論溫度對(duì)長(zhǎng)度計(jì)量檢定的影響以及消除措施

謝昌華

摘 要：目前，長(zhǎng)度測(cè)量的準(zhǔn)確性往往決定著一些工作的完成程度，甚至可能成為衡量工作成功與否的決定性因素。因此，人們常常盡最大努力把一些長(zhǎng)度測(cè)量工具的精度控制在毫米甚至微米以內(nèi)。溫度是最大的影響因素計(jì)量檢定的長(zhǎng)度的準(zhǔn)確性的影響，其主要的熱脹冷縮原理在長(zhǎng)度測(cè)量工具的精度的干擾和影響，所以如果你想保持長(zhǎng)度測(cè)量的準(zhǔn)確性在一定范圍內(nèi)，是研究溫度的影響在計(jì)量檢定的長(zhǎng)度，從而有效地消除措施。

關(guān)鍵詞：溫度；長(zhǎng)度計(jì)量檢定；影響；消除措施

1 前言

由基礎(chǔ)物理學(xué)可知，無(wú)論氣體、液體、固體基本都具有熱脹冷縮的性質(zhì)，尤其溫度發(fā)生很大變化時(shí)，熱脹冷縮尤其突出。因此，在對(duì)長(zhǎng)度計(jì)量檢定的工作中，溫度影響使得長(zhǎng)度測(cè)量結(jié)果會(huì)出現(xiàn)誤差。比如說(shuō)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)之中，將待測(cè)元件放在光學(xué)儀器上調(diào)好零之后，只需用手觸摸元件，待過兩分鐘之后就可以發(fā)現(xiàn)元件增大了幾微米。從該實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出了溫度對(duì)于長(zhǎng)度計(jì)量檢定的影響十分明顯。因此，國(guó)家在計(jì)量檢定的規(guī)范中對(duì)平衡溫度以及檢定溫度做出了相關(guān)規(guī)定，通過這些規(guī)定以盡量減小溫度對(duì)長(zhǎng)度計(jì)量所帶來(lái)的誤差影響，從而進(jìn)一步提高檢定工作的質(zhì)量。

2 溫度誤差的形成原因

由基礎(chǔ)物理可知，在不同的溫度下物體會(huì)出現(xiàn)熱脹冷縮的現(xiàn)象，因此在長(zhǎng)度計(jì)量中，元件的長(zhǎng)度也會(huì)出現(xiàn)變化。所以，實(shí)際計(jì)量元件的詳細(xì)尺寸時(shí)，需要記錄測(cè)量溫度。國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中將20℃作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量溫度，在存在差異精度情況之下，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溫度有不同程度的允許范圍。在分析溫度對(duì)長(zhǎng)度和計(jì)量的影響的過程中，測(cè)量元件尺寸變化的原因是因?yàn)閷?shí)際測(cè)量溫度非20℃條件之下，由此存在一定的偏差，此時(shí)則有ΔL=Lα（t-20）的修正公式。其中△L是尺寸變化量；L指的是在20℃情況下的標(biāo)準(zhǔn)尺寸；α指的是線膨脹系數(shù)；t表示的是實(shí)際測(cè)量物體時(shí)的溫度。若測(cè)量物體以及測(cè)量的儀器溫度與20℃有一定偏差，那么此時(shí)因?yàn)闇囟鹊亩鴮?dǎo)致的誤差計(jì)算公式則為：△L=Lα1（t1-20）-Lα2（t2-20），其中△L為由溫度變化引起的測(cè)量誤差；L是測(cè)量尺寸；α1和α2是測(cè)量物體和儀器的線性膨脹系數(shù)；t1與t2是測(cè)量物體和儀器的實(shí)際溫度。

因此，可以整理得出下列結(jié)論：若元件與測(cè)量?jī)x器的溫度相同都為標(biāo)準(zhǔn)溫度時(shí)，測(cè)量誤差為零；若元件與測(cè)量?jī)x器的溫度相同但不為標(biāo)準(zhǔn)溫度時(shí)，溫度所造成的誤差與元件的尺寸、儀器以及線膨脹系數(shù)之差成正比；若元件和測(cè)量?jī)x器的溫度相同時(shí)，其線膨脹系數(shù)也相同，溫度計(jì)量誤差為零；若元件和測(cè)量?jī)x器的線性膨脹系數(shù)一致時(shí)，則溫度所引起的計(jì)量誤差與被測(cè)元件的尺寸、測(cè)量?jī)x器的線性膨脹系數(shù)及其溫度成正比；若元件溫度為標(biāo)準(zhǔn)溫度，測(cè)量?jī)x器的溫度為非標(biāo)準(zhǔn)溫度時(shí)，溫度計(jì)量誤差與元件尺寸、儀器溫度及標(biāo)準(zhǔn)溫度差和線膨脹系數(shù)成正比；若測(cè)量?jī)x器溫度是為標(biāo)準(zhǔn)溫度，元件為非標(biāo)準(zhǔn)溫度時(shí)，溫度計(jì)量誤差與元件尺寸、溫度和實(shí)標(biāo)準(zhǔn)溫度之差與和線性膨脹系數(shù)成正比。

3 減少與消除溫度對(duì)長(zhǎng)度計(jì)量檢定的方法分析

3.1 保證測(cè)量溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度盡量一致

實(shí)際測(cè)測(cè)量元件長(zhǎng)度時(shí)，要做到保證測(cè)量溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度盡量一致，即計(jì)量檢定長(zhǎng)度時(shí)，要按照國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定中的標(biāo)準(zhǔn)溫度來(lái)調(diào)節(jié)測(cè)量環(huán)境溫度。另外，溫度變化所引起的元件長(zhǎng)度計(jì)量誤差還取決于待計(jì)量元件與計(jì)量?jī)x器之間的溫差，所以如果溫度相同，即便存在一定標(biāo)準(zhǔn)溫度偏差，也可以通過修正消除溫度誤差，即測(cè)量的元件和測(cè)量?jī)x器放置在相同的溫度條件下，經(jīng)過一定時(shí)間后，使溫兩者溫度趨于一致，然后測(cè)量元件長(zhǎng)度。

3.2 控制測(cè)量條件的溫度恒定

對(duì)于長(zhǎng)度計(jì)量檢定需要一個(gè)恒定溫度的測(cè)量環(huán)境，即要控制計(jì)量檢定的溫度保持恒定。因此，需要在計(jì)量實(shí)驗(yàn)室使用變頻空調(diào)，以保證測(cè)量溫度的恒定。然而空調(diào)吹出的風(fēng)并不能直接達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)溫度，因此要避免冷風(fēng)直接吹到測(cè)量?jī)x器或測(cè)量元件上，以致造成長(zhǎng)度計(jì)量的誤差。計(jì)量元件長(zhǎng)度的環(huán)境溫度要做到與測(cè)量?jī)x器溫度相同，一般來(lái)說(shuō)需要變頻空調(diào)工作三到四個(gè)小時(shí)左右的時(shí)間，而實(shí)際空調(diào)使用的打開或者關(guān)閉都對(duì)環(huán)境溫度會(huì)造成一定的影響，因此實(shí)際計(jì)量元件長(zhǎng)度時(shí)需提前打開空調(diào)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。

3.3 避免人手溫度的影響

在實(shí)際對(duì)元件長(zhǎng)度計(jì)量檢定時(shí)，由于人為操作人手會(huì)與元件等接觸，然而人手對(duì)元件以及計(jì)量?jī)x器所產(chǎn)生的影響是沒法預(yù)知的，因此在實(shí)際計(jì)量元件長(zhǎng)度是需要正確的使用計(jì)量?jī)x器，從而盡可能將因?yàn)槿耸植僮魉鶐?lái)的誤差避免或者減小到最低。所以，相對(duì)的要盡可能減少人手直接對(duì)測(cè)量元件的接觸，避免影響到計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。工作人員在計(jì)量操作時(shí)必須使用手套或使用絕緣板來(lái)操作，如果操作中人手已經(jīng)對(duì)儀器或者元件造成了一定的影響，則需要停止計(jì)量，將元件與儀器靜置一段時(shí)間之后待人手溫度所帶來(lái)的影響消除后再進(jìn)行測(cè)量。

3.4 正確使用并加強(qiáng)計(jì)量?jī)x器的養(yǎng)護(hù)

在測(cè)量環(huán)境溫度時(shí)，應(yīng)該選擇誤差小且測(cè)量精度高的測(cè)量器具。值得注意的是，無(wú)論是在測(cè)量環(huán)境溫度之前，還是測(cè)量溫度之后，均應(yīng)該避免人體直接接觸或者其他操作不當(dāng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。在運(yùn)用長(zhǎng)度計(jì)量器具測(cè)量過程中，若想盡可能減少溫度對(duì)長(zhǎng)度計(jì)量檢定的影響，必須嚴(yán)格按照長(zhǎng)度計(jì)量器具的使用說(shuō)明書和操作規(guī)程測(cè)量長(zhǎng)度，減少溫度因素對(duì)長(zhǎng)度測(cè)量精度的影響。除此之 外，還應(yīng)該高度重視對(duì)長(zhǎng)度計(jì)量器具的保管和養(yǎng)護(hù)，以免因?yàn)楸９莛B(yǎng)護(hù)不當(dāng)導(dǎo)致長(zhǎng)度計(jì)量器具測(cè)量精度不高的溫度，在保養(yǎng)長(zhǎng)度計(jì)量器具時(shí)，應(yīng)該使用長(zhǎng)纖維脫脂棉、白絨或者白細(xì)布等柔軟的布料擦拭。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，伴隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各行各業(yè)均對(duì)長(zhǎng)度計(jì)量的準(zhǔn)確性提出了更高的要求，因此怎樣才能采取有效措施提高長(zhǎng)度計(jì)量檢定的準(zhǔn)確度成為了社會(huì)各界關(guān)注的重點(diǎn)問題。而溫度作為影響長(zhǎng)度計(jì)量檢定結(jié)果的主要因素之一，要想保障長(zhǎng)度計(jì)量檢定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，必須采取有效的途徑控制測(cè)量環(huán)境的溫度誤差，將其控制在合理范圍內(nèi)，提升長(zhǎng)度計(jì)量?jī)x器的測(cè)量精度。

參考文獻(xiàn)

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