浅谈量块现状及相关探讨

摘要：本文首先介绍了量块和量值传递的相关概念，分析了量块检定与现状，在此基础上研究了量块的周期检定问题。

关键词：量块；量块检定；现状

1、量块与量值传递概念

量块是由两个互相平行的测量面之间的距离来确定其长度的高精度量具，其长度为计量器具的长度标准。通过量块可以进行长度的量值传递，又可以作为计量标准器对长度计量测试仪器、量具、量规等进行检定，还可以直接测量和调整精密机床的夹具、刀具在加工中的定位尺寸或对精密机械零件尺寸的测量。所以量块对长度计量单位的统一和量值传递的准确可靠都起着重要的作用。在本文的研究里，量块为实物标准，并且有下图1-1所示的这样的一个量块长度量值的传递体系存在。

图1-1 量块长度量值的传递体系

我们所说的量块，是一个历史范畴，是随着人类的测试科学技术的发展而出现的，是工业实践里的测量的经验与实际的需要结合在一起而得出的一种实物标准，是长度的一种计量标准，具有便于使用、外形简单的特点，在传递长度量值与监控工业产品尺寸方面有着不可替代的作用。

作为一个重要概念，现阶段存在量块的长度的两种定义，一种是OIML（国际法制计量组织）所制定的定义；另一种则是由ISO（国际标准化组织）制定的，这两种定义的主要区别是ISO 的量块长度中存在一个研合层的厚度，而 OINIL的定义中并不存在这项内容，我们能够将其关系式表示成：LTSO=LOTMT，+LO（研合层的厚度我们用Lp 来表示）。

我国的量块检定规程 JJG 146-2011 里给量块长度下了这样的一个定义： 量块一测量面上的任一点到与其相对应的另一测量面相研合的辅助体的表面之间的垂直距离，换句话说，就是：上测面至下测面之间的垂直距离，这和 ISO 所下的定义相互对应。OIML 给量块所下的那个定义和量块长度真实的值要更接近一些，所以其得到的认可越来越多。

2 、量块检定与其现状

从某种意义上讲，量块长度量值的溯源能够通过量块检定体现出来。进行检定的初衷就在于明确将量块的长度量值用作标准量的合法性，也就是将被检量块的级和等确定下来。同时，作为一项标准，量块在硬度、研合性、平面度与外观方面也存在明确的规定。JJG 146-2011 是我国最新出台的一种量块检定的规程，其对量块检定的每一方面的具体要求都做了详细的说明，和旧规则相比，其有很多的改变，这更好的满足了我们在使用、制造及检定量块方面的需要。

2.1量块检定的方法

通常情况下，我们常使用的量块检定办法共有两类：

2.1.1光干涉的直接测量法

这种方法主要用在检定高等级量块方面，它所使用的标准量是光波的波长，其测量镜面构成干涉仪是用量块的测量表面充当的，关于米定义的溯源通过此直接的体现出来，柯氏干涉仪就是应用这种方法的典型仪器。

2.1.2比较检定法

对于比较检定法而言，把被测量块与标准量块作比较，从而推算出被测量块的长度。光学计、接触式干涉仪与测长机是较常用的几种仪器。

2.2国内研究量块检定装置的现状

近年来，我国极为重视研究量块检定装置的问题。通过总结，我们可以将所研制的仪器划分成下述的几个类别：

2.2.1应用小波重合法原理的光波干涉仪

在测量高等级量块时，国际上常常使用的原理是小数重合法。自二十世纪的九十年代的中期开始，我国就有部分计量机构将研究的重点放在对已有的光波干涉仪与柯氏光波干涉仪进行改造、制造激光量块干涉仪及研发移相式激光干涉仪等方面。这些机构所采用的设计的基本方案是：以一支或者是两支的稳频激光器来充当量块测量的长度基准与干涉仪光源；利用图像的采集系统和数字图像的处理技术完成对干涉图像的处理，使自动化判读干涉级次的小数部分的目标成为现实；在对环境的变化进行监测时主要利用的是气压、温度、湿度传感器，同时利用公式对因环境参数和标准状态间所存在的偏离而给测量结果造成的影响进行修正；自动的记录、采集、处理及计算测量数据。

2.2.2 接触式的激光量块的测长仪

由我国自主成功研发出来的接触式的能够对高等级量块进行测量的测量仪器是接触式的激光量块的测长仪。选取稳频的激光器来充当量块测量与干涉仪光源的长度基准；借助于脉冲技术原理、柔性电感测头定位和激光干涉来确定测头的位移量，进而使量块的长度能够直接的被测量出来。同样在对环境的变化进行监测时主要利用的是气压、温度、湿度传感器，同时利用公式对因环境参数和标准状态间所存在的偏离而给测量结果造成的影响进行修正。为使仪器分辨率得以改善，也为了使脉冲当量得以控制，通过 900 相移原理，细分干涉，将分辨率提高至1.25nm。

2.2.3 比较式的量块检定仪器比较式的量块的检定仪器主要用于对2 等以下（含 2 等）量块的检定，企业批量检定的需要是随着量块检定规程的变化而不断变化着的，受此影响，在国内外掀起了一股研发比较式量块检定仪器的浪潮，大量研究机构都投入到设计新型的仪器与改造旧式设备的工作之中。

3 、量块的周期检定分析

作为一种高精度的量具，量块是通过相互平行的两个测量面间所存在的距离来得出其长度的，它的长度便是计量仪器的长度标准。借助于量块能够实现长度量值的传递，同时能够通过计量标准器来检定长度计量测试量规、仪器与量具，还能够直接的调整、测量精密机床的刀具、夹具在加工过程里的定位尺寸，还能够测量出精密的机械零件的尺寸。

在对量块进行使用时， 我们通常是借助于这两个互相平行的测量面，通过不同的方式来接触被测的物体。在应用的长期过程里，因为长期的接触量块的测量面所产生的磨损使量块尺寸不断缩小。为可以准确及时地了解量块磨损的实际情况，我们需要定期的对实际的量块尺寸进行确定， 以此来控制量块在应用过程中因测量面的磨损所产生出的误差。这就是我们周期检定量块的首要原因所在。尽管制造量块的材料都事先进行了各种稳化处理，然而因为在进行冷热加工时不能完全清除掉所残留下来的应力，同时这些应力还在所制成的量块的内部进行重新的分布，这都会影响量块的尺寸。要想准确的把握量块尺寸变化的实际情况，就应当对量块尺寸做重新的测量，只有这样才能有效的降低因尺寸不稳定所产生出来的误差，这同样也是我们定期检定量块的一个主要的原因。

由于对量块的保管不善或者使用不当而给量块测量表面带来的缺陷，比方说锈蚀、划痕、碰伤等等；情况严重时还会存在同一标称长度的量块被相互换错的情况。这在很大程度上影响了量块的尺寸的准确性。要想准确及时的了解量块的实际使用情况，就必须定期的检定量块，以掌握它的实际尺寸。这便是我们定期检定量块的第三个原因。

4、结语

总之，只有在正确地选定了检定周期的前提下对量块进行周期检定，才能确保量块量值传递工作的准确性。