测量时需要注意哪些环境因素?看完这篇你就知道了

温度变化导致的物质变形、空气中的灰尘可能会在测量仪器可动部位形成摩擦等,因此环境差异会对测量造成较大的影响。下面就来说说测量时需要注意的环境因素。

 室温条件

要实现高可靠性的测量,必须考虑到实施测量地点的环境。对于测量地点而言,温度与清洁度是最为关键的因素。关于温度及湿度,ISO规定标准环境应满足“温度20℃”的条件。加工材料会因温度变化而发生热膨胀,因此必须在需要进行精密测量的房间,对室温进行严格管理。某些机械加工制造商甚至会以0.1°C为单位,对室温进行严密的管控。

温度管理在精密测量中必不可少


环境清洁度

测量环境的清洁度也是实现精密测量的重要条件。如果空气中的尘埃进入测量仪器内部,可能会导致可动部位磨损。一旦灰尘被夹入测量目标物与测量仪器之间,或许会妨碍准确测量的开展。会出现在生产现场的灰尘种类,包括加工产生的砂粒、金属粉、作业服上脱落的纤维、毛发等。这些灰尘可能会导致次微米等级以上的误差,因此必须在日常作业中尽量保持环境的清洁。


☞ 温度与测量

物体的体积会因为热膨胀而发生改变,温度波动还会导致长度的变化。因此,即使是同样规格的物体,其长度也会因测量时的温度变化而产生差异。如下表所示,热膨胀的比例因材质而异。

材质与热膨胀系数示例

 

在测量物体的长度时,必须考虑温度条件。根据国际标准化组织的规定,测量时的“标准温度”为20°C。测量对象来自室温不同的房间时,温度不会迅速发生变化,因此通常需要静置1小时以上,使温度达到平衡。此外,当测量时的温度并非20°C时,必须计算误差,进行校正。热膨胀不仅会影响测量目标物,还会发生在测量仪器上,因此无论如何都必须维持标准温度。

必须使温度达到平衡


☞ 物体的刚性

在对物体施加外力时,物体抵抗变形的性质被称为“刚性”。而当外力消失后,物体恢复原状的变形则被称为“弹性变形”。外力与弹性变形之比,就被称为“杨氏模量”。

材质与杨氏模量的示例:

 

杨氏模量越小,刚性越低,越容易发生变形。例如,用千分尺测量杨氏模量较小的物体时,过度紧固螺丝会导致变形,可能无法进行准确测量。

杨氏模量较小的物体在过度紧固时会发生变形

 


☞ 测量值的评估

评估测得的值,并不是一件简单的事情。测量值并不等同于真值,必定会包含误差,因此在评估其可靠性时存在一定的难度。过去,在评估可靠性时都会以真值为基准,结合测量值的偏差(系统误差)与波动(偶然误差),实施综合评估。但是,由于计算真值的难度很高,测量值的评估也千差万别,从统计学角度判断测量结果可靠性的方法应运而生。这就是“不确定度”的概念。通过统计处理推测误差,明确真值所处的范围。例如,对于加工金属棒长度的测量值,将尺寸表示为200 mm、不确定度±0.01 mm、可靠度95%。代表真值具备95%的可靠度,处于199.99至200.01 mm之间。

 

目前这种表述方式,已经被广泛用于以国际标准化组织(ISO)为代表的国际规范中。

☞ 测量仪器的校正

所谓校正,就是利用标准器,求出测量仪器示数值与真值之间的关系。通过接受标准机的校正,可以确保测量仪器的可靠性。实施校正的时机,基本分为测量仪器使用前和使用后2次。若需经常使用测量仪器,实施定期校正,应当提前决定周期,并根据周期进行校正。上述周期就是“校正周期”。决定周期时,应基于制造商的推荐值,再结合测量仪器的使用频率进行综合判断。

可靠测量的基础

 

☞ 实施校正的方法

实施校正的方法分为许多种。实际操作中可根据公司内部情况,选择最合适的方法。


☞ 仪器检查与仪器误差

和其他设备一样,随着使用时间的增加,测量仪器也会发生齿轮等部件磨损、测量面损耗的问题。这可能会导致原本能够发挥的精度无法得到维持。测量仪器所具备的精度被称为“仪器误差”。由于仪器误差会对测量值的偏差造成影响,必须通过定期检查(定期校正)确认是否存在异常。


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关键词:测量、环境、仪器、温度、测量仪

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