量塊的產生及檢定方法研究

梁靜++吳世卿

摘 要：量塊又叫量規，它是幾何量計量中從長度的自然基準傳遞到實物基準，保證量值統一的端面基準量具，也是在長度計量中使用最廣泛和準確度最高的實物標準。幾乎所有的量具、量儀和長度光學計量儀器都用到量塊來檢定和校正，甚至某些尺寸精度要求較高的零件幾何尺寸也直接用量塊來測量。可見對量塊校準和檢定的好壞，直接影響到長度計量量具的精度和量值的溯源，乃至影響到計量工作與社會、經濟發展的協調。

關鍵詞：量塊；使用；比較檢定法；

一、量塊與量值傳遞的基本概念

（一）量塊的概念

量塊是用耐磨材料制造，橫截面為矩形，并具有一對相互平行測量面的實物量具。按JJG146-2011《量塊檢定規程》規定，量塊主要以長度偏差劃分為K級和0級、1級、2級、3級等5級。按長度的測量不確定度劃分為1～5等。即量塊的“級”和“等”是從成批制造和單個檢定2個不同角度進行精度劃分的2種形式。

（二）量值傳遞概念

“米”這一長度的基準的建立，統一了長度的量值，它的復現值應當和不同長度的量值聯系在一起。這便是我們所說的量值傳遞，也就是把長度的計量基準（即光波）所復現出來的長度的計量單位（即米），借助于檢定各級的長度計量標準（線紋尺或者是量塊）的活動，將其傳遞給那些普通的計量器具。

量塊長度量值的傳遞體系為：

米定義→國際計量委員會（輻射）→工作（輻射）→高等級量塊→低等級量塊→各類工作計量器具。

二、量塊的使用與維護

（一）量塊使用的標準條件及姿態

量塊使用的標準條件為：使用溫度為20℃，大氣壓力為101.325kPa；其標準姿態為：長度≤100mm的量塊，測量或使用其長度尺寸時，量塊的軸線可垂直或水平安裝；長度>100mm的量塊，測量或使用其長度尺寸時，量塊的軸線應水平

安裝。

（二）量塊的使用原則

（1）盡可能使用量塊的中心長度原則：量塊2個測量面之間的長度變動量在制造和加工時不可能做到十分理想的程度。為了將由此對測量不確定度所造成的影響程度降到最低，在使用量塊時必須以中心長度為準。

（2）量塊組合的使用原則：

量塊直接組合時，一般作為內尺寸使用，將量塊清洗擦干后用量塊附件夾緊即可。量塊通過研合組合使用時要把握以下原則。

a.組合量塊總數通常不應超過4塊。

b.根據所需組合尺寸從消去量塊尺寸最小位數開始。即先從所需尺寸的最后l位或2位數字開始選擇量塊，每選用l塊量塊至少使組合尺寸的最后1位小數消除。

c.避免量塊尺寸重復。

（三）量塊的維護

（1）注重量塊的防銹：

a.在每次測量后，應立即用航空汽油或無水酒精和潔凈干布清潔量塊測面，去除灰塵、金屬屑、油污等。量塊閑置時要涂抹凡士林油或防銹油等防銹涂料.包裝后放入專用盒中保存。

b.量塊應存放在干燥、無腐蝕性氣體、通風良好及無灰塵的地方。其環境溫度為18～25℃，濕度不大于60%。常用量塊可放入干燥器內，隨用隨取，省去涂油和清洗環節。

c.使用量塊時，必須戴上手套。在生產現場，如量塊不可避免與手接觸時。用后必須立即清洗。講話時不要面向量塊。以防唾液噴濺到量塊測量面導致銹蝕。

（2）避免量塊劃痕及磕碰損傷：

a.量塊使用場所必須保持清潔，以防量塊在研合時因灰塵或其他臟物將測量面劃傷。

b.與量塊測量面接觸的平晶、平板、儀器工作臺等不允許有突起的銹蝕、碰傷和毛刺等缺陷，使用前必須用天然油石打磨清除平整.嚴重的需經修理后方可使用。

c.量塊不準存放在強磁場附近。

d.量塊應平整、平行地排放在盛器中，以免量塊棱角碰傷其他量塊的測量面或邊緣.導致量塊缺損或起毛。移動量塊盛器時要保持平穩，以防量塊滑動碰傷。

（四）量塊的周期檢定分析

在實際的工作中，應當根據量塊的實際使用情況來確定檢定的最佳周期，周期過短或者過長都不合適。參考量塊檢定規程JJG146-2011，我們可以將量塊的檢定周期確定在3個月至2年這個范圍中。

三、量塊的比較檢定方法

在我國各級計量部門中用來進行比較法檢定的量塊比較儀有光波、機械光學、電感、電容干涉儀，這都源于立式接觸干涉比較儀，測量結構如圖3.1所示。其中1為傳感測頭，2為標準量塊，3為標稱長度與2相同的被測量塊，檢定時先以標準量塊的長度對傳感測頭位置進行標定（或復零），然后再提升測頭并將其移至被檢量塊上，對被檢量塊進行檢定，從傳感測頭獲取被檢量塊同標準量塊間的長度差，以確定被檢量塊的精度等級，有時也把這種測量方法稱為“點到面”式測量。

“點到面”式的檢定方法對工作臺的平面度要求很高，有些被測量塊可能存在彎曲現象，檢定結果就會與實際情況相差較遠.在實際當中，通常對于標稱長度大于10mm的量塊進行檢定時選用帶肋工作臺，工作臺肋長邊方向呈凸起的弓形，中間部分比其余各肋表面組成的平面高出0.4～0.6μm；對標稱長度小于10mm的量塊進行檢定時，常選用瑪瑙工作臺，此工作臺中間瑪瑙球面比其周圍各肋表面所組成的平面高出2～3μm.主工作臺在儀器上安裝好以后，由其他肋表面所組成的平面比輔助工作臺的肋表面所組成的平面高出10～50μm，雖然這種設計方法能夠在一定程度上解決小量塊的彎曲問題，但對于大量塊而言， 測量時實際上是傾斜放置在工作臺上的，此傾角會帶來二次誤差。

四、結論

本文介紹了量塊的相關概念，提出了量塊的使用原則以及量塊的維護方法，最后給出了量塊的比較測量法。對正確的使用和檢定量塊具有積極的意義。

參考文獻：

[1]陳津平.量塊比較檢定方法及儀器的研究[D].天津：天津大學，1999.