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千分尺测量误差探讨 - 无图版

江南狼 --- 2007-01-24 15:51:36

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千分尺测量误差探讨

    摘要：外径千分尺是漆包线厂最常用的测量工具，但是经过计量部门检定合格的数显外径千分尺有70%左右却不合格，而很多使用者并不知情，本文对经过计量部门检定合格的数显外径千分尺产生测量误差的原因进行了初步探讨，并指出数显外径千分尺存在设计上的缺陷，同时对如何提高漆包线测量结果的可信度与准确度的方法进行了初步探讨。
    关键词；数显外径千分尺    漆包线     测量误差    电阻反证法    针规
1、 引言
    在漆包线生产、检验过程中，外径千分尺是主要的测量工具。普通外径千分尺（刻度）在测试频率较高时，容易产生视觉疲劳，导致错规几率增加。为了克服这一弊端，我们全部采用了日本某知名品牌的数显外径千分尺（以下简称数显尺）。数显尺在经计量部门检定合格后投入生产，却发现工序与工序之间、机台与机台之间测量漆包线的外径或铜径时都产生不同程度的测量误差，一般为0.002---0.005 mm，导致生产无法进行。显然，数显尺测量误差大是主要原因。为此，经多次求证，我们采用针规对数显尺进行了调校修正。调校后的数显尺完全符合产品质量测试的要求。
    与此同时，我们在与同行和用户的交流、沟通过程中，发现大多数数显尺（国产和进口）尽管有计量部门检定的合格证，其测量误差却超出合格范围，如不调校，则无法在生产中使用。而在各计量商店、商场购买数显尺时，用针规测试新数显尺，不合格率竟达70%以上。因此，本文就如何判断、消除数显尺测量误差的方法与同道进行交流。
2、 校核外径千分尺方法一：针规法
    用针规检测千分尺后，我们发现：数显千分尺的测量精度应0.001 mm，二实际上多数数显千分尺的测量误差超过此标准，达到0.002---0.005 mm。而普通（无数显）外径千分尺则无此现象。笔者多次用针规进行了验证。现将验证过程陈述如下，供同道参考：
A． 工具：
  千分尺专用量块   规格： 5 mm               制造厂：成都量具厂
   针规          规格：0.50 mm （精度为0.001）制造厂：成都量具厂
   千分尺座架                                 制造厂：成都量具厂
  B；外径千分尺规格；0--25 mm
  C：测试前提：
千分尺、针规、千分尺专用量块均经计量部门检定合格，且已排除干扰因素（如千分尺端面不洁等）
  D ；测试分二组进行，a组为数显尺，b组为普通外径千分尺
a组测试数据

<DIV>序号</DIV><DIV>数显尺产地</DIV><DIV>测量块数据</DIV><DIV>结  论</DIV><DIV>测针规数据</DIV><DIV>结  论</DIV>
<DIV>1</DIV><DIV>日  本</DIV><DIV>5.000</DIV><DIV>合  格</DIV><DIV>  0.498</DIV><DIV>不合格</DIV>
<DIV>2</DIV><DIV>日  本</DIV><DIV>5.000</DIV><DIV>合  格</DIV><DIV>  0.495</DIV><DIV>不合格</DIV>
<DIV>3</DIV><DIV>日  本</DIV><DIV>5.000</DIV><DIV>合  格</DIV><DIV>0.499</DIV><DIV>合  格</DIV>
<DIV>4</DIV><DIV>日  本</DIV><DIV>5.000</DIV><DIV>合  格</DIV><DIV>  0.497</DIV><DIV>不合格</DIV>
<DIV>5</DIV><DIV>日  本</DIV><DIV>5.000</DIV><DIV>合  格</DIV><DIV>  0.498</DIV><DIV>不合格</DIV>
<DIV>6</DIV><DIV>日  本</DIV><DIV>5.000</DIV><DIV>合  格</DIV><DIV>0.499</DIV><DIV>合  格</DIV>
<DIV>7</DIV><DIV>日  本</DIV><DIV>5.000</DIV><DIV>合  格</DIV><DIV>  0.50</DIV><DIV>合  格</DIV>
<DIV>8</DIV><DIV>日  本</DIV><DIV>5.000 </DIV><DIV>合  格</DIV><DIV>  0.496</DIV><DIV>不合格</DIV>
<DIV>9</DIV><DIV>国  产</DIV><DIV>5.000</DIV><DIV>合  格</DIV><DIV>  0.497</DIV><DIV>不合格</DIV>
<DIV>10</DIV><DIV>国  产</DIV><DIV>5.000</DIV><DIV>合  格</DIV><DIV>  0.494</DIV><DIV>不合格</DIV>

备注；日本尺均购于香港</DIV>

b组测试数据
  序号
 千分尺产地
 测量块数据
 结  论
 测针规数据
  结  论
 
  1
 日  本
   5.000
 合  格
   0.50
 合格
 
2
 日  本
 5.000
 合  格
   0.501
   合格
 
3
 日  本
 5.000
 合  格
 0.499
 合格
 
4
 日  本
 5.000
 合  格
   0.501
 合格
 
5
 日  本
 5.000
 合  格
   0.499
 合格
 
6
 日  本
 5.000
 合  格
 0.50
 合格
 
7
 日  本
 5.000
 合  格
   0.50
 合格
 
8
 日  本
 5.000
 合  格
   0.50
 合格
 
9
     国  产
 5.000
 合  格
   0.499
 合格
 
10
 国  产
 5.000
   合  格
   0.50
 合格
E、测试数据分析；
   a组： 10支千分尺测试千分尺专用量块，全部合格，这也是计量部门检定合格的主要依据。但是测试针规，竟有70%的数显尺不合格，这就是当供需双方都使用数显千分尺检验漆包线时发生争议的根本原因。
    b组：全部合格。说明普通外径千分尺无此缺陷，这也是有的漆包线生产厂宁愿选择容易引起视觉误差的普通外径千分尺而舍弃数显尺的原因。
    用不同的数显尺测同一物体（千分尺专用量块）能够显示同一结果，而用相同的数显尺测另一个同一物体（针规）却显示不同的结果，分析原因，只有一个解释：数显千分尺存在设计上的缺陷，多数数显尺的测量误差超出标准范围。
    为什么我们要舍弃千分尺专用量块检测数显尺而采用针规检测数显尺呢 ？这是因为针规和漆包线的形状一致，是圆柱体线条，所以，相对于平面型的千分尺专用量块来说，用针规检测千分尺的准确与否更具有对比性、合理性。上述二组的测试数据也充分证明了这一电。
    因此，过分相信计量部门的检定证书，使用了实际上不合格的千分尺，可能将不合格的漆包线当成合格品出厂，将合格的漆包线当成不合格品处理，导致严重后果。
    对于不合格的数显尺，如果不经过进一步的微调处理，则不适宜测量漆包线。经过微调后的数显尺，则完全能够达到合格的要求。（微调方法见附录一）。
    为了验证微调后的数显尺测量的漆包线外径和内径是否准确，我们将检测后的同一根漆包线样品送至深圳市计量检测中心进行测试，检定证书所列出的测试结果和我们的测试结果误差小于0.001mm，说明微调千分尺的方法是正确的。
    为什么分别用千分尺专用量块和针规校核千分尺的结果有如此大的差别呢？笔者多次请教于深圳计量检测中心长度室和广州赛宝实验室，均没有得到满意的解释。这是因为计量检测部门测量千分尺的量具就是千分尺专用量块，而不是针规。
    实践证明，为了保证测量结果的准确，必须定期（根据使用频率定为1-3天）用针规校准一次千分尺（包括普通外径千分尺）。因为千分尺有可能变动（每支尺附有微调扳手就是证明），而针规是不会变动的——除非生锈。因此，一旦有轻微的锈斑，针规应立即报废。防止生锈的最好方法，就是将针规保存在防锈油或变压器油中（尤其是夏天，手上有含盐分的汗水，会加快对针规的腐蚀）。
3、 校核外径千分尺方法二：电阻反证法
     利用电阻的测试结果反推铜线的直径，从而可以进一步验证千分尺是否准确的方法确往往被忽略。
其实，电阻值的理论计算公式本身就与铜的直径紧密相关。
  　应用此方法的前提是，铜线的材质必须合格。
其步骤如下；（以规格为0.2 mm漆包线为例）
A． 测出一米长度的电阻值Rt = 0.5513Ω（Rt为室温电阻值）
B． 对测出的结果依据GB/T 4074.5—99《绕组线试验方法  第五部分 电性能 》第三条给出的公式进行温度系数修正。

<DIV style="LINE-HEIGHT: 22px; HEIGHT: 22px"><DIV style="FLOAT: left">发贴心情</DIV></DIV><DIV style="PADDING-RIGHT: 0px; MARGIN-TOP: 10px; FONT-SIZE: 9pt; OVERFLOW-X: hidden; WIDTH: 97%; WORD-BREAK: break-all; TEXT-INDENT: 24px; LINE-HEIGHT: normal; HEIGHT: 200px; WORD-WRAP: break-word" onload="this.style.overflowX='auto';">

<IMG style="CURSOR: pointer" onclick=javascript:window.open(this.src); alt="" src="http://www.--cwc.cn/image/news/2006-6/7/200667103457607.jpg" onload="return imgzoom(this,550)" border=0>

式中
R20：20℃时的电阻值。
t ：测量时的环境温度  ℃
a： 温度系数 a 20 =3.96×10-3 K-1
   现测出环境温度为24℃，则修正后的电阻值
R 20 =Rt/At= 0.5427                                                （2）
 At：根据（1）式计算得出的各温度所对应的电阻温度系数，见附录二。
C、根据修正后的电阻值R 20 计算漆包线的直径。
   根据GB6109.1—90  《漆包圆绕组线  第一部分  一般规定》附录A给出的电阻计算公式，可计算出规格为0.20 mm漆包线的直径：

<IMG style="CURSOR: pointer" onclick=javascript:window.open(this.src); alt="" src="http://www.--cwc.net.cn/image/news/2006-6/7/200667103559598.jpg" onload="return imgzoom(this,550)" border=0>

</DIV>（3）式中
 C：公式计算得出的常数，
 d：标称直径，mm
 D、用所测电阻值计算出的直径与千分尺测出的铜线直径（漆包线内径）相比较。如千分尺测得的结果为0.20mm说明千分尺是准确的。如测得的结果为0.201mm或0.199mm， 则说明有电阻测量误差和千分尺本身允许的误差等因素在内，千分尺还是合格的。如测得的结果为0.198mm、0.197mm，或0.196mm，说明千分尺误差太大，不合格。
4、结束语
    漆包线尺寸的检测工具有镭射（红外线）测径仪和外径千分尺，前者分辨率虽然达到0.0001 um，但价格昂贵，且使用时随意性不好，因此在大多数厂家并未得到普遍应用。外径千分尺依然是漆包线生产厂的主要测量工具。数显千分尺虽然直观、方便，特别适合于被测对象量大、快捷的场合，但因为存在设计上的缺陷，在很多漆包线生产厂也被列为不好使用的工具。因此对不合格的数显尺进行微调，修正误差，使之达到合格要求，是提高产品质量所必须进行的工作，请校准千分尺。

［江南狼 在 2007-1-24 16:33:50 编辑过］

QJB --- 2007-04-11 11:36:46

2

眼模厂用的千分卡尺是日本三丰机械式的
许明项 --- 2011-10-05 08:46:33

3

用微米千分尺就可以了啊
cgl54321 --- 2011-10-05 11:10:40

4

电缆厂的千分尺的精度能达到0.001mm就够了

-- 结束 --