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技术文章
钢卷尺检定台精度分析研究
2013-02-27
钢卷尺在各种工程建设中使用极为广泛,按国家技术规定,30米和50米的钢卷尺,其尺长误差分别应小于±8 mm和±10 mm。如在制作过程中,对质量控制不严,还要大于上列数值。因此,当用钢卷尺进行较精密的距离丈量时,必须进行尺长检定。
 一、国产钢卷尺的尺长改正值情况
    近年来,我们对341支国产钢卷尺进行室内检定,当用10公斤标准拉力和20。C标准温度的情况下,其尺长改正值如表1。
 2.  水平悬链之差是指水平改正值与悬链改正值之差。
    从表中可以看出:
    1.  在水平丈量的状态下,30米钢卷尺其尺长改正值超过8 mm者约占40%,*大误差可达15mm;50米钢卷尺尺长改正值超过10 mm者占50%以上,*大误差可达25 mm。故在一般情况下,当丈量精度要求1/2000以上者,应进行尺长检定,施以尺长改正。
    2.从30米尺水平与悬链改正值的差值看,除天津雄狮牌由于钢卷尺截面较大,差值达4.7 mm外,其余牌号的钢卷尺其差值一般在3 mm左右,变动不大,这说明钢卷尺质量基本均匀,检定结果较为稳定。该数值可作为检查检定结果是否带有粗差参考数据之一。
二、钢卷尺检定台精度估算
    钢卷尺的检定精度取决于标准尺的检定误差和钢卷尺本身的检定误差。现分别论述如下:
    1.标准尺的检定误差
    24米标准尺是在恒温下采用高精度方法检定.其检定精度在1/300万以上,误差小于o.Ol mm,可忽略不计。但检定钢卷尺时,需要应用30米及6米的标准尺,该两尺的尺长是由24米标准尺测定的,测定的方法是先以24米标准尺测定24米的基距长度,然后用6米标准尺分四段丈量24米的基距,从而求出6米尺的尺长,再以24米及6米标准尺测定30米基距的长度,并以30米标准尺与基距相比,求得30米标准尺的尺长。因此检定6米及30米标准尺存在一
,定误差,其误差来源主要有读数误差,温度误差和拉力误差等。
    (1)检定6米标准尺的误差
    (a)按标准尺读数,其*大读数误差为0.2 mm,以读数中误差为O.l mm计,则10对读数平均值的中误差为±O.l√2/√10 mm,即±o.04 mm。故  用24米标准尺测定24米基距时,如取10对数的平  均值,其读数中误差可认为±0.04 mm。用6米标准  尺丈量24米基距时需分四段丈量,其读数中误差为+0.04√4 mm,即m读一±0.08 mm。
    (b)温度误差
    温度误差包括温度读数误差及在施测过程中由于温度变化对标准尺及检定台的影响。温度读数误差*大不超过0.5。C,至于温度变化的影响,由于检定台位于室内,温度变化较小,从多次观测证明,在三小时内,其温度差*大约为±0.5。C。因瓦尺的膨胀系数较小,其影响可忽略不计,、至于对检定台的影响,我们根据几年来观测资料,求得30米混凝土检定台的膨胀值为0.102 mm/i'C(见附录)。如以温度中误差为0.30C,基距长以24米计,则对基距的影响为:m1-o .102×0.3×30 -±0.02 mm
    (c)拉力误差
  拉力误差包括由于纬度不同引起重力变化的误差,以北京和武汉的纬差计算,其误差约为0. 004mm,可忽略不计。其次是由于滑轮摩擦等因素的影响引起拉力的变化,设其误差为重锤10公斤之100,即O.l公斤。
、结  语  
 1、从表2数据看出,虽然实测精度未包括标准尺的检定误差,但一般比理论估算的精度为高。因此对30米及50米的钢卷尺在室内检定的情况下,其检定精度分别为l/ 10 万及1/ 12 万是可以保证的。一般还可高于此精度。
2、影响钢卷尺检定精度的主要因素有钢卷尺的刻划误差, 读数误差, 温度误差以及标准尺的检定误差等。其中钢卷尺的刻划误差影响较大, 要进一步提  高检定精度,建议采取下列一些措施:
    (1)有条件时可对钢卷尺两端处的刻划误差进行测定,对于误差较大的钢卷尺应降级使用。如表2中的3号30米钢卷尺,由于刻划误差明显地较大,且该尺检定过程中经野外几次使用,故其检定精度较低。其次在检定时应移动尺子在不同厘米及毫米刻划处读数取其平均值,以削弱刻划误差的影响。
    (2)钢卷尺在制造时,其刻划母尺一般是一米长。因此整米刻划处往往存在接头误差。我们对扬州生产的四支钢卷尺在显微镜下测定14处的接头误差取其平均值为0.06毫米,但个别整米刻划处其接头误差可达0.2 mm。如表2中1号30米钢卷尺,79年1月13日的检定结果,出现*小改正值为-1.79 mm.这是由于该次检定是在30米内读数,而其余均为30米外读数或内外读数取平均值故较大。后用显微镜测定该尺在30米处的接头误差为0.15毫米。这说明受接头误差影响较大。相反,对于4号30米尺,因为该尺30米外无刻划,检定时全属30米内读数,其检定精度相应地较高(1117.6万)。因此在钢尺检定时,应注意尺子的接头误差,对于30米的钢卷尺,检定和使用时*好均用30米内读数。对于50米钢卷尺,在中间加托桩处,采用25米内或外读数,检定与使用时应取得一致。
    (3)众所周知,温度对钢卷尺的影响固然较大,但对检定台的影响也不能忽视。我们经过几年来的观测。发现混凝土的检定台及观测标志墩受温度影响是比较明显的(见附录),故在室内检定时t应关好门窗,减少温度变化,从测定基距长度检定钢尺的完成时间,尽可能在2~3小时内完成,当温度变化较大时,应用标准尺重新测定基距的长度。此外为了使钢卷尺适应检定室的温度,应提前半小时把钢卷尺放在检定台上,有条件时,尽可能采用点温计等措施直接测量钢卷尺本身的温度。
    3.  为了检查和防止粗差,每次检定时要校核基距长度的变化是否与温度变化相适应。此外,应备有1~2支校核尺,每次检定时校核尺与被检定的钢卷尺一同检定。实践证明,采取这些措施,能较有效地防止和及时发现一些异常情况:保证检定精。
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