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千分尺測(cè)量誤差探討 - 無圖版
江南狼 --- 2007-01-24 15:51:36
1
摘要：外徑千分尺是漆包線廠最常用的測(cè)量工具，但是經(jīng)過計(jì)量部門檢定合格的數(shù)顯外徑千分尺有70%左右卻不合格，而很多使用者并不知情，本文對(duì)經(jīng)過計(jì)量部門檢定合格的數(shù)顯外徑千分尺產(chǎn)生測(cè)量誤差的原因進(jìn)行了初步探討，并指出數(shù)顯外徑千分尺存在設(shè)計(jì)上的缺陷，同時(shí)對(duì)如何提高漆包線測(cè)量結(jié)果的可信度與準(zhǔn)確度的方法進(jìn)行了初步探討。
關(guān)鍵詞；數(shù)顯外徑千分尺 漆包線 測(cè)量誤差 電阻反證法 針規(guī)
1、 引言
在漆包線生產(chǎn)、檢驗(yàn)過程中，外徑千分尺是主要的測(cè)量工具。普通外徑千分尺（刻度）在測(cè)試頻率較高時(shí)，容易產(chǎn)生視覺疲勞，導(dǎo)致錯(cuò)規(guī)幾率增加。為了克服這一弊端，我們?nèi)坎捎昧巳毡灸持放频臄?shù)顯外徑千分尺（以下簡(jiǎn)稱數(shù)顯尺）。數(shù)顯尺在經(jīng)計(jì)量部門檢定合格后投入生產(chǎn)，卻發(fā)現(xiàn)工序與工序之間、機(jī)臺(tái)與機(jī)臺(tái)之間測(cè)量漆包線的外徑或銅徑時(shí)都產(chǎn)生不同程度的測(cè)量誤差，一般為0.002---0.005 mm，導(dǎo)致生產(chǎn)無法進(jìn)行。顯然，數(shù)顯尺測(cè)量誤差大是主要原因。為此，經(jīng)多次求證，我們采用針規(guī)對(duì)數(shù)顯尺進(jìn)行了調(diào)校修正。調(diào)校后的數(shù)顯尺完全符合產(chǎn)品質(zhì)量測(cè)試的要求。
與此同時(shí)，我們?cè)谂c同行和用戶的交流、溝通過程中，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)數(shù)顯尺（國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口）盡管有計(jì)量部門檢定的合格證，其測(cè)量誤差卻超出合格范圍，如不調(diào)校，則無法在生產(chǎn)中使用。而在各計(jì)量商店、商場(chǎng)購(gòu)買數(shù)顯尺時(shí)，用針規(guī)測(cè)試新數(shù)顯尺，不合格率竟達(dá)70%以上。因此，本文就如何判斷、消除數(shù)顯尺測(cè)量誤差的方法與同道進(jìn)行交流。
2、 校核外徑千分尺方法一：針規(guī)法
用針規(guī)檢測(cè)千分尺后，我們發(fā)現(xiàn)：數(shù)顯千分尺的測(cè)量精度應(yīng)0.001 mm，二實(shí)際上多數(shù)數(shù)顯千分尺的測(cè)量誤差超過此標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到0.002---0.005 mm。而普通（無數(shù)顯）外徑千分尺則無此現(xiàn)象。筆者多次用針規(guī)進(jìn)行了驗(yàn)證。現(xiàn)將驗(yàn)證過程陳述如下，供同道參考：
A． 工具：
千分尺專用量塊 規(guī)格： 5 mm 制造廠：成都量具廠
針規(guī) 規(guī)格：0.50 mm （精度為0.001）制造廠：成都量具廠
千分尺座架 制造廠：成都量具廠
B；外徑千分尺規(guī)格；0--25 mm
C：測(cè)試前提：
千分尺、針規(guī)、千分尺專用量塊均經(jīng)計(jì)量部門檢定合格，且已排除干擾因素（如千分尺端面不潔等）
D ；測(cè)試分二組進(jìn)行，a組為數(shù)顯尺，b組為普通外徑千分尺
a組測(cè)試數(shù)據(jù)
<DIV>序號(hào)</DIV> <DIV>數(shù)顯尺產(chǎn)地</DIV> <DIV>測(cè)量塊數(shù)據(jù)</DIV> <DIV>結(jié) 論</DIV> <DIV>測(cè)針規(guī)數(shù)據(jù)</DIV> <DIV>結(jié) 論</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>國(guó) 產(chǎn)</DIV> <DIV>5.000</DIV> <DIV>合 格</DIV> <DIV> 0.497</DIV> <DIV>不合格</DIV> <DIV>10</DIV> <DIV>國(guó) 產(chǎn)</DIV> <DIV>5.000</DIV> <DIV>合 格</DIV> <DIV> 0.494</DIV> <DIV>不合格</DIV>
b組測(cè)試數(shù)據(jù)
序號(hào)
千分尺產(chǎn)地
測(cè)量塊數(shù)據(jù)
結(jié) 論
測(cè)針規(guī)數(shù)據(jù)
結(jié) 論
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
國(guó) 產(chǎn)
5.000
合 格
0.499
合格
10
國(guó) 產(chǎn)
5.000
合 格
0.50
合格
E、測(cè)試數(shù)據(jù)分析；
a組： 10支千分尺測(cè)試千分尺專用量塊，全部合格，這也是計(jì)量部門檢定合格的主要依據(jù)。但是測(cè)試針規(guī)，竟有70%的數(shù)顯尺不合格，這就是當(dāng)供需雙方都使用數(shù)顯千分尺檢驗(yàn)漆包線時(shí)發(fā)生爭(zhēng)議的根本原因。
b組：全部合格。說明普通外徑千分尺無此缺陷，這也是有的漆包線生產(chǎn)廠寧愿選擇容易引起視覺誤差的普通外徑千分尺而舍棄數(shù)顯尺的原因。
用不同的數(shù)顯尺測(cè)同一物體（千分尺專用量塊）能夠顯示同一結(jié)果，而用相同的數(shù)顯尺測(cè)另一個(gè)同一物體（針規(guī)）卻顯示不同的結(jié)果，分析原因，只有一個(gè)解釋：數(shù)顯千分尺存在設(shè)計(jì)上的缺陷，多數(shù)數(shù)顯尺的測(cè)量誤差超出標(biāo)準(zhǔn)范圍。
為什么我們要舍棄千分尺專用量塊檢測(cè)數(shù)顯尺而采用針規(guī)檢測(cè)數(shù)顯尺呢 ？這是因?yàn)獒樢?guī)和漆包線的形狀一致，是圓柱體線條，所以，相對(duì)于平面型的千分尺專用量塊來說，用針規(guī)檢測(cè)千分尺的準(zhǔn)確與否更具有對(duì)比性、合理性。上述二組的測(cè)試數(shù)據(jù)也充分證明了這一電。
因此，過分相信計(jì)量部門的檢定證書，使用了實(shí)際上不合格的千分尺，可能將不合格的漆包線當(dāng)成合格品出廠，將合格的漆包線當(dāng)成不合格品處理，導(dǎo)致嚴(yán)重后果。
對(duì)于不合格的數(shù)顯尺，如果不經(jīng)過進(jìn)一步的微調(diào)處理，則不適宜測(cè)量漆包線。經(jīng)過微調(diào)后的數(shù)顯尺，則完全能夠達(dá)到合格的要求。（微調(diào)方法見附錄一）。
為了驗(yàn)證微調(diào)后的數(shù)顯尺測(cè)量的漆包線外徑和內(nèi)徑是否準(zhǔn)確，我們將檢測(cè)后的同一根漆包線樣品送至深圳市計(jì)量檢測(cè)中心進(jìn)行測(cè)試，檢定證書所列出的測(cè)試結(jié)果和我們的測(cè)試結(jié)果誤差小于0.001mm，說明微調(diào)千分尺的方法是正確的。
為什么分別用千分尺專用量塊和針規(guī)校核千分尺的結(jié)果有如此大的差別呢？筆者多次請(qǐng)教于深圳計(jì)量檢測(cè)中心長(zhǎng)度室和廣州賽寶實(shí)驗(yàn)室，均沒有得到滿意的解釋。這是因?yàn)橛?jì)量檢測(cè)部門測(cè)量千分尺的量具就是千分尺專用量塊，而不是針規(guī)。
實(shí)踐證明，為了保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確，必須定期（根據(jù)使用頻率定為1-3天）用針規(guī)校準(zhǔn)一次千分尺（包括普通外徑千分尺）。因?yàn)榍Х殖哂锌赡茏儎?dòng)（每支尺附有微調(diào)扳手就是證明），而針規(guī)是不會(huì)變動(dòng)的——除非生銹。因此，一旦有輕微的銹斑，針規(guī)應(yīng)立即報(bào)廢。防止生銹的最好方法，就是將針規(guī)保存在防銹油或變壓器油中（尤其是夏天，手上有含鹽分的汗水，會(huì)加快對(duì)針規(guī)的腐蝕）。
3、 校核外徑千分尺方法二：電阻反證法
利用電阻的測(cè)試結(jié)果反推銅線的直徑，從而可以進(jìn)一步驗(yàn)證千分尺是否準(zhǔn)確的方法確往往被忽略。
其實(shí)，電阻值的理論計(jì)算公式本身就與銅的直徑緊密相關(guān)。
應(yīng)用此方法的前提是，銅線的材質(zhì)必須合格。
其步驟如下；（以規(guī)格為0.2 mm漆包線為例）
A． 測(cè)出一米長(zhǎng)度的電阻值Rt = 0.5513Ω（Rt為室溫電阻值）
B． 對(duì)測(cè)出的結(jié)果依據(jù)GB/T 4074.5—99《繞組線試驗(yàn)方法 第五部分 電性能 》第三條給出的公式進(jìn)行溫度系數(shù)修正。
</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℃時(shí)的電阻值。
t ：測(cè)量時(shí)的環(huán)境溫度 ℃
a： 溫度系數(shù) a 20 =3.96×10-3 K-1
現(xiàn)測(cè)出環(huán)境溫度為24℃，則修正后的電阻值
R 20 =Rt/At= 0.5427 （2）
At：根據(jù)（1）式計(jì)算得出的各溫度所對(duì)應(yīng)的電阻溫度系數(shù)，見附錄二。
C、根據(jù)修正后的電阻值R 20 計(jì)算漆包線的直徑。
根據(jù)GB6109.1—90 《漆包圓繞組線 第一部分 一般規(guī)定》附錄A給出的電阻計(jì)算公式，可計(jì)算出規(guī)格為0.20 mm漆包線的直徑：
<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：公式計(jì)算得出的常數(shù)，
d：標(biāo)稱直徑，mm
D、用所測(cè)電阻值計(jì)算出的直徑與千分尺測(cè)出的銅線直徑（漆包線內(nèi)徑）相比較。如千分尺測(cè)得的結(jié)果為0.20mm說明千分尺是準(zhǔn)確的。如測(cè)得的結(jié)果為0.201mm或0.199mm， 則說明有電阻測(cè)量誤差和千分尺本身允許的誤差等因素在內(nèi)，千分尺還是合格的。如測(cè)得的結(jié)果為0.198mm、0.197mm，或0.196mm，說明千分尺誤差太大，不合格。
4、結(jié)束語
漆包線尺寸的檢測(cè)工具有鐳射（紅外線）測(cè)徑儀和外徑千分尺，前者分辨率雖然達(dá)到0.0001 um，但價(jià)格昂貴，且使用時(shí)隨意性不好，因此在大多數(shù)廠家并未得到普遍應(yīng)用。外徑千分尺依然是漆包線生產(chǎn)廠的主要測(cè)量工具。數(shù)顯千分尺雖然直觀、方便，特別適合于被測(cè)對(duì)象量大、快捷的場(chǎng)合，但因?yàn)榇嬖谠O(shè)計(jì)上的缺陷，在很多漆包線生產(chǎn)廠也被列為不好使用的工具。因此對(duì)不合格的數(shù)顯尺進(jìn)行微調(diào)，修正誤差，使之達(dá)到合格要求，是提高產(chǎn)品質(zhì)量所必須進(jìn)行的工作，請(qǐng)校準(zhǔn)千分尺。
［江南狼 在 2007-1-24 16:33:50 編輯過］
QJB --- 2007-04-11 11:36:46
2
許明項(xiàng) --- 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
電纜廠的千分尺的精度能達(dá)到0.001mm就夠了