計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核是指國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局及地方各級(jí)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門(mén)(簡(jiǎn)稱(chēng)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門(mén))對(duì)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量能力的評(píng)定和開(kāi)展量值傳遞資格的確認(rèn)。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備齊全，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器必須經(jīng)法定或者計(jì)量授權(quán)的計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定合格(沒(méi)有計(jì)量檢定規(guī)程的，應(yīng)當(dāng)通過(guò)校準(zhǔn)、比對(duì)等方式，將量值溯源至國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)或者社會(huì)公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn))，配套的計(jì)量設(shè)備經(jīng)檢定合格或者校準(zhǔn)。

　　近日，浙江省計(jì)量科學(xué)研究院“步距規(guī)校準(zhǔn)裝置”通過(guò)建標(biāo)考核工作?！安骄嘁?guī)校準(zhǔn)裝置”測(cè)量范圍為(0—1300)mm，最大允許誤差MPE:±(0.5um+2×10-6L)，依據(jù)JJF1258-2010《步距規(guī)校準(zhǔn)規(guī)范》國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范開(kāi)展長(zhǎng)度設(shè)備的量值溯源工作，測(cè)量能力達(dá)國(guó)內(nèi)較高水平。

　　步距規(guī)也叫節(jié)距規(guī)，階梯規(guī)。它由精密的量塊直線排列，永 久固定于一個(gè)堅(jiān)固的框架中，框架表面進(jìn)行噴塑或鍍層保護(hù)處理，可用于檢測(cè)機(jī)床工作臺(tái)移動(dòng)精度和校準(zhǔn)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，便于調(diào)整機(jī)床以補(bǔ)償誤差，提高設(shè)備定位精度。在長(zhǎng)度計(jì)量領(lǐng)域里，量塊是一種使用非常廣泛的實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器，很多計(jì)量器具都是用量塊進(jìn)行量值溯源。但是在有些情況下，使用量塊進(jìn)行計(jì)量工作會(huì)使操作人員感到不方便。例如：使用量塊對(duì)坐標(biāo)機(jī)示值偏差進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，由于量塊尺寸的單一性，使得每次校準(zhǔn)都需要很多個(gè)量塊，并需要專(zhuān)用的裝置進(jìn)行裝卡。

　　另外，大尺寸量塊比較容易損壞，如果攜帶外出開(kāi)展校準(zhǔn)工作，很可能損壞量塊，造成損失。步距規(guī)克服了量塊的這些缺點(diǎn)，它的特點(diǎn)是多尺寸、高精度、剛性好，攜帶方便。但是這種計(jì)量器具在設(shè)計(jì)、制造和校準(zhǔn)方面有一定的難度，到目前為止我國(guó)沒(méi)有步距規(guī)產(chǎn)品。

　　中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院長(zhǎng)度處在過(guò)去的幾年里對(duì)步距規(guī)進(jìn)行了研究，試制了一種用陶瓷量塊組合體作為尺寸標(biāo)準(zhǔn)，用花崗石作為基體的步距規(guī)。這種步距規(guī)有如下特點(diǎn)：用量塊組合出步距尺寸，這樣可以提高步距尺寸的精度，并降低造價(jià);步距規(guī)的基體和量塊組合體各自獨(dú)立膨脹或收縮，減少外部因素對(duì)步距規(guī)精度的影響;陶瓷量塊的線漲系數(shù)較低，減小了環(huán)境溫度對(duì)步距規(guī)精度的影響。

　　步距規(guī)主要由基體、基面定位塊、量塊組合體和側(cè)蓋組成。量塊組合體左邊的第一個(gè)量塊與基面定位塊的一個(gè)平面研和，基面定位塊具有很高的平行度，它的另一個(gè)平面可以作為步距規(guī)的一個(gè)基準(zhǔn)平面，這種結(jié)構(gòu)可以使步距規(guī)有一個(gè)較大的基準(zhǔn)平面，以方便使用。量塊組合體是由一定數(shù)量的量塊研和而成的，它形成了步距規(guī)的實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)尺寸。通過(guò)使用各種尺寸的量塊可以組合出不同步距的量塊組合體，從而形成不同步距尺寸的步距規(guī)，以滿足不同用戶(hù)的要求。步距規(guī)的基體是用花崗石制成的，有良好的穩(wěn)定性和剛性，方便使用和運(yùn)輸。

　　步距規(guī)的校準(zhǔn)

　　由于步距規(guī)是使用廣泛的高精度實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器，因此能否校準(zhǔn)這種計(jì)量器具是衡量幾何量校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的重要標(biāo)志。國(guó)際計(jì)量局(BIPM)把步距規(guī)列入了國(guó)際比對(duì)項(xiàng)目，我國(guó)是比對(duì)參加國(guó)之一。計(jì)量院長(zhǎng)度處螺紋/坐標(biāo)實(shí)驗(yàn)室除了開(kāi)展日常的步距規(guī)校準(zhǔn)工作，還承擔(dān)步距規(guī)的國(guó)際比對(duì)任務(wù)。

　　1、測(cè)量設(shè)備和環(huán)境條件

　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，步距規(guī)的校準(zhǔn)可以通過(guò)兩種方法完成，一種方法是使用LeitzPMM12106坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)步距規(guī)的尺寸直接進(jìn)行測(cè)量;另一種方法是結(jié)合使用坐標(biāo)機(jī)和美國(guó)惠普公司的5529雙頻激光干涉儀對(duì)步距規(guī)進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)室共有8個(gè)房間，其中有兩個(gè)房間的環(huán)境溫度設(shè)計(jì)指標(biāo)為(20± 0.2)℃ ，其余房間的環(huán)境溫度設(shè)計(jì)指標(biāo)為(20± 1)℃ ，步距規(guī)的校準(zhǔn)是在環(huán)境溫度為(20± 0.2)℃的房間內(nèi)進(jìn)行的。

　　2、測(cè)量過(guò)程和測(cè)量不確定度

　　(1)單獨(dú)使用坐標(biāo)機(jī)的測(cè)量過(guò)程和測(cè)量不確定度

　　將步距規(guī)沿坐標(biāo)機(jī)長(zhǎng)軸放置，適當(dāng)卡緊。以步距規(guī)基面定位塊的一個(gè)平面、基體的一個(gè)側(cè)面和步距規(guī)上部任意一點(diǎn)為元素，在步距規(guī)上建立三維笛卡兒坐標(biāo)系。坐標(biāo)機(jī)接觸式測(cè)頭對(duì)步距規(guī)上的量塊工作面進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)平面測(cè)5點(diǎn)，計(jì)算機(jī)計(jì)算出量塊平面之間的距離和平面之間的平行性，量塊之間的距離和平行性是評(píng)價(jià)步距規(guī)的兩個(gè)指標(biāo)參數(shù)。這種測(cè)量方法的測(cè)量不確定度主要有坐標(biāo)機(jī)的長(zhǎng)度測(cè)量示值誤差、溫度傳感器的精度、環(huán)境條件等因素，這種方法的總測(cè)量不確定度約為：U=(0.6+ L/600)μm，K= 2。

　　(2)結(jié)合使用坐標(biāo)機(jī)和激光干涉儀的測(cè)量過(guò)程和測(cè)量不確定度

　　將激光干涉儀的反射鏡和步距規(guī)裝卡在坐標(biāo)機(jī)移動(dòng)工作臺(tái)上，調(diào)整光路，使激光光路與工作臺(tái)的移動(dòng)方向平行。Leitz坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)頭有一個(gè)特性，就是可以在鎖緊按鈕時(shí)，以一個(gè)恒定的偏移靠在被測(cè)物體表面，步距規(guī)的校準(zhǔn)就是利用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的這個(gè)特性，依次將測(cè)頭靠在步距規(guī)量塊的指定測(cè)量點(diǎn)上，讀入激光干涉儀的示值，換句話說(shuō)就是，使用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)步距規(guī)的每個(gè)測(cè)量面進(jìn)行瞄準(zhǔn)，通過(guò)激光干涉儀的指示值進(jìn)行示值測(cè)量。為了提高測(cè)量準(zhǔn)確度，我們使用了高準(zhǔn)確度的氣壓計(jì)、溫度計(jì)對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行修正。通過(guò)計(jì)算機(jī)將這些儀器與5528激光干涉儀連機(jī)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)實(shí)時(shí)補(bǔ)償。影響這種測(cè)量方法不確定度的因素有坐標(biāo)機(jī)測(cè)頭穩(wěn)定性、激光干涉儀的測(cè)長(zhǎng)不確定度、坐標(biāo)機(jī)移動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)的角擺和直線性、環(huán)境條件等因素。根據(jù)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)得出這種測(cè)量方法的測(cè)量不確定度約為：U=(0.4+ 0.4L/1000)μm，K= 2。

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