测量量块的温度线膨胀系数

    1、前言
    用量块作长度测量时，除了要知道它的误差影响外，还要知道制造量块所用材料的线膨胀系数。根据国际标准IS03650-1978和OIMLRec，№30-1972，钢制块规的线膨胀
系数应在( 11.5±l.O)．lO-OK-l的范围内。 为了能取得规定的测量不精确性，被测量块的长度越长，线膨胀系数就越精确。用干涉长度测量法测量短块规时，总的不精确性为
±20毫微米。线嘭胀系数的不精确性为6a，如果61部份为总不精确性的五分之-(81=4毫微米)而测量温度与标准温度20℃的*大差矗= 0.2k，则线膨胀系数a的不精确性为示为允许的不精确性6a与量块长度1之间的关系。从图中看出，当量块的名义尺寸为100毫米时，6a值达到0.2.10-oK~I。下面所述的测量装置是检定量块的温度线膨胀系数所能达到的精度。
    2、测量装置的说明
    2.1结构
    用图2所示的特殊结构的量块测量装置，能检定两个量块的微量长度差，两个量块（标准件和被检件）依次地被传感测量头测量。用与测头相连的传动升降机构来保证测量量块长度范围内的移动。如果恒温室里带量块的这种测量装暨能承受不同的温度，那么在比较测量中，能测出两个量块的温度线膨胀量。例如知道一量块的温度线膨胀比，计算出另一个量块的温度膨测量量    的温度线膨胀系数胀系数。因为使用长度差，所以由于测量装置本身热膨胀引起测量头的变化，对测量没有影响。图8所示为该装置的照片图。利用测量装备传动电机，来实现对量块传动装置控制。并籍助于恒温室壁的循环恒温水将量块和测量装置加热到t l =25℃和t 2=15℃。因此不仅按常温可得到理想的温度，在高、低温下工作，也能取得理想的温度。风扇可加速温度扩散并使温度能均匀地分布。这样使被测件和标准件之间的温度差较小(<0.01K)，以至对测量的影响可以忽略不计。为了控制温差，可使用与微伏计相连的温差电偶。为了避免灰尘对测量过程的偶然性干扰，需要作第二次等洫调整和重复地检定测量长度差。 测量装置的重要组成部份是传感测量头，温度记录器和膨胀标准件。
    2.2侍感测量头
    膨胀计常常通过测杆，把试件的膨胀传给保持恒温的长度测量仪。根据Feurer理论，这种传送是以“膨胀计中*常见的系统误差之一”为条件。 在本文所述的测量装置，传感测量头直接与量块接触，传感测量头要承受不同的温度，因此必须检验传感测量头的温度性能。按上述温度范围25℃至t z=15℃，将名义尺寸为1.48毫米和1.49毫米不同长度的量块装在检验装置上测量，在规走的重复测量次数的范围内，传感测量头指示的尺寸差有相同的值。因此移动10微米和温度变化10K时，热状态下的长度测量误差在.01微米的级数以下。因为主要是测量微量差，所以该误差可忽略不计。为了评定测量错果，需要利用上述传感测量头的特性曲线，它表示传感测量头中铁芯的移动和指示值之间的关系。建议用光干涉法作为检验方法，它有足够的灵敏度，与波长标准配合使用可取得所需的精度。被测件和标准件之间长度差的测量误差，其微量值8d=0.01
微米。
    2.3温度记录器
    通过与精密的温度测量仪比较，可以检验由铂ptl00制造盼温度测量仪的指示精度。温差不精确度80=0.02k。
    2.4膨胀标准
    检定标准量块的温度线膨胀系数，需要昂贵的方法，主要指干涉测量法。由于此法无接触测量，所以这种方法适合在大的温度范围内测量膨胀特性，以至能求非线性的温度膨胀系数。GORSKI在20℃至110℃的条件下工作，Brucker在1100℃的条件下工作。用联帮物理技术研究所的真空波长比较仪检定的膨胀标准，采用长100毫米的量规，在15℃至25℃的温度范围内，测量温度线膨胀系数的不精确性8an=0.01·10-6K’1。这一值比图1所示的相同长度的块规低一个数量级。选用膨胀系数很小的陶瓷玻璃Zlrodur作标准件翻两个钢制的量块。（http://www.biaozhunkuai.com）