基于溫度對長度計量檢定的影響分析

黃錦彬

摘要：自然界中的溫度經(jīng)常會出現(xiàn)變化，而且還伴隨著熱脹冷縮的情況。在對于長度的計量檢定工作中，溫度對計量會有很大精確度方面的影響，也是對長度檢定過程中比較關鍵的影響因素。在計量的研究領域中，長度計量屬于發(fā)展比較成熟的一門學科，也是計量項目領域里很基礎的項目。長度計量主要研究物體的位置大小以及長短等。在開展長度計量檢定期間，需要保證嚴謹?shù)臏囟?。通過研究溫度對長度計量檢定的影響會對檢定過程有顯著的意義。本文通過分析目前的長度計量檢定狀況，分析溫度和長度之間的關系模型，從而探討溫度對長度計量的影響。

關鍵詞：溫度;長度計量;檢定影響

自然界物質都有熱脹冷縮的基本特性，當物質在溫度變化比較大的時候，就容易發(fā)生這種現(xiàn)象。所以一般情況下都會有相關的規(guī)范或明確標準，在日常的長度計量檢定中，溫度的影響都非常巨大。在光學計上檢定一個固定的量塊，對好零位之后要用手觸摸量塊，可以發(fā)現(xiàn)刻度尺讀數(shù)迅速產(chǎn)生變化，可能在一到兩分鐘時間內就會產(chǎn)生幾微米的變化。所以，在開展長度計量的期間，需要保證溫度和相關的規(guī)范與標準規(guī)定的溫度沒有較大的偏差，這樣被測量對象的尺寸就會更加穩(wěn)定，最后測量的結果就會有相應的措施，結果誤差就不會太大。

一、溫度導致長度測量產(chǎn)生誤差的具體原因

溫度與長度之間的關系需要結合實際工作經(jīng)驗進行分析，并對相關研究資料結合實際驗證，才能得到比較準確的反應溫度與長度之間的關系。具體公式是ΔL=L·k（t-20）。在此該公式當中的ΔL是尺寸的變化，L是尺寸，a是線脹系數(shù)，t是溫度。相關標準中規(guī)定的標準環(huán)境溫度，對于不同的長度計量項目都會有明確的允許偏差。被測物體的溫度和長度之間變化關系有變換公式ΔL=L[k1（t1-20）-k2（t2-20）]。公式中的k1，k2表示的是代表物體和量具材料的線脹系數(shù)。t1，t2代表的是物體和量具的溫度，不過這個公式適合的是高精度的測量，并且要求形狀比較簡單的計量過程中。

當物體與量具之間的溫度和線脹系數(shù)一致時，物體的尺寸就不能發(fā)生變化，也就是不會出現(xiàn)誤差。在這樣的情況下，線脹系數(shù)保持一致的時候，被測物體的尺寸的誤差與溫度有關。也可以分析推斷出，溫度與長度計量之間的影響要素是線脹系數(shù)。線脹系數(shù)表示的是物體溫度發(fā)生1攝氏度的變化時，單位長度的尺寸就會發(fā)生變化，且變化會和材料有關系，不同的材料會產(chǎn)生不同的線脹系數(shù)。另外，在被測物體和量具都處于實驗室的20攝氏度的溫度條件下，并且可以符合相關標準的溫度偏差要求時，就需要考慮到了被測物體和量具材料之間的的線脹系數(shù)，從而避免出現(xiàn)溫度的誤差。在固定的室內溫度下，如果被測的物體和量具之間的溫度保持一致，溫度誤差就不會僅被溫度干擾，還會與被測物體的尺寸和線脹系數(shù)有關系。當物體的尺寸越大時，和量具材料之間的線脹系數(shù)的差值就會更大，溫度誤差也會更大。在溫度平衡的狀態(tài)下，被測物體和量具如果是相同的材質，相同的線脹系數(shù)時，溫度誤差就會避免。所以，當長度計量檢定過程中溫度出現(xiàn)誤差時，其影響的因素會有很多，很有可能不僅僅是溫度和物體尺寸，與材料線脹系數(shù)也有很大的關系。所以想要降低溫度的誤差，還需要保持溫度的平衡，調整被測物體與量具之間的材質一致性。根據(jù)當前的長度計量檢定技術的發(fā)展，此項研究還在逐漸摸索，比較容易把控的是改進測量技術，并且控制溫度的平衡，也可以最大程度上保證溫度誤差值。

二、避免溫度影響長度測量的檢定方法

1.控制一致的測量溫度與標準測量溫度

通過分析溫度與長度之間的關系，可以根據(jù)其特性探索相關的技術來實現(xiàn)溫度與標準測量溫度可以平衡。比如，在檢定試驗的過程當中，其中的相關標準中要求溫度是20攝氏度，并規(guī)定溫度的變動范圍不可以超出偏差的范圍。在進行長度計量檢定試驗的過程當中，必須要嚴格控制相關的環(huán)境溫度可以符合標準的要求。這種方法普遍適用于實驗室中，實驗室的環(huán)境中會實現(xiàn)恒溫的標準，也能有條件去實現(xiàn)科學的保溫措施。實驗室要達到相關的要求，需要考慮被測物體和量具材料之間的線脹系數(shù)的差值，控制這個差值最小化，保證被測物體與量具物體的材質相同。

2. 控制測量溫度恒定性

除了保證測量溫度與標準測量溫度恒定，也要保證測量溫度的恒定，可以通過引進更加先進科學的測量儀器，可以很好的控制線脹系數(shù)的影響，或者完全消除線脹系數(shù)帶來的影響，達到不影響的狀態(tài)，所以，控制溫度的平衡非常重要。另外，當前的溫度平衡可以利用空調進行調整，從而達到標準的環(huán)境溫度。針對不同的實驗室環(huán)境可以科學規(guī)劃空調的安裝位置，但是很多情況下，空調并不能完全保證環(huán)境溫度完全符合相關的要求，確保計量過程期間可以保持恒溫的條件，常規(guī)的空調并不能完全合適所有的環(huán)境，要選擇具有更強控溫能力的變頻空調。當使用空調調整室內溫度時，空調帶來的溫度并不一定會符合相關的要求。

另外還要保證空調不對著量具直接出吹風，并一定要規(guī)劃好空調的安裝位置，讓實驗室處于要求的風循環(huán)境，保證實驗室的溫度可以達到相關的要求，并可以恒定保持這一溫度。長度計量檢定試驗中，空調的使用與調節(jié)溫度并不可以在短時間內完成的，而是要有一個過渡時間，讓被測物體與量具都完全達到環(huán)境的溫度，并在一段時間被保持恒溫狀態(tài)，這個時間一般是4個小時。在計量試驗開展之前就要提前準備好，調配好空調的開關。

3. 避免人為因素產(chǎn)生檢定誤差

當環(huán)境溫度無法達到相關的要求時，一般都是在實驗室外進行的測量，實驗室之外可以排除被測物體與量具材質之間的差距問題。要減少溫度誤差，主要是需要被測物體與量具之間的溫度保持平衡。提前把被測物體和量具放置在同一個環(huán)境中，并保持一段時間讓溫度穩(wěn)定。并且要求嚴格把控人為因素的影響，注意人為誤差的細節(jié)問題，避免人手的溫度等的相關影響，在計量試驗期間人為誤差比較不容易被人發(fā)現(xiàn)和注意，所以要嚴格采取措施，隔絕好人手帶來的熱量，避免試驗過程中出現(xiàn)人手直接觸量具的問題，控制溫度出現(xiàn)誤差。當前的長度計量已經(jīng)趨于高分辨率、自動化的方向發(fā)展，也要為科研提供更專業(yè)的計量檢定儀器。

結語

長度計量檢定試驗的歷史比較悠久，在計量領域里長度計量也是比較基礎的項目，在實際試驗中也很常見，在工業(yè)領域里也會被廣泛應用，長度計量檢定在各個級別的計量機構中有很重要的地位。目前長度計量檢定技術的發(fā)展已經(jīng)逐漸穩(wěn)定，但是很難消除長度計量中的溫度誤差，其中也有較多的影響原因。而且，目前溫度對于長度計量精度的影響也只是其中一個因素，也不可忽視。按照當前的技術標準、相關的規(guī)范和測量技術分析，可以通過科學的技術措施，降低誤差，按照符合的標準要求執(zhí)行溫度的平衡。

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