論溫度對長度計量檢定的影響以及消除措施

謝昌華

摘 要：目前，長度測量的準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度測量工具的精度控制在毫米甚至微米以內。溫度是最大的影響因素計量檢定的長度的準確性的影響，其主要的熱脹冷縮原理在長度測量工具的精度的干擾和影響，所以如果你想保持長度測量的準確性在一定范圍內，是研究溫度的影響在計量檢定的長度，從而有效地消除措施。

關鍵詞：溫度；長度計量檢定；影響；消除措施

1 前言

由基礎物理學可知，無論氣體、液體、固體基本都具有熱脹冷縮的性質，尤其溫度發生很大變化時，熱脹冷縮尤其突出。因此，在對長度計量檢定的工作中，溫度影響使得長度測量結果會出現誤差。比如說基礎物理實驗之中，將待測元件放在光學儀器上調好零之后，只需用手觸摸元件，待過兩分鐘之后就可以發現元件增大了幾微米。從該實驗中表現出了溫度對于長度計量檢定的影響十分明顯。因此，國家在計量檢定的規范中對平衡溫度以及檢定溫度做出了相關規定，通過這些規定以盡量減小溫度對長度計量所帶來的誤差影響，從而進一步提高檢定工作的質量。

2 溫度誤差的形成原因

由基礎物理可知，在不同的溫度下物體會出現熱脹冷縮的現象，因此在長度計量中，元件的長度也會出現變化。所以，實際計量元件的詳細尺寸時，需要記錄測量溫度。國際和國內標準中將20℃作為標準測量溫度，在存在差異精度情況之下，對標準溫度有不同程度的允許范圍。在分析溫度對長度和計量的影響的過程中，測量元件尺寸變化的原因是因為實際測量溫度非20℃條件之下，由此存在一定的偏差，此時則有ΔL=Lα（t-20）的修正公式。其中△L是尺寸變化量；L指的是在20℃情況下的標準尺寸；α指的是線膨脹系數；t表示的是實際測量物體時的溫度。若測量物體以及測量的儀器溫度與20℃有一定偏差，那么此時因為溫度的而導致的誤差計算公式則為：△L=Lα1（t1-20）-Lα2（t2-20），其中△L為由溫度變化引起的測量誤差；L是測量尺寸；α1和α2是測量物體和儀器的線性膨脹系數；t1與t2是測量物體和儀器的實際溫度。

因此，可以整理得出下列結論：若元件與測量儀器的溫度相同都為標準溫度時，測量誤差為零；若元件與測量儀器的溫度相同但不為標準溫度時，溫度所造成的誤差與元件的尺寸、儀器以及線膨脹系數之差成正比；若元件和測量儀器的溫度相同時，其線膨脹系數也相同，溫度計量誤差為零；若元件和測量儀器的線性膨脹系數一致時，則溫度所引起的計量誤差與被測元件的尺寸、測量儀器的線性膨脹系數及其溫度成正比；若元件溫度為標準溫度，測量儀器的溫度為非標準溫度時，溫度計量誤差與元件尺寸、儀器溫度及標準溫度差和線膨脹系數成正比；若測量儀器溫度是為標準溫度，元件為非標準溫度時，溫度計量誤差與元件尺寸、溫度和實標準溫度之差與和線性膨脹系數成正比。

3 減少與消除溫度對長度計量檢定的方法分析

3.1 保證測量溫度與標準溫度盡量一致

實際測測量元件長度時，要做到保證測量溫度與標準溫度盡量一致，即計量檢定長度時，要按照國家和國際標準規定中的標準溫度來調節測量環境溫度。另外，溫度變化所引起的元件長度計量誤差還取決于待計量元件與計量儀器之間的溫差，所以如果溫度相同，即便存在一定標準溫度偏差，也可以通過修正消除溫度誤差，即測量的元件和測量儀器放置在相同的溫度條件下，經過一定時間后，使溫兩者溫度趨于一致，然后測量元件長度。

3.2 控制測量條件的溫度恒定

對于長度計量檢定需要一個恒定溫度的測量環境，即要控制計量檢定的溫度保持恒定。因此，需要在計量實驗室使用變頻空調，以保證測量溫度的恒定。然而空調吹出的風并不能直接達到標準溫度，因此要避免冷風直接吹到測量儀器或測量元件上，以致造成長度計量的誤差。計量元件長度的環境溫度要做到與測量儀器溫度相同，一般來說需要變頻空調工作三到四個小時左右的時間，而實際空調使用的打開或者關閉都對環境溫度會造成一定的影響，因此實際計量元件長度時需提前打開空調進行溫度調節。

3.3 避免人手溫度的影響

在實際對元件長度計量檢定時，由于人為操作人手會與元件等接觸，然而人手對元件以及計量儀器所產生的影響是沒法預知的，因此在實際計量元件長度是需要正確的使用計量儀器，從而盡可能將因為人手操作所帶來的誤差避免或者減小到最低。所以，相對的要盡可能減少人手直接對測量元件的接觸，避免影響到計量結果的準確性。工作人員在計量操作時必須使用手套或使用絕緣板來操作，如果操作中人手已經對儀器或者元件造成了一定的影響，則需要停止計量，將元件與儀器靜置一段時間之后待人手溫度所帶來的影響消除后再進行測量。

3.4 正確使用并加強計量儀器的養護

在測量環境溫度時，應該選擇誤差小且測量精度高的測量器具。值得注意的是，無論是在測量環境溫度之前，還是測量溫度之后，均應該避免人體直接接觸或者其他操作不當對測量結果的影響。在運用長度計量器具測量過程中，若想盡可能減少溫度對長度計量檢定的影響，必須嚴格按照長度計量器具的使用說明書和操作規程測量長度，減少溫度因素對長度測量精度的影響。除此之 外，還應該高度重視對長度計量器具的保管和養護，以免因為保管養護不當導致長度計量器具測量精度不高的溫度，在保養長度計量器具時，應該使用長纖維脫脂棉、白絨或者白細布等柔軟的布料擦拭。

4 結語

綜上所述，伴隨著我國科學技術的不斷進步，各行各業均對長度計量的準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度計量檢定的準確度成為了社會各界關注的重點問題。而溫度作為影響長度計量檢定結果的主要因素之一，要想保障長度計量檢定數據的準確度，必須采取有效的途徑控制測量環境的溫度誤差，將其控制在合理范圍內，提升長度計量儀器的測量精度。

參考文獻

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