温度误差对长度测量的影响分析
【摘 要】长度测量工作在当今社会发展中的应用越来越广泛，不管是在工业生产和施工建
设领域，都广泛使用。但是就实际长度测量工作开展现状而言，由于各种因素的限制使得整个测量工作水平不高。温度误差作为长度测量准确度的主要影响因素，这里我们有必要对其产生原因和相关预防措施进行分析。
【关键词】温度误差；长度测量；检定；尺寸
我们通过一个小小的实验可以发现温度对长度测量的影响相当大。在实验中通过把一个尺寸较大的物体置放在光学计量仪器下面，对好位置，然后用手或者其他高温物体接触测量物体，等到温度传递给测量目标的时候，我们从目镜中可以明显的观察到标尺上的刻度会迅速的增加，在一两分钟之内甚至会增加好几个微米。这一试验表明，在日常测量工作中温度对测量准确度的影响非常突出，因此我们有必要在长度测量工作中提前做好相关温度处理工作，以保证测量准确度。
一、温度误差的形成原因分析
温度误差是影响长度测量精确度的主要因素，在当前工作中对其进行研究和分析势在必行。为了有效确保量值的统一，在工作中要尽可能的选择温度在20℃的时候进行测量，以减少因为温度过高或者过低而造成的温度测量误差情况。为了更好的减少温度误差，我们有必要对温度误差的产生原因进行分析。具体可以从下面公式入手研究。
Δl=Lα（t-20）(1)
式中：Δl——尺寸变化；L ——物体尺寸；α——物体线胀系数；t ——物体温度。 当工件和量具的温度对标准温度均有偏差时，温度所引起的测量误差为二者尺寸变化之差，其计算公式为
Δl=L*α1(t1-20)-α2(t2-20)](2)
式中：Δl——由于温度引起的测量误差；L ——工件尺寸；α1、α2——件和量具材料的线胀系数；t1、t2——工件和量具的温度。
在特殊情况下，上式可以简化为
1．当t1=t2=20℃时，Δl=0
2．当t1=t2=t≠20℃时，Δl=L(t-20)(αl-α2)
3．当t1=t2、αl=α2时，Δl=0
4．当αl=α2=α时，Δl=Lα(t1-t2)
5．当t1=20℃、t2≠20℃时，Δl=-Lα2(t2-20)
6．当t2=20℃、t1≠20℃时，△l=Lα1(t1-20)
注：①物体的线胀系数的定义是：当温度变化1℃时，单位长度(1m)的尺寸变化大小，仅与物体材料有关，如钢为11.5×l0-6、铝为23×l0-6等。
②式(2)只有在高精度测量，并且用简单的量具，测量形状简单的工件时才适用。 由此可得出以下结论：
(1)当工件与量具温度相同，并等于20℃时（即在实验室条件下），温度误差为零。
(2)当工件与量具温度相同，但不等于20℃时（即在某种条件下），温度误差与工件尺寸、工件与量具的温度以及它们的线胀系数之差成正比。
(3)当工件与量具温度相同，二者线胀系数也相同时（相当于工件与量具经过了温度的平衡，二者树料也相同的情况），温度误差为零。
(4)当工件与量具线胀系数相同时，温度误差与工件尺寸、工件或量具的线胀系数以及它们的温度成正比。
(5)当工件温度为20℃，量具温度不是20℃时，温度误差仅与工件尺寸、量具温度与标准温度之差和线胀系数成正比。
(6)当量具温度为20℃，工件温度不是20℃时（相当于工件未经等温就使用恒温室内的量具进行测量的情况），温度误差仅与工件尺寸、工件温度和标准温度之差及线胀系数成正比。
二、长度测量工作中温度误差的消除方法
要想在目前的工作中更好的减少因为温度误差而造成的长度测量故障问题，在目前工作中普遍选择了一个合理的温度环境和应用流程。在测量工作中，整个工作的开展应当具备相应的温度条件，这一条件取决于额温度测量精度、尺寸、材质等方面的要求。由于我们目前工作中对于长度测量中温度要求内容包含以下几个方面，因此在工作中需要我们认真、系统的进行分析。
1）在工作中提前确定标准温度的允许偏差值。尤其是在工厂长度侧脸工工作中，对于计量时测量一般都是提前对室内温度进行测量，在确保室内温度在20℃左右的情况下进行长度测量。如果在测量工作中出现温度差异较大，那么只能够开展误差在0.02mm 以上的长度测量工作。这种测量工作还仅仅是工厂测量中的一般选择，而对于那些特殊要求的工件进
行测量的时候，应当尽可能的选择温度较为恒定的情况进行测量。这是因为在长度测量中，温度误差越大，被测工件的尺寸误差也就越大，因此工作中必须要严格控制温度误差，提前对测量环境的温度进行控制。当测量工件的标准器具出现膨胀系数较大的时候，这个时候对于温度误差的控制力也较低，因此在工作中为了更好的减少温度误差，应当选择与工件膨胀系数相同的标准器具。
2）保证温度环境的稳定性是目前工作的关键，它通过对测量环境每小时温度变化规律来进行分析的，这种情况下对环境温度的稳定性要求基本上都只是在允许范围内缓慢变化的。的变化, 而不应有突变在工厂计量室较高精度或大尺寸测量中, 要求温度变化不超过0.5℃。要保证测量温度的稳定, 通常在计量室内靠恒温装置来实现另外要保持测量室内的温度, 一定要控制检测室内的人员数量, 不要过多, 因为人的体温也会使检测室温度升高, 不要频繁开关门, 空气流动影响温度的稳定性。在工厂现场测量中由于条件所限, 只要求测量人员尽量避免把人手接触被测件所带来的温度影响降到最低, 给测量结果带来的影响越小越好。
3）工件与标准器温度的一致性在工厂的长度测量中要保持工件和标准器温度的一致性, 就必须保证两者能按规定条件进行等温。等温的过程就是被测工件和标准器置于同一温度条件下经过一定的时间, 使两者与周围的温度一致的过程。等温时一定要把被测件放在标准器的附近, 以便得到最好的等温效果, 等温可以在空气中进行, 也可在大铸铁平板上进行。在大铸铁平板上进行等温时时间要长一些, 以保证等温一致, 在空气中等温时, 要减少空气流动, 保证温度的恒定。温度的一致性还和等温时间及被测件与标准器的温度差、热容量和周围的介质的热导性能有关, 导热性能好的, 等温时间相对少。
三、在现场长度测量中如何减少温度误差的影响
在现场测量中不要把标准器如卡尺从工具室拿出后就进行测量, 而是把标准器与工件重叠放置在一起, 并放在大平板上进行等温后再进行测量。一般精度测量中, 平板恒温时间可参考下列数据长度在一米以下时进行1.5小时, 长度在一米至三米时进行2小时, 长度在三米以上时进行3小时。对于体积比较大的工件或标准器的等温一般要求24小时恒温, 这是因为工件内部的温度总要滞后于表面和室内的温度, 这是应特别注意的。在工厂的生产安排中要给检测部门留出足够的恒温时间以免影响测量结果的准确度特别是精密测量及需要检测部门仲裁时, 更要注意温度的影响因素, 给检测部门留出足够的时间进行恒温, 保证测量结果的准确度。测量时尽量不要用手直接接触被测件和标准器, 要戴手套进行操作, 有隔热装置的一定要握住隔热装置以减小温度升高对测量结果的影响, 这种影响所产生的误差很难测知, 只有在工作中加以注意才能避免和减小。
四、结论
随着科学技术的进步和工厂不断发展对长度测量提出了更高的要求, 如何消除温度误差是长度测量中应十分重视的问题。为了检测数据准确, 我们要共同努力把环境温度误差控制在合理的范围内, 这是我们长度检定人员在日常检定工作中要长期坚持的一项重要工作, 让我们共同努力, 不断提高检测水平。
参考文献
[1] 顾耀宗. 长度计量基础知识讲座(四十二) 第四十二讲 方箱[J]. 上海计量测试. 2013(05)
[2] 王顺利, 李晓宇. 关于影响立式金属罐油品静态计量准确性因素的分析[J]. 计测技术. 2013(05)
[3] 申晓玲. 关于长治市长度计量工作现状剖析及对策研究[J]. 计算机光盘软件与应用. 2014(18)
温度误差对长度测量的影响分析
【摘 要】长度测量工作在当今社会发展中的应用越来越广泛，不管是在工业生产和施工建
设领域，都广泛使用。但是就实际长度测量工作开展现状而言，由于各种因素的限制使得整个测量工作水平不高。温度误差作为长度测量准确度的主要影响因素，这里我们有必要对其产生原因和相关预防措施进行分析。
【关键词】温度误差；长度测量；检定；尺寸
我们通过一个小小的实验可以发现温度对长度测量的影响相当大。在实验中通过把一个尺寸较大的物体置放在光学计量仪器下面，对好位置，然后用手或者其他高温物体接触测量物体，等到温度传递给测量目标的时候，我们从目镜中可以明显的观察到标尺上的刻度会迅速的增加，在一两分钟之内甚至会增加好几个微米。这一试验表明，在日常测量工作中温度对测量准确度的影响非常突出，因此我们有必要在长度测量工作中提前做好相关温度处理工作，以保证测量准确度。
一、温度误差的形成原因分析
温度误差是影响长度测量精确度的主要因素，在当前工作中对其进行研究和分析势在必行。为了有效确保量值的统一，在工作中要尽可能的选择温度在20℃的时候进行测量，以减少因为温度过高或者过低而造成的温度测量误差情况。为了更好的减少温度误差，我们有必要对温度误差的产生原因进行分析。具体可以从下面公式入手研究。
Δl=Lα（t-20）(1)
式中：Δl——尺寸变化；L ——物体尺寸；α——物体线胀系数；t ——物体温度。 当工件和量具的温度对标准温度均有偏差时，温度所引起的测量误差为二者尺寸变化之差，其计算公式为
Δl=L*α1(t1-20)-α2(t2-20)](2)
式中：Δl——由于温度引起的测量误差；L ——工件尺寸；α1、α2——件和量具材料的线胀系数；t1、t2——工件和量具的温度。
在特殊情况下，上式可以简化为
1．当t1=t2=20℃时，Δl=0
2．当t1=t2=t≠20℃时，Δl=L(t-20)(αl-α2)
3．当t1=t2、αl=α2时，Δl=0
4．当αl=α2=α时，Δl=Lα(t1-t2)
5．当t1=20℃、t2≠20℃时，Δl=-Lα2(t2-20)
6．当t2=20℃、t1≠20℃时，△l=Lα1(t1-20)
注：①物体的线胀系数的定义是：当温度变化1℃时，单位长度(1m)的尺寸变化大小，仅与物体材料有关，如钢为11.5×l0-6、铝为23×l0-6等。
②式(2)只有在高精度测量，并且用简单的量具，测量形状简单的工件时才适用。 由此可得出以下结论：
(1)当工件与量具温度相同，并等于20℃时（即在实验室条件下），温度误差为零。
(2)当工件与量具温度相同，但不等于20℃时（即在某种条件下），温度误差与工件尺寸、工件与量具的温度以及它们的线胀系数之差成正比。
(3)当工件与量具温度相同，二者线胀系数也相同时（相当于工件与量具经过了温度的平衡，二者树料也相同的情况），温度误差为零。
(4)当工件与量具线胀系数相同时，温度误差与工件尺寸、工件或量具的线胀系数以及它们的温度成正比。
(5)当工件温度为20℃，量具温度不是20℃时，温度误差仅与工件尺寸、量具温度与标准温度之差和线胀系数成正比。
(6)当量具温度为20℃，工件温度不是20℃时（相当于工件未经等温就使用恒温室内的量具进行测量的情况），温度误差仅与工件尺寸、工件温度和标准温度之差及线胀系数成正比。
二、长度测量工作中温度误差的消除方法
要想在目前的工作中更好的减少因为温度误差而造成的长度测量故障问题，在目前工作中普遍选择了一个合理的温度环境和应用流程。在测量工作中，整个工作的开展应当具备相应的温度条件，这一条件取决于额温度测量精度、尺寸、材质等方面的要求。由于我们目前工作中对于长度测量中温度要求内容包含以下几个方面，因此在工作中需要我们认真、系统的进行分析。
1）在工作中提前确定标准温度的允许偏差值。尤其是在工厂长度侧脸工工作中，对于计量时测量一般都是提前对室内温度进行测量，在确保室内温度在20℃左右的情况下进行长度测量。如果在测量工作中出现温度差异较大，那么只能够开展误差在0.02mm 以上的长度测量工作。这种测量工作还仅仅是工厂测量中的一般选择，而对于那些特殊要求的工件进
行测量的时候，应当尽可能的选择温度较为恒定的情况进行测量。这是因为在长度测量中，温度误差越大，被测工件的尺寸误差也就越大，因此工作中必须要严格控制温度误差，提前对测量环境的温度进行控制。当测量工件的标准器具出现膨胀系数较大的时候，这个时候对于温度误差的控制力也较低，因此在工作中为了更好的减少温度误差，应当选择与工件膨胀系数相同的标准器具。
2）保证温度环境的稳定性是目前工作的关键，它通过对测量环境每小时温度变化规律来进行分析的，这种情况下对环境温度的稳定性要求基本上都只是在允许范围内缓慢变化的。的变化, 而不应有突变在工厂计量室较高精度或大尺寸测量中, 要求温度变化不超过0.5℃。要保证测量温度的稳定, 通常在计量室内靠恒温装置来实现另外要保持测量室内的温度, 一定要控制检测室内的人员数量, 不要过多, 因为人的体温也会使检测室温度升高, 不要频繁开关门, 空气流动影响温度的稳定性。在工厂现场测量中由于条件所限, 只要求测量人员尽量避免把人手接触被测件所带来的温度影响降到最低, 给测量结果带来的影响越小越好。
3）工件与标准器温度的一致性在工厂的长度测量中要保持工件和标准器温度的一致性, 就必须保证两者能按规定条件进行等温。等温的过程就是被测工件和标准器置于同一温度条件下经过一定的时间, 使两者与周围的温度一致的过程。等温时一定要把被测件放在标准器的附近, 以便得到最好的等温效果, 等温可以在空气中进行, 也可在大铸铁平板上进行。在大铸铁平板上进行等温时时间要长一些, 以保证等温一致, 在空气中等温时, 要减少空气流动, 保证温度的恒定。温度的一致性还和等温时间及被测件与标准器的温度差、热容量和周围的介质的热导性能有关, 导热性能好的, 等温时间相对少。
三、在现场长度测量中如何减少温度误差的影响
在现场测量中不要把标准器如卡尺从工具室拿出后就进行测量, 而是把标准器与工件重叠放置在一起, 并放在大平板上进行等温后再进行测量。一般精度测量中, 平板恒温时间可参考下列数据长度在一米以下时进行1.5小时, 长度在一米至三米时进行2小时, 长度在三米以上时进行3小时。对于体积比较大的工件或标准器的等温一般要求24小时恒温, 这是因为工件内部的温度总要滞后于表面和室内的温度, 这是应特别注意的。在工厂的生产安排中要给检测部门留出足够的恒温时间以免影响测量结果的准确度特别是精密测量及需要检测部门仲裁时, 更要注意温度的影响因素, 给检测部门留出足够的时间进行恒温, 保证测量结果的准确度。测量时尽量不要用手直接接触被测件和标准器, 要戴手套进行操作, 有隔热装置的一定要握住隔热装置以减小温度升高对测量结果的影响, 这种影响所产生的误差很难测知, 只有在工作中加以注意才能避免和减小。
四、结论
随着科学技术的进步和工厂不断发展对长度测量提出了更高的要求, 如何消除温度误差是长度测量中应十分重视的问题。为了检测数据准确, 我们要共同努力把环境温度误差控制在合理的范围内, 这是我们长度检定人员在日常检定工作中要长期坚持的一项重要工作, 让我们共同努力, 不断提高检测水平。
参考文献
[1] 顾耀宗. 长度计量基础知识讲座(四十二) 第四十二讲 方箱[J]. 上海计量测试. 2013(05)
[2] 王顺利, 李晓宇. 关于影响立式金属罐油品静态计量准确性因素的分析[J]. 计测技术. 2013(05)
[3] 申晓玲. 关于长治市长度计量工作现状剖析及对策研究[J]. 计算机光盘软件与应用. 2014(18)