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計(jì)量論壇

標(biāo)題: 中國計(jì)量院建立測量長度實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器線膨脹系數(shù) [打印本頁]

作者: 兌水 時(shí)間: 2009-12-24 08:54
標(biāo)題: 中國計(jì)量院建立測量長度實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器線膨脹系數(shù)
在我國，為了保證長度量值的統(tǒng)一，通過長度計(jì)量器具檢定系統(tǒng)，將保存在中國計(jì)量院的國家長度標(biāo)準(zhǔn)量值傳遞到全國的各個(gè)角落。這個(gè)傳遞過程的實(shí)物介質(zhì)主要是量塊、金屬線紋尺或玻璃線紋尺等實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器，而這些實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器所使用的原材料，其尺寸是隨著溫度的變化而變化的，會影響長度量值在全國的傳遞精度，因此準(zhǔn)確掌握材料線膨脹系數(shù)對我國長度量值的統(tǒng)一和準(zhǔn)確是十分重要的。
建立我國標(biāo)準(zhǔn)器的材料線膨脹系數(shù)測量系統(tǒng)并統(tǒng)一全國的量值，這是一個(gè)全新而且異常緊迫的任務(wù)。2006年，蘇永昌所在的中國計(jì)量院長度計(jì)量科學(xué)與精密機(jī)械測量技術(shù)研究所開始了研究，申請了“測量長度實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器線膨脹系數(shù)的國家標(biāo)準(zhǔn)裝置”課題，該課題作為“長度計(jì)量基標(biāo)準(zhǔn)的完善和共享”的子課題被列入該院科技平臺項(xiàng)目。
這套歷經(jīng)3年研制成功的裝置是由控溫保溫系統(tǒng)、溫度測量系統(tǒng)、PTF修正系統(tǒng)和激光干涉測量系統(tǒng)四部分組成，可以測量長度為50毫米～1000毫米的材料。
據(jù)介紹，裝置的工作原理是將被測件放在一個(gè)類似于大冰柜的保溫箱內(nèi)，保溫箱里安裝了參考鏡和反射鏡。被測件被置于平面參考鏡和平面反射鏡之間，左邊的參考鏡是固定的，右邊的測量鏡可以在水平方向自由平行移動。在測量過程中，專用的機(jī)械結(jié)構(gòu)使被測件與兩個(gè)平面鏡保持接觸狀態(tài)，溫度控制系統(tǒng)改變保溫箱內(nèi)的溫度，當(dāng)被測件的長度隨溫度變化而變化時(shí)，參考鏡與測量鏡之間的距離也隨之變化，激光干涉儀測量兩個(gè)平面鏡之間的距離，從而達(dá)到測量被測件長度變化的目的。
蘇永昌介紹，裝置采用了獨(dú)創(chuàng)的熱平衡激光干涉測長系統(tǒng)來測量被測物體的長度。該激光干涉測長系統(tǒng)保證了在溫度變化的過程中，裝置內(nèi)的其他物件不會受溫度變化的影響，從而確保被測物體長度測量的準(zhǔn)確。“這也是系統(tǒng)最大的創(chuàng)新點(diǎn)，這種方法也得到了國際同行的認(rèn)可，并且優(yōu)于很多其他國家的設(shè)計(jì)方案。”另外，自行構(gòu)造的自動溫度變化系統(tǒng)和自動溫度測量系統(tǒng)也大大提高了裝置的測量準(zhǔn)確度。目前，系統(tǒng)的不確定度達(dá)到了3.4×10-9K-1（k=2），是我國最高水平的線膨脹測量裝置，在世界上也處于先進(jìn)水平。
12月17日，在中國計(jì)量院組織召開的成果鑒定會上，專家認(rèn)為該課題研制的裝置“為材料線膨脹系數(shù)這個(gè)工程物理參數(shù)的量值溯源提供了技術(shù)和物質(zhì)保障，對提高我國長度基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)器的檢定精度有重要意義，對推動機(jī)械和材料科學(xué)的發(fā)展有輔助支撐作用，該裝置為參加相關(guān)參數(shù)國際比對提供了技術(shù)和物質(zhì)保障。”鑒定委員會認(rèn)為裝置性能穩(wěn)定，所達(dá)到的測量范圍和測量不確定度指標(biāo)已經(jīng)處于國際先進(jìn)水平。
“我們已經(jīng)為成都量具刃具廠等企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)器提供了校準(zhǔn)測量，下一步，我們將與相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)合作，對不同的材料進(jìn)行測量，并為其重新賦值，再逐級往下傳遞，這樣就可以實(shí)現(xiàn)我國材料線膨脹系數(shù)量值的統(tǒng)一。”蘇永昌說。

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