量塊及量塊周期檢定分析

胡麗華 章佳瑩 何建新

摘 要：一般情況下，量塊是屬于歷史范疇的，它隨著人類的測試科學技術迅速發展而出現，它是將工業測量實踐得出的經驗與實際的需要充分結合后得出的具體的實物標準，是一種長度計量標準，在傳遞長度量值與監控工業產品尺寸方面有著不可替代的作用。文章闡述了量塊和量值傳遞的相關概念，量塊檢定以及現狀的分析，進一步對量塊的周期檢定問題進行了研究。

關鍵詞：量塊；量值傳遞；周期檢定

引言

量塊是工業實際需求和實踐里得到的測量經驗相結合，得出的即是一種長度計量標準又是實物標準，而且具有外形簡單和使用方便的特點，在控制工業產品尺寸和長度量值傳遞方面有著不可缺少的地位。

1 量塊與量值之間的傳遞概念

人們建立一定的基準就是為了能夠將量值進行統一化，米這一長度基準的建立就是為了將長度的量值統一，將不同的長度的量值與它的復現值聯系在一起。我們所談論的量值傳遞就是指將長度的計量單位也就是米通過長度的計量基準（光波）來復現，各級的計量標準通過檢定的方式傳遞到一些普通計量器具上。文章以實物標準的量塊為研究對象，且存在以下這樣的一個量塊長度量值的傳遞體系。

米定義-國際計量委員會推薦輻射-工作輻射-高等級量塊-低等級量塊-各類工作計量器具。

一般情況下，我們按照量塊長度測量的不確定程度將量塊分成不同的等；而量塊的級則是以量塊的長度及其標稱長度之間的偏差來進行劃分的，除此之外，量塊長度的變動也有相應的規定。所以，長度的變動量、長度測量的不確定性和長度之間的偏差是進行量塊檢定工作的三個重要指標。量塊的等與級之間的關系是相互制約的。

2 量塊檢定及現狀

量塊進行檢定后可以將量塊長度量值充分表達出來。進行量塊的檢定就是為了明需檢定量塊的等與級。不僅被視作標準，而且在研合性、平面度、硬度和外觀方面，量塊也有著相關標準要求。JJG 146-2011作為我國最新的量塊檢定標準，其對量塊檢定的每個方面都進行了詳細的描述，相比過去的規定，此項規程有了很大的改變，在制造和檢定量塊方面更能滿足我們的需要。

2.1 量塊檢定的方法

2.1.1 光干涉直接測量法

此種測量法使用的是標準量光波波長，把量塊測量面當作干涉儀的測量鏡面，因此這種測量法比較適合用于高等級量塊的檢定方面，使用此種測量法的代表儀器就是柯氏干涉儀。

2.1.2 比較檢定測量法

高等級的量塊長度作為比較檢定測量法的標準量，采用高精準度測長儀器對低等級量塊和標準塊長度之間的偏差進行準確的測量，常用的測長儀器有測長機和接觸式干涉儀。

2.2 國內研究量塊檢定裝置的現狀

2.2.1 光波干涉儀的應用原理

國際上經常使用小數重合法的原理對高等級量塊進行測量。我國的部分計量機構在二十世紀九十年代中期就重點改造國內的柯氏光波干涉儀和激光干涉儀，深入研究了移相式激光干涉儀，并且研制出激光量塊干涉儀。設計使用的基本方案就是干涉儀廣源和量塊測量長度的基準采用一支或者兩支的穩頻激光器；圖像的干涉問題使用圖像的采集系統和數字圖像的處理技術來完成；監測環境變化時主要是利用濕度傳感器、大氣壓和溫度的，因為標準狀態和環境參數之間的偏離造成測量結果的影響，就需要使用公式對其進行修改更正；可以自動采集、記錄及分析處理測量出的數據。

2.2.2 接觸式激光量塊測長儀

我國成功研制出了接觸式激光量塊測長儀，它可以對高等級的量塊進行準確的測量。該測長儀是以穩頻的激光器作為長度基準進行量塊測量的；通過對激光干涉的利用、并借助脈沖技術原理以及柔性電感測頭定位來確定測頭的位移，進而可以將量塊的長度直接測量出來。采用濕度傳感器、溫度和氣壓對環境變化進行監測，因為標準狀態和環境參數之間的偏離造成測量結果的影響，就需要使用公式對其進行修正。通過900相移原理，細分干涉，將分辨率提高至1.25nm來控制脈沖當量，進而改善儀器的分辨率。

2.2.3 用于不大于3等的量塊測量的儀器

對于3等及以下的量塊而言，目前我國在進行比較測量時多采用接觸式測長儀與干涉儀。近些年來，學術界研究的主要內容之一就是量塊自動化比較儀方面。自動化比較儀的應用原理主要有光柵式、電感測微儀和攝像等。以上所有原理的主要作用都是運用計算機的自動判讀功能代替了過去的肉眼判讀，使人們可以對被測量塊和標準量塊之間的偏差進行準確判斷與掌握，另外，還能實現測量數據的自動處理。

2.2.4 比較式的量塊檢定儀器

比較式的量塊檢定儀器適用于不大于2等的神威量塊的檢定，因為量塊檢定規程的改變促進了企業批量檢定的需要也在跟著改變，因此大大促進了此種儀器的研發浪潮，對新型儀器的設計和舊式設備的改造都受到的很多研究機構的關注。

3 量塊周期的檢定分析

量塊是對兩個平行的測量面間的距離進行測量后得到的長度，它是高精準度的測量器具，它所測量出來的長度將被作為計量儀器的標準長度。長度量值的傳遞通過量塊實現，而且長度計量測試的量規、量具和儀器可以通過計算標準器進行檢定，還能對正在加工工程中精密機床的刀具、夾具的定位尺寸進行調整和測量和精密的機械零件的尺寸測量。

使用量塊時，通過不同的方法和使互相平行的兩個測量面來接觸被測物。而測量面在長期使用接觸時，很容易使測量面受到磨損而出現量塊尺寸變小的情況。為了準確判斷出量塊的實際磨損情況，要求我們及時確定出量塊的實際尺寸大小，避免因為測量面磨損而導致量塊在使用時出現測量誤差。以上是定期檢定量塊的主要原因。

在制造量塊的時候，雖然采取了穩化處理，但是因為采用冷熱加工方法不能有效清除殘存應力，所以殘存的應力分部在做好的量塊內部而影響量塊尺寸。通過重新測量量塊的尺寸來判斷其尺寸的實際變化情況，來減少由于尺寸問題而出現的偏差，這也是量塊應定期進行檢定的主要原因之一。

在實際工作中，對量塊檢定周期長短的確定是我們應重點考慮的問題之一。使用中的量塊，在其周期檢定內，需要對量塊所有測量面的實際磨損情況進行細致檢查。如果損壞的比較嚴重，且在整套量塊中被損壞的數量所占比例較大，這就是說量塊在兩次檢定周期內，大多數情況下的使用是不合格的。如果存在以上狀況，我們應及時與檢定單位聯系，確定沒有保管或使用不當等原因以后，如果是因為使用次數過多，那么就應該考慮是否要縮短量塊的檢定周期。對于不使用的量塊，我們不必對其經常進行檢定，但是當放置一段時間后，如果需要使用時，我們就需要先檢定這些量塊。

4 結束語

實際測量工作中，應以量塊的具體使用情況來確定其檢定的最佳周期，周期過長或者過短都是不科學的。參照國家的量塊檢定規程JJG146-2011，我們可以確定量塊的檢定周期在3個月到2年之間。只有準確的制定出了量塊的檢定周期，并認真對待每次量塊的周期檢定工作，我們才能確保量塊和量值傳遞的準確性。

參考文獻

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