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校准千分表测厚仪

一、遇见问题

在日常检定、校准工作中, 时常会有委托单位委托我们对各式各样的测厚仪进行校准。这些测厚仪按样式分为手持式测厚仪和台式测厚仪两种, 而按指示装置可分为百分表测厚仪和千分表测厚仪两种。这些测厚仪有的可以将百分表或千分表拆下来校准, 有的则不能拆卸。并且千分表测厚仪的最小量程是0~1mm, 分度值是0.001mm。由于不能拆卸, 且量程小, 如何提高准确度便成了校准千分表测厚仪的难点。

对于那些不能拆卸的测厚仪, 最简单的方法是用量块进行校准, 将量块放入测厚仪的两个侧头之间, 测厚仪指示值与所放量块规格的差值就是该测厚仪的示值误差。这种校准方法也是最符合测厚仪工作原理的方法。但是目前我们可以校准千分表测厚仪的量块只有一套83块的四等量块, 这套量块中也只能用0.5mm和1mm这两个规格的量块对千分表测厚仪进行校准。那么问题就出现了:

首先, 依据JJG34-2008《指示表 (指针式、数显式) 检定规程》的要求, 应对分度值为0.001mm, 量程为0~1mm的指针式指示表的任意0.05mm的示值误差进行检定。如果千分表量程是0~1mm, 分度值是0.001mm, 只校准0.5mm和1mm这两个点不能反映该千分表测厚仪的计量性能。

其次, 如果要用1.005mm、1.01mm、1.02mm等几个规格量块, 那么就要将测厚仪抬高1mm, 将1mm量块放入两侧头中间, 转动千分表表盘, 对准零位, 将1mm量块取出, 再按顺序放入1.005mm、1.01mm、1.02mm等规格量块校准示值误差。这样做虽然可以校准千分表的示值误差, 但是要想正好将千分表抬起1mm的位置很困难, 如果不能正好抬起位置, 用表盘对零位, 由于千分表由齿轮和齿杆组成, 改变了零位的位置就改变了齿轮和齿杆的位置, 每个齿轮和齿杆上齿的大小和间距不一样, 存在装置误差。所以抬高1mm后用表盘对零位所校准出来的示值误差, 并不是千分表原始状态的示值误差。这种校准方法不正确。

再次, 如果只依靠放量块的方法进行校准, (0.05~1) mm规格的量块价格昂贵, 且为了保证量块的准确度和稳定性, 对于使用方法和使用环境要求很高, 不适合校准千分表测厚仪。

二、解决问题

根据上述问题, 笔者经过仔细推敲, 制作了一个套筒, 将该套筒装在光栅式指示表检定仪上, 对千分表测厚仪进行校准, 并根据这套设备写出测量不确定度评定报告, 并加以验证。最终可以开展对千分表测厚仪的校准工作。

该原理就是通过套筒套上光栅式指示表检定仪的测量杆推动或拉动被校准千分表测厚仪的测量杆, 使千分表的示值随光栅式指示表检定仪的显示值变化而变化。但是光栅式指示表检定仪的指示表固定台在固定指示表时, 指示表测量杆与光栅测量杆存在夹角。如果安装上套筒, 会不会因为夹角的改变而引起装置误差?为探讨上述影响的可能性, 笔者通过如下实验进行了验证。

下面就是检验同轴度和减少不同轴引起装置误差的方法:

将一块数显千分表安装在光栅式指示表检定仪上, 用光栅将千分表显示值刚好显示0.050mm和1.000mm, 尽可能减少数显千分表分辨力引起的误差。记录此时的光栅显示值, 再将套筒装上, 用光栅将千分表显示值刚好显示0.05mm和1mm, 记录此时的光栅显示值。经过多次安装套筒得出结果:不会产生影响。

解决以上问题后, 将千分表测厚仪安装在工作台上进行校准。千分表测厚仪的工作原理是:先抬起, 将被测物放入两测量面之间, 再落下测量面, 测量被测物厚度。校准测厚仪时, 应该从测厚仪1mm点到0mm点进行校准, 这样的校准方向, 符合测厚仪的工作方向。所以笔者的方法是使用量块和光栅式指示表检定仪相结合。先将测厚仪示值表指针调到零点位置, 将一规格为1mm的4等量块放入测厚仪测量面之间, 记录测厚仪指示值, 然后将测厚仪固定在工作台上, 将套筒一端与千分表固定, 另一端与光栅指示表测定仪的测量杆固定, 用光栅式指示表检定仪调节测厚仪, 使测厚仪指示值与放入1mm量块的指示值相同。然后, 压缩光栅式指示表检定仪测量杆, 每0.05mm一个点进行校准, 直到光栅式指示表检定仪显示值为0.9500mm是最后一个校准点。

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