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摘要：本文主要从温度对物体尺寸的影响、线膨胀系数方面分析了温度对长度计量检定的影响，提出了控制室温、正确选择量具、正确使用量具三个消除温度误差的策略。
关键词: 膨胀系数；温度误差；消除策略；
自然界中，各种气体、液体、固体都有热胀冷缩的特性，在各种长度类的计量检定规程、校准规范中，都会规定工作温度，温度对长度计量工作的影响是不可忽视的，比如将一块298.1mm的量块，放在测长仪上，然后使用电吹风稍微加热量块，在数据显示屏幕上，可以看到数值明显增长，达到10几个微米，用手触摸量块一段时间，也可以发现几个微米的变化，这是因为热胀冷缩的原理使得长度计量工具的受到影响，所以要想确保长度计量的准确性，就必须考虑温度对长度计量检定的影响情况，进而找出有效的温度影响消除策略，提高测量准确性。
1温度对物体尺寸影响
在计量领域，长度计量是发展最成熟的，长度计量拥有悠久的历史，前人已总结了温度和长度之间的关系，并得到了经验公式，公式为。该公式中，△L为尺寸变化值（相对于20℃时物体的尺寸变化值），L为物体尺寸、k为线膨胀系数、t为被测物的温度。
在计量工作中，我们往往采用比较法确定物体的长度，在比较测量时，量具和物体存在温度差，同时两者的材料不同，线膨胀系数也不同。采用上诉经验公式，通过转换我们可以得到，因温度和线膨胀系数的不一致引起的测量误差为：
观察上述公式，影响测量结果的有两个因素，温度t和线膨胀系数k。线膨胀系数是这样定义的，由于外界温度、压力（主要指温度）变化时，物体的线性尺寸随温度、压力（主要指温度）的变化率。如碳素钢的线膨胀系数为10.76×10-6，一副长度为100mm的碳素钢工件，工件温度每变化1度，尺寸变为约为1μm。 当工件长度更大，达到1米时，这个变化量会更大，达到10μm。
分析该公式，当被测件和量具的温度均为20℃时，ΔL为零，此时不存在因温度引起的误差；当物体和量具温度相同，但不为20℃时，此时温度和线膨胀系数都会影响到最终结果；当温度和线膨胀系数都一致时，此时ΔL又为零了。
由此我们可以得出结论，当环境在20℃的工作环境下进行长度计量工作，被物和量具的温度恒温后都达到20℃，此时可完全排除温度和材料因素，不会产生温度误差。保持恒定的20℃的室温环境，目前还是达不到的，现实情况往往会偏离这个温度，在工厂车间，温度偏离会更大，有10℃至20℃的偏差。在这种环境下测试工件长度，测量误差的不仅和温度有关，还和被测工件的尺寸及两者的线膨胀系数有关。
2温度影响的消除策略
2.1控制室温
在计量检定规程中，一般都以标准温度20℃为基准，允许上下浮动3~5℃，要求严格点的，达到20±1℃。在测试工件时，尺寸误差在5微米以上的工件，温度可控制在20±5°C的范围内。尺寸误差在5~2微米的工件，温度可控制在20±3°C的范围内。尺寸误差在2微米以下的工件，温度可控制在20±1°C以内。
在计量检定时，必须控制环境温度达到规程要求，所以长度计量检定一般都在实验室内进行，目前大多数实验室控制室温一般使用普通家用空调实现，但家用空调存在局限性，出风口附近过热或过冷，导致室温不均匀，一般家用空调也无法控制湿度，这些对计量检定都是不利的。因此对计量精度要求高的的实验室需要配置恒温恒湿系统。对精度要求不高的实验室，可以合理布置空调，使室内气流循环通畅，室温均匀。
同时要注意，使用空调调节环境温度，需要一定时间。所以计量检定前，要提早准备。当量具、被检物、室温达到要求时，也尽量减少开关门的次数，减少实验室和外界空气流动的次数，进而保障室内温度始终恒定。计量工作人员必须定时测量室内温度，在测量时，工作人员应该选择测量精度较高且误差较小的测量器具。
在实际的长度计量检定工作过程中，需要识别周围会对室温产生的影响因素，例如，日光的直射、设备的发热等。识别这些因素，然后采取措施加以控制，确保测量环境的温度保持在20℃左右，这样更利于长度计量检定工作的开展，保障长度计量检定结果的准确性。
2.2正确选择量具
选择计量器具时，尽可能使它与被测工件的线膨胀系数一致，k1=k2。在这种情况下，温度误差与工件长度、工件和量具的温差成正比。或者说，温度误差的大小主要由被测工件和量具的温差来决定。使工件和量具等温。其方法是将被测量工件和量具放置在同一温度条件下（如把它们同放于铸铁平板上），经过一段时间，使二者与周围的温度一致（恒温中要达到标准温度，一般均达到常温），然后进行测量。这样做尽管对标准温度有所偏差，但可以消除温度误差。
2.3正确使用量具
不管是在测量环境温度前还是测量温度后，都必须要尽量避免直接接触或进行其他的不当操作，否则很容易对计量检定结果造成影响。例如直接用手触摸量块，这种情况是不允许的。
在使用长度计量检定工具进行测量的过程当中,如果想要最大限度地降低温度对长度计量检定造成的影响,就必须要严格按照长度计量工具的使用说明书和操作规范的规定来进行长度计量检定工作，这样能够最大限度地降低温度对长度计量检定结果精确度的影响。此外，还需要对长度计量工具的保养引起重视，避免由于保养不当而导致的长度计量工具测量精度的降低。在保养长度计量工具的时候，测量工作人员需要佩戴手套，用脱脂棉等较为柔软的材料来擦拭长度计量工具。
结束语：
随着科学技术的飞速发展，国内许多行业领域都对长度计量的准确度更加重视，所以如何有效确保长度计量检定的准确度已经成为了目前国内许多行业领域共同关注的焦点。在长度计量检定过程中，温度会直接影响到长度计量检定的结果，是对长度计量检定准确度造成影响的一大重要因素，因此为了确保长度计量检定结果的准确度,就需要通过温度影响消除措施来对长度测量环境的温度误差进行有效控制，将温度误差造成的影响降到最低，从而提高长度计量检定结果的准确性。
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论文作者:叶亚峰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/17
标签：温度论文; 长度论文; 线膨胀论文; 工件论文; 误差论文; 测量论文; 量具论文; 《防护工程》2018年第36期论文;