關(guān)于三等標準金屬線紋尺測量誤差分析
一.概述：三等標準金屬線紋尺是長度計量實驗室常用的標準器具，它主要用于檢定水準標尺，鋼直尺/鋼板尺，和低等級別的線紋尺等。市場上使用比較多，比較常用的是鋼制三等金屬線紋尺，也稱一級線紋米尺，采用優(yōu)質(zhì)鋼制成，耐磨性好，尺身穩(wěn)定不容易變形，具有使用壽命長久的特點。
二.傳統(tǒng)方法一般計量機構(gòu)是使用二等標準金屬線紋尺，也就是采用對比方法來對三等金屬線紋尺進行檢定的，隨著科技的進步，測量儀器和激光儀器的快速發(fā)展，越來越多計量單位采用激光干涉儀直接檢定法。這種直接檢定法，是以激光波長為標準，而傳統(tǒng)的比較檢定法是二等金屬線紋尺為檢測依據(jù)。直接檢定優(yōu)于激光的光路一定要與測量方向重合，所以只有一種安裝固定方式。而在比較法檢定中，又可分為串聯(lián)縱動式和并聯(lián)縱動式兩種方法，前者由于標準器和線紋尺中心線的延長線互相重合，有導(dǎo)軌直線度誤差引起的測量誤差是二階誤差，所以可以得到更準確的測量結(jié)果，并符合阿貝測量原理。由于線紋尺的檢定對工作環(huán)境溫濕度的要求比較高，且檢定過程和數(shù)據(jù)處理過程較為復(fù)雜，此外還因為材料以及運輸因素，在周期檢測中每年的數(shù)據(jù)也都有有所差異。根本幾年來的經(jīng)驗，下面分別對采用如上兩種檢定方法產(chǎn)生的影響進行分析和對比，并指出在檢定過程中的注意事項如下：
1．三等標準金屬線紋尺的比較檢定法：
此方法測量誤差的主要來源包含如下：（1）標準尺的檢定誤差，（2）顯微鏡的對準誤差和調(diào)整誤差，
（3）線紋尺的安裝固定誤差，（4）標準線紋尺和被檢尺溫度的誤差，（5）材料膨脹系數(shù)誤差。以上五點因素，其中第四點兩把尺的溫度誤差是較為顯著的，特別是在材質(zhì)溫度膨脹系數(shù)較大情況下，如果溫度測量稍有偏差，即會產(chǎn)生較大的測量誤差。用比較法檢定三等標準金屬線紋尺時，比如：標準二等尺的溫度是20.4℃，線膨脹系數(shù)是10.8x10-6℃-1，被檢尺的溫度為20.4℃，線膨脹系數(shù)為16.6x10-6℃-1，那么相對于20攝氏度時，標準二等金屬線紋尺會增大4.32微米,被檢三等金屬線紋尺會增大9.96μm,可以通過計算消除這部分誤差，但如果使用的貼附式溫度計的不確定度為0.1攝氏度，那么會產(chǎn)生5.8微米的誤差。
2.三等標準金屬線紋尺的激光干涉法檢定：
此方法測量誤差的主要來源包含如下：（1）激光器波長的誤差和穩(wěn)頻誤差；（2）測量折射率的誤差，（3）
測量線紋尺溫度的誤差，（4）金屬線紋尺的材料線膨脹系數(shù)誤差。使用激光法檢定線紋尺，實際上測量的是被測長度和所測波長的比值，因為激光給定的波長都是在真空環(huán)境下的波長，所以，此時需要將波長換算成實際檢測環(huán)境下的波長，得到在測量環(huán)境下的空氣折射率，經(jīng)過計算得到：測量長度為1000mm時，溫度△t=0.1℃，△Lt≈92nm,氣壓 △p=1pa，△Lp≈3nm, 濕度△f=1pa，△Lf≈0.4nm。
另外，由于材料和本身結(jié)構(gòu)和外部的因素，三等標準金屬線紋尺再運輸途中，因不當產(chǎn)生的變形，從而產(chǎn)生誤差，這是二次誤差，對測量結(jié)果影像較小，但是由于線紋尺的平面度在測量中產(chǎn)生刻線模糊，從而在主觀上造成的測量誤差，也是值得注意的情況。
3.通過以上分析，可以得出如下結(jié)論，不管是采用哪種檢定方法，保證環(huán)境溫度穩(wěn)定和精準是保證測量結(jié)果可靠的重要因素，而溫度對測量結(jié)果影響的大小，又取決于線紋尺材料的膨脹系數(shù)。