测量基准和量值传递的重要性

任务导入

国际上统一以米作为长度基准。在实际应用中，为了保证量值统一，必须把长度基准的量值准确传递到生产中应用的计量器具和被测工件上。

知识链接

1.长度基准与量值传递

国际上统一使用的公制长度基准是在1983年第17 届国际计量大会上通过的，长度基准为米。米的定义：光于真空中在1/299 792 458 s 的时间间隔内所行进的距离。为了保证长度测量的精度，还需要建立准确的量值传递系统。鉴于激光稳频技术的发展，一般用激光波长作为波长标准来复现“米”。

在实际应用中，不能直接将光波作为长度基准，长度基准的量值传递系统如图1-1-4所示。

图1-1-4　长度基准的量值传递系统

2.角度基准与量值传递

角度也是重要的几何量之一，一个圆周角定义为360°，角度不需要像长度一样建立自然基准。但计量部门为了方便，仍采用多面棱体作为角度量值的基准。机械制造中的角度标准一般是角度量块、测角仪或分度头等。

多面棱体有4 面、6 面、8 面、12 面、24 面、36 面及72 面等。以多面棱体作为角度基准的量值传递系统，如图1-1-5所示。

图1-1-5　角度基准的量值传递系统

3.量块

1）长度量块

长度量块是单值端面量具，其形状大多为长方体，其中一对平行平面为量块的工作表面，两工作表面的间距即为长度量块的工作尺寸。量块由特殊合金钢制成，耐磨且不易变形，工作表面之间或与平晶表面间具有可研合性，以便组成所需尺寸的量块组。

长度量块尺寸测量具有以下几个概念。

（1）标称长度：量块上标出的尺寸称为量块的标称长度ln。

（2）实际长度：量块长度的实际测得值称为量块的实际长度。实际长度分为中心长度le 和任意长度l。

（3）量块的长度变动量最大允许值：量块任意点长度的最大差值，即tv=lmax- lmin。

（4）量块的长度偏差：量块的长度实测值与标称长度之差。

长度量块的等级划分如下。

（1）长度量块的分级。根据国家计量局标准JJG 146—2011《中华人民共和国国家计量检定规程量块》中的规定，各级量块测量面上任意点长度相对于标称长的极限偏差te 和长度变动量最大允许值tv 的精度分为5 级，即K 级、0 级、1 级、2 级、3 级，其中K 级的精度最高，依次精度降低，3 级的精度最低，具体数值见表1-3-1。(www.xing528.com)

表1-1-3　各级量块精度指标的最大允许值（摘自JJG 146—2011）

续表

（2）长度量块的分等。根据JJG 146—2011 中的规定，量块长度测量不确定度允许值和长度变动量精度分为5 等，即1 等、2 等、3 等、4 等、5 等，其中1 等的精度最高，5等的精度最低，具体数值见表1-1-4。

表1-1-4　各等量块精度指标的最大允许值（摘自JJG 146—2011）

当量块按“级”使用时，应以量块的标称长度作为工作尺寸。该尺寸包含了量块的制造误差，不需要加修正值，使用较方便。

当量块按“等”使用时，应以量块检定书列出的实测中心长度作为工作尺寸，该尺寸排除了量块的制造误差，只包含检定量较小的测量误差。在测量上需要加入修正值，虽然过程较复杂，但可用制造精度较低的量块进行较精密的测量。因此，量块按“等”使用比按“级”使用的测量精度高。但由于按“等”使用较烦琐，且检定成本高，故在生产现场仍按“级”使用。

长度量块的尺寸组合可利用量块的研合性，根据实际需要，用多个尺寸不同的量块研合成所需要的长度标准量。为保证测量精度，一般不超过四块。量块是成套制成的，每套包括一定数量不同尺寸的量块。表1-1-5 列出了83 块和46 块成套量块的标称尺寸构成。

表1-1-5　83 块和46 块成套量块的标称尺寸构成（摘自GB/T 6093—2001）

长度量块的尺寸组合一般采用消尾法，即下一量块应消去一位尾数，如尺寸46.725 mm 使用83 块成套的4 块量块组合为46.725 mm = 1.005 mm +1.22 mm +4.5 mm +40 mm。

量块常作为传递的长度标准和计量仪器示值误差的检定标准，也可作为精密机械零件测量、精密机床和夹具调整时的尺寸基准。

2）角度量块

角度量块有三角形和四边形两种。三角形角度量块的工作角角度值为10°～79°，而四边形角度量块的工作角角度值为80°～100°。它们均可以用作角度测量的标准值。

任务实施

1.我国长度计量测量的基准是什么？米的定义是什么？

2.量块的作用是什么？其结构上有何特点？

3.量块的“等”和“级”有何区别？说明按“等”和按“级”使用时，各自的测量精度如何？

知识拓展

1.用83 块成套的量块分别组成59.98 mm、50.32 mm、40.105 mm 的尺寸。

2.说明基准量块在长度测量中的其他使用方法。