。使用游标卡尺,必须施加适当的测量力。过小的测量力,会使游标卡尺的内外量爪与被测表面接触不完全,使获得的内径尺寸测量值偏小于真实值;外径尺寸测量值偏大于真实值。而大多数检测人员施加的测量力往往偏大。过大的测量力会使游标卡尺的尺身沿着尺身方向产生较大的微量弹性变形;同时,游标卡尺两个量爪对游标卡尺的尺身还有一个杠杆力(弯曲力),使尺身产生微量的弯曲弹性变形;过大的测量力,也会使游标卡尺内外量爪沿着被测尺寸方向产生较大的微量弯曲弹性变形。而且,随着内外量爪的长度增长(游标卡尺的量程越大,其内外量爪的长度越长),这种弯曲弹性变形量越大。这三个弹性变形使游标卡尺的游标移动量增大,最终导致游标卡尺的示值偏小或大于真实值,即获得的内径尺寸测量值偏大于真实值;外径尺寸测量值偏小于其真实值。试验证明,测量值与真实值的偏差一般在5忽米以内;而较大尺寸(如200ram以上)的测量,这种偏差会更大。

  解决办法:我们使用外径千分尺时,必须用测力装置施加测量力,严格按照其操作规程进行正确操作。而游标卡尺的测量力完全靠检测人员的手感控制,比较难掌握。但我们可以通过很多方法解决这个问题。例如:反复测量一口标准轴承的内圈内孔直径和外圈外圆直径,使游标卡尺的示值与标准轴承的尺寸一致(或相近),同时感受所施加的力度,通过多次测量就会掌握施力的手感;有条件的话,还可以用弹簧测力计来练习,也能达到同样的效果。

  二、非最大直径的影响及解决办法

  我们测量较大尺寸的内、外圆直径(q:,200mm以上)时,要使游标卡尺的内量爪和外径千分尺的两个测量面一次性卡在试件的最大直径位置是比较难的。

  而且随着尺寸的增大,被测表面的曲率越小,确定最大直径位置就更不容易。大多数的情况下,游标卡尺的内量爪和外径千分尺的两个测量面的卡位都非常接近最大直径位置(当然,也有一次性确定最大直径位置的情况),若测量位置偏离最大直径位置,我们获得的测量值也就不是最大直径的真实值。测量位置偏离最大直径位置越远,测量偏差就越大。试验证明,测量偏差一般在10忽米以内;最大测量偏差可高达10至20忽米。

  解决办法:当我们用外径千分尺测量较大尺寸的外圆直径时,在首先确定的测量位置(当然是非常接近最大直径位置的)上,以外径千分尺的一个测量面为固定点,适当移动另一个测量面多测几个测量值(至少测三个测量值),其中的最大值即为最大直径的真实值。测量的次数越多,测量的准确性就越高。用游标卡尺测量较大尺寸的内圆直径时,解决办法与用外径干分尺测量外圆直径的办法是相同的。

  三、冲击的影响及解决办法

  当我们用外径千分尺测量外圆直径时,其两个测量面与被测表面接触的一瞬间,有时由于检测人员旋转测力装置较快,外径千分尺测微螺杆旋出的速度电随之加快;而且在测量面与被测表面接触的同时,检测人员的旋转用力并未停止,这样,外径千分尺的两个测量面对被测表面就有一个较大的冲击力。而这个冲击力大大超过了要求的正常测量力,致使外径千分尺的示值就会偏小于试件的真实值。一般情况下,测量偏差在1忽米(0.01mm)左右,而且冲击力越大,这种偏差就越大。

  解决办法:当外径千分尺的两个测量面与被测表面将要接触的时候,我们旋转测力装置速度一定要缓慢,使测量面与被测表面的接触比较平稳,这样就避免产生不利的冲击,也就避免了冲击的影响。



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