線紋鋼直角尺垂直度和線紋示值結果的分析

李煒東

【摘 要】線紋鋼直角尺是一種計量長度的工具，該工具應用范圍十分廣泛，為了保證線紋鋼直角尺測量準確性，本文開展了相關實驗。本文主要內容以JG7-2004《直角尺》檢定規程為依據，通過介紹線紋鋼直角尺的量值的溯源方法，分析了該測量工具稅制度以及相關示值結果，包含有評估該直角尺的不確定度以及最大允許誤差等，希望能為我國線紋鋼直角尺的應用有所啟示。

【關鍵詞】線紋鋼直角尺;垂直度;線紋示值;不確定度;計量誤差

前言：在長度計量過程中，基礎是圓規與直尺，刻度直角鋼尺是魯班曲尺的基礎上進行改造的，刻度直角鋼尺主要是將符合垂直度的兩把鋼直尺鑄造在儀器，使得一把線紋鋼直角尺同時擁有測量垂直度與長度的功能，并且還能夠在一定條件下，代替圓規作圖。線紋鋼直角尺身為勞動人民的智慧結晶，為人們提供了諸多便捷，但是在使用工具計量工具開展測量工作時，為了確保計量準確，需要定期對工具進行校正，以確保工具使用者的利益。在校正過程中，刻度直角鋼尺身為一種常見的測量器具，能夠測量線紋示值誤差與垂直度，在計量工作中應用十分廣泛。

1.線紋鋼直角尺的相關概述

在使用線紋鋼直角尺計量長度時，首先要保證該計量器具的準確性與一致性，這樣才能在最大程度上保證器具使用者的利益。在我國JG7-2004《直角尺》檢定規程中規定，線紋鋼直角尺又被稱為刻度直角鋼尺，在使用過程中，測量面的垂直度不能低于2級的標準角尺或者寬座直角尺。在檢定線紋鋼直角尺的過程中，可以使用鋼直尺進行比較檢定[1]。

2.線紋鋼直角尺外角的不確定度評估

2.1測量原理、方法與依據

在我國出臺的JG7-2004《直角尺》檢定規程中規定，在確定線紋鋼直角尺的外角偏差值時，需要以平板作為標準面，將圓柱角尺作間隙與線紋鋼直角尺進行比較，最終得出直角尺的外角偏差值。

在對線紋鋼直角尺外角不確定度進行評估時，首先將被測量的器具放置在平板工作面上，觀察線紋鋼直角尺與平板面之間的光隙，然后使用塞尺對線紋鋼直角尺的外角偏差值進行測量，最終得出相關數值。

2.2建立數學模型

2.2.1數字模型

H=h+h0

在已建立的數字模型當中，H代表的是線紋鋼直角尺的外角偏差值，h代表的是測量線紋鋼直角尺的塞尺的測量值，h0代表的是圓柱角尺母線垂直度的偏差，以上所有測量的數值單位都為毫米（mm）。

方差與靈敏度系數可以用以下算式進行表述：

得：

在該算式中，c（h0）=1，c（h）=1，則

2.3測量不確定度分量計算

2.3.1線紋鋼直角尺與標準圓柱角尺比較差值估算的不確定度分量u（h）

（1）通過重復性測量不確定度分量值u（h1）

所謂的測量重復性指代的是測量圓柱角尺與長邊尺寸為150～500mm的直角尺外角兩者在平板上的比較測量角度，根據十次反復測量結果最終得到的標準差。

（2）使用塞尺示值測量不確定分量值u（h2）

（3）根據定位誤差計算線紋鋼直角尺的不確定度分量值u（h3）

在測量線紋鋼直角尺的不確定度分量時，由于最終不確定度分量值會受到支撐平板平面度的影響，此影響是由線紋鋼直角尺偏離垂直位置所導致的，因此在測量比較的過程中，一定要考慮垂直度偏離帶來的影響，否則會導致不確定度分量值不夠準確，但是一般情況下由此產生的測量誤差可以對其忽略不計。

2.3.2通過標準圓柱角尺角值不確定度估算的分量u（h0）

通過圓柱角尺母線垂直度誤差估算不確定分量值u（h01）：根據我國已經出臺的JJG7-2004《直角尺》檢定規程規定，在測量線紋鋼直角尺的不確定度時，0級圓柱角尺在測量過程中，測量面相較于基面而言，其中的垂直度誤差每500mm應該在0.08mm以內，取k=3，則：

通過圓柱角尺母線的直線度誤差對線紋鋼直角尺的不確定度分量值進行估算：根據我國已經出臺的JJG7-2004《直角尺》檢定規程規定，在測量線紋鋼直角尺的不確定度時，0級圓柱角尺在測量時目前的直線度應該為0.003mm，此時取k=3，則：

3.線紋鋼直角尺的線紋直尺的不確定度評估

3.1測量方法，利用線紋尺與被檢尺進行比較，兩者之間的差異即為被檢尺，也就是線紋鋼直角尺的線紋直尺的示值誤差。

3.2建立數學模型

在該數學模型當中， 為線紋鋼直角尺的線紋直尺示值誤差，L為線紋鋼直角尺的線紋直尺示值， 為標準尺的示值。 為線紋鋼直角尺的線紋直尺的膨脹系數，此數值的單位為1/℃， 為測量環境溫度與20℃之間的偏差數值選取℃，上述數值除了特殊單位之外，其余數值單位皆為mm。

3.3測量線紋鋼直角尺的線紋直尺的不確定度分析

測量線紋直尺不確定度分析如下表所示。

結語：綜上所述，線紋鋼直角尺身為長度計量中的重要工具，在使用過程中首先得保障該工具的精確性，在對線紋鋼直角尺的垂直度與線紋示值結果進行分析時，需要對其不確定度進行評估，開展分量計算工作，以便能夠得出最大允許誤差值，為計量工作順利開展提供保障，保護線紋鋼直角尺使用者的自身利益，提高線紋鋼直角尺的精確度。

參考文獻：

[1]李凌梅，戴慶生，張欣，等.線紋鋼直角尺垂直度和線紋示值結果的分析[J].電子測量技術，2017，40（7）：64-66.

（作者單位：廣東省梅州市質量計量監督檢測所）