指示类量具检定仪示值误差校准方法的探讨

指示类量具检定仪示值误差校准方法的探讨

杜诗语 刘艳

新疆维吾尔自治区计量测试研究院 新疆维吾尔自治区 830011

摘要：对于指示类量具检定是针对包括了千分尺以及百分表还有就是杠杆表等量具检定，检定的主要目的就是为了对量具在使用过程中是否存在偏差进行判断，从而对偏差进行调整，保证量具在日常使用过程中精准可靠。但在实际检定过程中，指示类量具检定仪检定工作中会有一定的偏差存在，需要对存在的偏差进行校准，保证最终的检定结果准确，不会影响到指示类量具自身的使用精度。所以在本文论述内容当中，主要是对检定仪检定时示值误差进行分析并提出校准方法。

关键词：指示类量具：检定仪；示值误差；校准

1.前言

在纸质类量具检定仪针对量具进行检测时，主要是依托目的瞄准，然后以光纤传感器或者是精密丝杆作为计量标准，主要是针对指示表以及杠杆表和内径表，还有一些大量程的百分表，进行示值误差和回场误差的检定。所以在实际检定过程中，指示类量具检定与自身若是在检定时呈现的数值出现误差，会导致本没有问题的指示类量具经调整之后出现误差，影响到最终的检测结果。

2.指示表检定仪示值误差的检定

在过去多年的发展过程中，使用量块加比较仪比较测量法对指示表检定仪所存在的示值误差进行测量已经延用很多年，而且经过实践证明对于传统的百分表检定仪，依托该方法进行检定是有效而且可靠的。但是随着全自动光栅指示表检定仪的快速发展和普及，在实际检定过程中，计量的特性已经有了大幅度提升，分辨率达到了0.1微米，一般情况下的测量范围逐渐扩大到50毫米甚至是100毫米，回程误差控制在0.5微米。所以在这类仪器应用的过程中，固体所使用的测量方法是不能够发挥作用的，也不能够就存在的误差进行准确的确定。存在的最主要问题就是测量方法本身的重复性较差，以及示值误差测量点比较少，所以在本文研究中是基于更高精度的长度计的新的简表仪示值误差校准方法。

3.标准法检定短板

在一般情况下，检表仪都是卧式的，在实际检表时指示表本身处于水平放置状态。从理论角度上来看，简表宜自身的示值误差的较准状态和简表状态达到一致的时候是最为理想的状态，但是如果实际测量范围在50毫米甚至是高于50毫米的时候，因为凉快本身较长而且又比较重，所以进行水平状态下的校准是非常困难的，在检表过程中还会出现测量重复性以及复现性不达标的问题。所以为了对该问题进行解决，需要将检表仪处于竖放状态下，然后才能够对示值误差进行校准。但对于该方法来讲，仍然有重复性或者是副线性差以及效率低等问题，之所以会导致问题出现主要原因包括以下几个方面。

首先是对于尺寸大于25毫米的量块来讲，使用镊子进行稳定夹持是非常困难的，所以一般情况下需要使用手进行夹持然后测量，虽然会在加持的过程中戴手套，但是温度所产生的影响仍然比较大。温度每升高1℃，对于50毫米的量块来讲，会有0.5微米的变化，并且在实际测量时测量的顺利程度和日常作业人员操作熟练度，会直接变成量块尺寸变化当中的不确定度来源，而且难以进行有效估算。

其次是使用电感测微仪和带三珠工作台的测杆之间放置两块的方法对检表仪器的是指误差进行测量，整个测量系统的结构是不稳定的，尤其是当尺寸较大的时候，要使用轻轻拉动量块的方法来找到稳定的测量值，在拉动的过程中所产生的切向力会对电感测微仪的示值产生影响，而且难以进行估算。

最后，则是在测量过程中量块自身重量所产生的附加误差。

4.基于高精度长度计的校准方法

为了使上文所述的误差问题得到解决，选择使用高精度以及大量程测长装置，选择代替过去传统的量块和电感微位仪，将这些新的设备作为标准器，然后对检表仪存在的示值误差进行直接测量，相比较于过去的方法来讲该方法在指示表的实际工况上保持一致，同时校准系统自身的环节非常少，在测量时存在的人为干预影响因素非常少，能够使各种影响因素产生的影响量降到最低程度，增加了整个测量系统的重复性和检测工作效率。而且还能够基于实际需要对校准点密度进行增加，这对于控制检表以自身质量是非常有利的。

在实际应用过程中，具体做法是选择高精度长度计，长度计自身的规格需要达到以下几方面的数据要求，第1点就是长度计量程需要在0~50毫米之内，同时分辨率能够达到0.01微米，并且应当保证高精度长度计的重复性要比0.1微米更高，然后就是全程应能保证检表仪的示值误差在±0.2微米之内。第2点是在检表仪应用之前需要对其进行调零，将长度计在检表仪表座上进行安装，之后需要调整长度季节出检表仪的测头然后归0。最后就是需要编制好相应的程序，作为驱动检表仪按照校准点位置行进的基础，所编辑的程序应当能够保证长度记上，可以获取到各个点位的误差值，并且在完成测量之后能够基于电子计算机输出相应的测量结果表单。

5.新的误差校准方法不确定度评估

推新的误差校准方法来讲，每一个受到检测的点的示值误差，通过公式能够计算得出，然后要对不确定度分量和标准不确定度以及扩展不确定度进行计算。对于实际计算来讲，首先应当确定好被检仪器量化误差引入的不确定度，然后就是需要对高精度长度计单次测量的标准差数值进行计算之后，再由高精度长度计示值误差引入不确定度。在上述计算结束后，需要就高精度长度计光栅齿线膨胀系数和指示表的检定仪差值进行对比，这是两者数值几乎接近，那么所引入的不确定度就可以忽略不计。之后再进行标准不确定度的合成，因为上述所计算的各项内容是相互独立的，所以基于方和根法进行合成标准不确定度的计算。最终就是对拓展不确定度进行计算，将包含因子数值确定好之后，包含因子和标准不确定度的乘积就是扩展不确定度。

6.新旧误差校准方法的差异比较

在检定过程中对于使用中的指示表姿态来讲，因为使用场合的不同所以具有随机性，在不同姿态下指示表本身所呈现的示值误差会有一定差异存在。一般情况下在立姿状态下指示表本身各项示值所受影响是最小的，相反在卧姿状态下所受影响会更大。对两者之间的误差影响性大小进行研究，可以进行重复性测试，除了对立姿和卧姿进行调整之外，其他的数据都保持相同，经计算以及实验数据就能够得出采用新方法，立姿所得的结果要更好。

7.结束语

综上所述，在指示表检定仪示值误差校准过程中，主要工作目的是为了将指示表检定仪存在的示值误差消除，保证检定结果的准确性，让指示表检定量具能够得到更好的应用。基于过去传统的工作方法来看，存在的影响因素是非常多的，而且导致的误差也比较大，在校准时并不能够发挥很好的效果，所以在本文论述内容中，对基于高精度长度计的新的标准方法进行了简要介绍以及对不确定度评估进行了讲解，以期能够让这种新的方法在当前误差较准中得到更加广泛的应用。因为本身这种方法非常简单，而且容易进行操作，可靠性又非常高效率也非常好，尤其是随着信息化技术的融入，还能够进行自动化检测。