温度对长度尺寸的误差影响

　　我们做一个小实验，把一块尺寸较大的量块放在光学计测头下面，对好零位，然后用手接触量块，手的温度传到量块上，这时从目镜中观察到刻度尺寸上的读数迅速增大，一两分钟内甚至会增大几个微米。 实际工作中有时发现各次检测结果相差很大，常常是因为温度发生变化的缘故。 在国家检定规程中，对检定温度及平衡温度的时间均作了相应规定。

　　例如：JJG21-2008《外径千分尺》检定规程中规定当测量范围为100mm时，室内温度为(20±5)℃，平衡温度的时间为2h;又如当测量范围>(100～500)mm时，室内温度为(20±4)℃，平衡温度的时间为3h。

　　这些规定对减少误差、提高检定工作的质量非常重要，那么产生温度误差的因素是什么呢?

　　一、影响温度误差的因素

　　一个构件由于其温度对20℃有偏差而产生的尺寸变化，可用式(1)表示：

式中：Δl———尺寸变化;L———物体尺寸;α———物体线胀系数;t———物体温度。

　　当工件和量具的温度对标准温度均有偏差时，温度所引起的测量误差为二者尺寸变化之差，其计算公式为

式中：Δl———由于温度引起的测量误差;L———工件尺寸;α1、α2———工件和量具材料的线胀系数 ;t1、t2———工件和量具的温度。

　　在特殊情况下，上式可以简化为

　　注：①物体的线胀系数的定义是：当温度变化1℃时，单位长度(1m)的尺寸变化大小，仅与物体材料有关，如钢为11.5×10^-6、铝为23×10^-6等。

　　②式(2)只有在高精度测量，并且用简单的量具，测量形状简单的工件时才适用。

　　由此可得出以下结论：

　　(1)当工件与量具温度相同，并等于20℃时(即在实验室条件下)，温度误差为零。

　　(2)当工件与量具温度相同，但不等于20℃时(即在某种条件下)，温度误差与工件尺寸、工件与量具的温度以及它们的线胀系数之差成正比。

　　(3)当工件与量具温度相同，二者线胀系数也相同时(相当于工件与量具经过了温度的平衡，二者材料也相同的情况)，温度误差为零。

　　(4)当工件与量具线胀系数相同时，温度误差与工件尺寸、工件或量具的线胀系数以及它们的温度成正比。

　　(5)当工件温度为20℃，量具温度不是20℃时，温度误差仅与工件尺寸、量具温度与标准温度之差和线胀系数成正比。

　　(6)当量具温度为20℃，工件温度不是20℃时(当于工件未经等温就使用恒温室内的量具进行测量的情况)，温度误差仅与工件尺寸、工件温度和标准温度之差及线胀系数成正比。