量塊檢定方法以及檢定中存在的問題分析

【摘要】量塊是長度計量領(lǐng)域常見的計量器具，在幾何測量的過程中，量塊具有將自然基準(zhǔn)傳遞到實物基準(zhǔn)的特點。保證量塊的精準(zhǔn)度是確保長度量值統(tǒng)一的關(guān)鍵，而做好量塊的檢定，可以有效確保量塊檢定的準(zhǔn)確度，對企業(yè)的產(chǎn)品合格與否起到了至關(guān)重要的作用。基于此，本文就量塊檢定方法以及檢定中存在的問題進行深入的探討分析，為量塊檢定提供必要的參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】量塊；檢定；平晶

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.05.016

Verification Method of Gauge Blocks and Analysis of the Problems Existing in the Verification

WANG Xiao

（Yangzhou Iinspection and Testing Center， Yangzhou 225000， China）

Abstract： Gauge block is a common measuring instrument in the field of length measurement. In the process of geometric measurement， Gauge block has the characteristics of transmitting the natural datum to the physical datum. To ensure the accuracy of gauge block is the key to ensure the unification of the length value. And to do the verification of gauge block can effectively ensure the block gauge calibration accuracy， which plays a crucial role in the enterprises product qualification. Based on this， this paper discusses and analyzes the methods and problems in the verification of gauge blocks， which provides the necessary reference for the verification of gauge blocks.

Key words： gauge block； verification； optical flat

0引言

量塊是長度測量的標(biāo)準(zhǔn)器，做好對量塊各項性能指標(biāo)的檢定關(guān)系到后續(xù)進行傳遞長度量值的精準(zhǔn)性。然而在實際的量塊檢定過程中，存在各種各樣的問題，導(dǎo)致量塊檢定很容易出現(xiàn)各種紕漏。本文就量塊檢定過程中存在的問題進行分析，并提出針對性的解決措施，以此提高量塊檢定的準(zhǔn)確度。

1常用的量塊檢定方法

1.1平面度的檢定

在量塊測量面的平面度檢定的方法中，用直徑不小于45 mm，厚度不小于11 mm的玻璃或石英平晶，以技術(shù)光波干涉法測量，使平晶和被測量塊的測量面之間形成很小的楔形空氣層，在白光的照明下，由平行于量塊測量面長、短兩邊和兩對角線方向所看到的共四個方向干涉條紋圖像進行計算。如圖1（a）所示的平面度為合格，圖1（b）所示的平面度為超差。當(dāng)平面的平晶和量塊之間的接觸區(qū)域呈現(xiàn)為黃色區(qū)域時，則該區(qū)域為凸面，另外一面則為凹面；當(dāng)區(qū)域中心的顏色為藍色時，接觸面則為凹面，另外一面為凸面。如果平面的平晶和量塊之間的接觸區(qū)域為干涉條紋類型，如圖1（c）中的區(qū)域所示時，如果兩框在5 mm以下，那么說明兩框已經(jīng)發(fā)生了形變[1]。

針對平面度進行計算和分析時，對于平面度數(shù)值比較小的量塊測量面，平面度fd的計算公式分為：干涉條紋只有凹或者凸方向時的fd=（m/M）×（λ/2），干涉條紋既有凹也有凸方向時的fd=（|m1/M|+|m2/M|）×（λ/2）。對于平面度數(shù)值較大的量塊測量面，平面度fd的計算公式為fd=1/2×（N+m/M）×（λ/2）。在公式中，fd為指量塊的平面度，λ為指采用的光源波長，m/M為干涉條紋的彎曲度，m1/M、m2/M分別為干涉條紋凸起和凹陷方向的彎曲度，N為干涉條紋整數(shù)部分。

1.2中心長度和長度變動量的檢定

針對量塊中心長度的變化以及長度變動量的整個檢定過程，通常需要使用到電腦量塊比較儀這種設(shè)備，而利用電腦量塊比較儀的方法進行測量，還能夠?qū)崿F(xiàn)對標(biāo)準(zhǔn)量塊和被檢定量塊之間的有效比對，從電腦量塊比較儀中獲得對應(yīng)的差值，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)量塊的修正值獲得量塊中心長度偏差。在測量量塊的長度時，需要提前給予量塊和電腦量塊比較儀足夠的時間進行恒溫。測量人員需提前進入檢定室內(nèi)，必須穿著不起靜電的工作服，佩戴口罩，以免氣息影響檢定數(shù)值的跳動，檢定時必須戴手套，避免人體熱量傳導(dǎo)影響溫度的變化，禁止其他人員出入，防止氣流流動影響檢定數(shù)值的準(zhǔn)確性。使用儀器時，要避免不必要的操作，用鑷子夾量塊要輕拿輕放，避免劃痕，動作迅速，防止人體體溫傳遞給量塊。先將標(biāo)準(zhǔn)量塊放置在相應(yīng)的工作臺上，移動量塊讓其中心點對準(zhǔn)測頭，并調(diào)整測頭高度，使傳感器接觸量塊后壓縮到10%～90%之間，鎖緊工作臺，敲打撥叉，使測頭與量塊充分接觸，敲打撥叉時，不能用力過猛，避免造成儀器的損壞，待讀取數(shù)據(jù)穩(wěn)定后進行清零處理；然后將被測量塊替換標(biāo)準(zhǔn)量塊放置在對應(yīng)的工作臺上，儀器測頭先對準(zhǔn)量塊中心點開始檢定，依次從左上右上右下左下共5個點進行檢定，計算機在正確操作下自動計算出量塊中心長度和長度變動量。在查看檢定結(jié)果時，如有異常數(shù)值，需要對相應(yīng)量塊重新檢定，查找原因。

1.3對量塊的穩(wěn)定度判斷

2量塊檢定中存在的問題分析及解決對策

2.1量塊支撐位置問題分析

在量塊檢定時，如果遇到了較大的量塊時，則需要對支撐位置給予嚴格的位置設(shè)置，將支撐面的寬度考慮進來，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對量塊的有效保護和支撐。一般對大量塊的位置點進行支撐時，實際的支撐工具可進行調(diào)整，才可以有效滿足對不同量塊的實際長度進行檢測。但相關(guān)的檢測人員需要注意的是，針對不同量塊的檢測時，由于量塊之間的標(biāo)稱程度差異性并不大，導(dǎo)致很多檢測人員很容易忽略量塊的支撐位置，在這種情況下，會對量塊的最終檢測結(jié)果造成很大的影響[5]。

2.2量塊變形問題分析

通常對送檢的量塊進行檢定時，送檢人員缺乏對量塊知識的了解，會出現(xiàn)沒有清洗量塊或者對量塊清洗不徹底的現(xiàn)象，導(dǎo)致量塊發(fā)生形變。量塊的變形量有著一定的允許偏差，但如果量塊的變形量沒有及時被處理，那么就會嚴重影響量塊的測量結(jié)果，出現(xiàn)較大誤差。在實際工作過程中，可以通過測頭敲擊量塊發(fā)出的聲音，快速發(fā)現(xiàn)量塊的變形問題并對其進行準(zhǔn)確的判斷。在對敲擊聲音進行判定時，只有那些有著豐富檢定工作經(jīng)驗的人員才能判定出來。通常情況下，隨著量塊和測頭之間發(fā)生接觸時，所發(fā)出的敲擊聲如果保持一致，那么量塊內(nèi)部并沒有發(fā)生形變，但如果敲擊的聲音有異常時，則量塊內(nèi)部存在一定的彎曲現(xiàn)象，同時當(dāng)量塊中有雜質(zhì)時，也會出現(xiàn)異常的聲音。對薄量塊進行檢定時，為了最大限度地消除薄量塊因為形變問題而造成的檢測異常，一般需要將量塊放置在工作臺上進行初步的準(zhǔn)備工作后，對量塊進行首次測量，得到首次測量的數(shù)據(jù)。隨后在其他情況和條件不變的基礎(chǔ)上，將被測量的量塊進行翻面后再次測量，從而得到量塊翻面后的測量數(shù)據(jù)，然后將獲得的兩次數(shù)據(jù)進行對比分析，可以發(fā)現(xiàn)兩種數(shù)據(jù)存在差異性。差異性過大時，必須引起重視，反之可以忽略。在實際的測量工作中，當(dāng)量塊發(fā)生變形時，需采取一定的措施進行糾正，對于低等級的量塊，正面測量數(shù)據(jù)和反面測量數(shù)據(jù)的差值小于1/5極限偏差的絕對值時可以忽略，超過時必須分析原因。

2.3工作臺缺陷檢定分析

針對量塊進行檢定時，使用接觸式干涉儀對量塊進行檢定，主要是借助帶筋工作臺或者球筋工作臺。因此在檢定量塊中心長度的過程中，首先要使用平晶檢定其研合性，通過對上工作面的研合，如果發(fā)現(xiàn)量塊中有干涉條紋，同時對應(yīng)的兩端位置存在向內(nèi)彎曲的情況，或研合下工作面時，出現(xiàn)相反的情況，即兩端接觸平晶，對此研合性的量塊進行分析，說明量塊的整體呈現(xiàn)出凸形樣子，出現(xiàn)彎曲變形。對量塊進行檢定時，必須將量塊的上工作面與測頭接觸，同時下工作面接觸工作臺，若量塊彎曲變形并呈凸形時，必須將量塊翻面進行檢定，即下工作面接觸測頭。而在實際的檢定過程中，針對10 mm以上的量塊使用帶筋工作臺的情況下給予量塊帶筋球的處理。這種小量塊很容易發(fā)生形變，而球筋工作臺屬于點對點的測量方式，所以球筋工作臺能夠有效消除部分形變而產(chǎn)生的誤差現(xiàn)象。在這種情況下，檢定較大的量塊時，不需考慮量塊形變的問題，那么較大的量塊在帶筋工作臺上更加容易被擺放。因為帶筋工作臺和量塊之間是線接觸，屬于穩(wěn)定的放置情況。帶筋的工作臺中間要比其他筋高（0.3～0.6）μm，同時對應(yīng)的兩邊等高差小于0.1μm，球筋工作臺紅寶石球筋需高出筋條（2～3）μm。實際工作中，長期使用帶筋工作臺或者球筋工作臺之后，都會導(dǎo)致工作臺發(fā)生一定量的變形[6]。在這種情況下，當(dāng)帶筋工作臺中間筋與其他筋的高度差低于0.3μm時，對檢定量塊會產(chǎn)生重復(fù)性的差異，所獲得的數(shù)據(jù)很難有效反映出量塊的實際長度。基于此，需要將工作臺送到生產(chǎn)廠家進行修理。當(dāng)球筋工作臺的紅寶石球筋與其他筋的高度差低于2μm時，則需要設(shè)備廠家對工作臺進行修理，使紅寶石球筋達到設(shè)備的實際使用要求，否則量塊檢定的精準(zhǔn)度必定受到影響。

3結(jié)束語

本文針對量塊檢定中存在的問題進行深入的分析和研究，提出了針對性的解決方法，有利于后續(xù)量塊檢定工作的有效進展，也能避免因為量塊檢定不夠準(zhǔn)確而影響到企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。這對量塊的使用和檢定而言，具有十分重要的意義。

【參考文獻】

[1]謝英.探究量塊檢定方法以及檢定中存在的問題[J].質(zhì)量與市場，2020（6）：71-73.

[2]李峰.量塊檢定溫度控制及異常情況分析[J].計量與測試技術(shù)，2022，49（1）：24-27.

[3]武騰騰，徐堃.量塊長度穩(wěn)定度檢定方法分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2021（27）：45-46.

[4]周淑珍.量塊長度穩(wěn)定度檢定方法的探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2019，16（3）：38-39.

[5]程瀟.淺析量塊檢定方法以及檢定中存在的問題[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化，2018（2）：216-218.

[6]張宜遠.JDS-1型干涉儀在量塊檢定中常見問題的解決方法[J].中國計量，2020（2）：127-128.

【作者簡介】

王梟，男，1989年出生，工程師，研究方向為幾何量計量器具的檢定、校準(zhǔn)。

（編輯：李加鵬）