水平尺的校準

請教各位高手，如果我沒有合適的可調支架來校準水平尺的示值誤差，那么我能否用光學分度頭來校準？如果可行，那么示值誤差如何計算？

根據工作中遇到的實際情況，水平尺絕大部分沒有示值誤差可校準，包括許多標出分度值的。因為水平尺絕大部分只有居于水泡兩側的兩條刻線，有什么示值誤差可校準呢？！如果有示值誤差可校準（也就是有多條刻線的話），卻沒有合適的可調支架來校準水平尺的示值誤差，那么完全可以用分度頭來校準。示值誤差計算應該還是比較簡單的，那就是分度頭讀取值減去水平尺的標稱值（標稱值＝水平尺分度值×相應的刻線數）。

回復 1# nmzzcd


    具體問題具體分析。要看你的光學分度頭的分度值和被檢水平尺的分度值來定。
　　例如根據JJG57分度頭檢定規程規定，分度值10″以上的分度頭示值誤差最大允許值為±20″，折合成線性值是0.10mm/m，分度值為5″和1″的分度頭示值誤差最大允許值為±10″和2″。根據JJF1085水平尺校準規范規定，以長度＞160～250mm，分度值為0.5、1、2 mm/m的水平尺為例，最大允許誤差是0.10mm/m。
　　顯然分度頭的示值誤差和被檢水平尺的示值誤差大小一樣了，還怎么檢定啊。檢定＞160～250mm，分度值10 mm/m的水平尺，其最大允許誤差是0.30mm/m，0.10mm/m是0.30mm/m的1/3，還勉強可以用。但是如果你的分度頭分度值是1″，其示值誤差2″折合成線性值為0.01mm/m，是0.10mm/m和0.30mm/m的1/10以下，用來檢定它應該是綽綽有余了。

在探討問題之前，首先糾正樓主及后面跟帖的（包括本人）一個錯誤的說法，那就是依據JJF1085-2002《水平尺》校準規范只能對水平尺的分度值誤差進行校準（非檢定），所謂水平尺的示值誤差被校準項目是不存在的。我們應該清楚的一點就是水平尺的分度值誤差與不存在的被校準項目示值誤差完全是兩件事情。
      如上面所講，需要將自己在2樓的回復修改如下：根據工作中遇到的實際情況，水平尺絕大部分沒有分度值誤差可校準，包括許多標出分度值的水平尺。因為水平尺絕大部分只有居于水泡兩側的兩條刻線，有什么分度值誤差可校準呢？！如果有分度值誤差可校準（也就是有多條刻線的話），卻沒有合適的可調支架來校準水平尺的分度值誤差，那么完全可以用分度頭來校準。水平尺分度值誤差計算應該還是比較簡單的，那就是分度頭分別旋轉至相應的位置后，水平尺分度值誤差＝1-（ai-ai-1），式中的ai、ai-1為水平尺讀數，格，（紅色字體為下標）。
     樓上有人談到根據JJG57-1999《光學、數顯分度頭》規程的規定，“分度值10″以上的分度頭示值誤差最大允許值為±20″，分度值為5″和1″的分度頭示值誤差最大允許值為±10″和2″”這樣的說法是沒有根據，起碼是不合適的。如果示值誤差是用±來表示的，那就應該是峰峰值，就不應該寫作最大允許值為±20″，而應該寫作不超過±20″，而JJG57規程在分度頭示值誤差技術指標用的是公差帶的概念，也就是分度值10″以上的分度頭示值誤差最大允許值為20″，分度值為5″和1″的分度頭示值誤差最大允許值為10″和2″，這些技術指標均沒有±可言，按照JJG57規程給出的公式δ=（δmax一δmin），則分度頭示值誤差肯定為正值。事情說的羅嗦了些，目的是基礎的東西不要產生誤導。
    樓上有人還談到根據JJF1085-2002《水平尺》校準規范的規定，“以長度＞160～250mm，分度值為0.5、1、2 mm/m的水平尺為例，最大允許誤差是0.10mm/m。分度值10 mm/m的水平尺，其最大允許誤差是0.30mm/m”。上述說法同樣是沒有根據的。首先大家都清楚的一點，水平尺的分度值誤差肯定與其長度沒有什么關系，而只會與水平尺上水準泡的曲率半徑、刻線距離和刻線寬度、寬度差等有關。再者根據JJF1085的規定“水平尺任意一分度值的誤差不大于標稱分度值的20％，也就是講分度值為0.5、1、2 、5和10mm/m的水平尺，其分度值誤差分別為0.1、0.2、0.4、1和2mm/m，所以引用技術指標一要有根據，二要仔細認真。
     從上面談到我們是對水平尺的分度值誤差進行校準（非檢定），所謂水平尺的示值誤差被校準項目是不存在的情況，以及分度頭的示值誤差和水平尺的分度值誤差兩個技術指標來看，除這兩個檢/校項目不同外（不搭界），分度頭的示值誤差是在360°的范圍里，而水平尺的分度值誤差是在一般不會超過60″的范圍里，所以在這里談論1/3～1/10的計量器具選擇原則顯然是非常不靠譜的。
     那么用用光學分度頭校準水平尺的分度值誤差是否可以保證測量結果的不確定度呢？這應該是樓主和大家都關心的事情。但最奇怪的是JJF1085-2002《水平尺》校準規范竟然沒有給出測量結果的不確定度，真無法想象這樣先天性不足的規范如何躲過了修訂國家校準規范必須提供測量結果的不確定度的硬性規定，并經審定被通過和頒發的。
     個人的看法，根據JJF1085規范6.2.6水平尺的分度值誤差用專用校準臺與百分表進行校準，加上后面的圖5和文字描述，以及附錄B中專用校準臺的技術要求（平面度要求），可以說用分度頭校準水平尺的分度值誤差在不確定度方面應該是可以滿足的，甚至在經濟性方面應該是有些“奢侈”的。

1.首先，樓主的問題是什么，樓主問的是“沒有合適的可調支架來校準水平尺的示值誤差”，“能否用光學分度頭來校準”。JJF1085與樓主問題相關的有兩條，一條是4.3 條和6.2.4條“線紋尺的示值誤差”，另一條是4.5條和6.2.6條“水平尺的分度值誤差”。顯然樓主所謂的“水平尺示值誤差”指的是“水平尺的分度值誤差”。
2.應該承認水平尺“絕大部分只有居于水泡兩側的兩條刻線”，不存在多條刻線，也就不存在示值誤差。可是JJF1085的4.3條說分度值誤差是指“水平尺任意一分度值的誤差不大于標稱分度值的20%”，這個“任意一分度值”如何理解？說明仍然存在著兩條刻線以上的水平尺。因此才有分度值誤差的檢定項目。從6.2.4條的計算公式看，分度值誤差Δa等于1－（后一刻線讀數ai－前一刻線讀數a(i-1)），而且水平尺讀數的計量單位是“格”，那個下標i都表明不僅僅是一條刻線。
3.非常誠懇的接受xqbljc老師的批評，我的確太毛糙了。①我把JJF1085表1的平面度要求看成了分度值誤差要求了；②由于上述的錯誤，把水平尺的分度值誤差理解成是平面度按水平尺的工作面長度不同而不同了，實際上分度值誤差就是“不大于標稱分度值的20％”；③分度頭的示值誤差是“正、反方向上最大值與最小值之差”類似于公差帶的概念，不同于卡尺、千分尺等的示值誤差允許正負兩個方向的偏差。再次感謝xqbljc老師的指正，避免了我的這些錯誤給量友們的誤導。
4.我仍然強調的是具體問題具體分析。要看光學分度頭的分度值和被檢水平尺的分度值來確定是否可以用來檢定水平尺。水平尺規格中最小分度值為0.5mm/m，分度值誤差允許值就是0.5×20%＝0.1mm/m，分度值10″的分度頭示值誤差最大允許值為20″，折合成線性值也是0.10mm/m，分度頭的示值誤差和被檢水平尺的分度值誤差允許值大小一樣了，還是不能用來檢定的。
5.其實JJF1085規定的“轉動工作臺”（可調支架）并不難做，一個長1m以上，適當厚度和寬度的鋼板磨一下就行了，百分表和千斤頂應該是隨處可見，實在不行找兩個螺栓螺帽就可以（因為調整幅度并不大）。關鍵是控制兩個千斤頂的中心距離控制在(1000±3)mm或者(500±3)mm，實際上就是兩個支撐點的距離誤差最好控制在不要超過千分之五。

強調如下3點：
     1.根據工作中遇到的實際情況，水平尺絕大部分沒有分度值誤差可校準。包括許多標出分度值的水平尺。因為水平尺絕大部分只有居于水泡兩側的兩條刻線，有什么分度值誤差可校準呢？！當然不排除極少數的個別水平尺有多條刻線，貌似有分度值誤差可校準。也可以講水平尺的分度值誤差不管從使用或校準角度均不是主要項目，水平尺主要是用來檢測水平位置的，真正用來進行小角度測量的應該說并沒有。所以水平尺的主要技術指標或校準項目應該是水平尺的零位誤差。
     2.如果講只有極少數的個別水平尺（水準泡兩側有多條刻線）可能有需要校準的分度值誤差項目，當然根據本人工作中了解到的情況，水平尺水準泡兩側有多條刻線不排除部分數量的被校水平尺刻線是用來裝樣即“裝飾”的，也確實沒有什么實際意義。另外如果講水平尺水平位置的水準泡需要校準分度值誤差，那么鉛垂位置與45°的水準泡是否也需要校準各自的分度值誤差，顯然是把不主要的，絕大部分不存在的東西小題大做了。
     3.用分度頭在0～360°范圍的示值誤差來確定是否可以用來校準范圍一般不超過60″的水平尺的分度值誤差，明顯是不搭界也不合適的事情。另外既然JJF1085-2002《水平尺》校準規范都可以將測量結果的不確定度給以缺失，盡管該規范的最后要求校準證書要給出測量結果的不確定度，但“己所不為”也就不應該苛求他人了。當然我還是認為用分度頭校準水平尺的分度值誤差在測量結果的不確定度方面應該是可以滿足的，甚至在經濟性方面應該是有些“奢侈”的。

回復 6# xqbljc


    　完全同意你強調的三點。但是畢竟還是沒有排除有兩條刻度以上的水平尺，如果有，就存在分度值誤差的校準問題，如果沒有，的確應該建議校準規范的編制人員和審批部門刪除JJF1085中有關分度值誤差的校準要求和校準方法的相關條款，既然水平尺的測量功能這么粗糙，只要保留水平尺的零位誤差就足夠了。
　　另外我還是覺得，對于分度頭的檢定規程規定的示值誤差，并沒有說不超過60″時的示值誤差應該小于檢定規程規定的示值誤差允許值多少多少。不像百分表分別規定了全行程示值誤差，任一轉示值誤差，相鄰示值誤差。在小范圍測量時可以不考慮全行程示值誤差，只要考慮任一轉示值誤差或者相鄰示值誤差就可以了。因此應該理解為分度頭在不超過60″內的示值誤差也允許不超過檢定規程規定的示值誤差允許值。何況不超過60″的示值誤差并沒有經過檢定，我們沒有證據和理由相信60″內的示值誤差就一定比全行程的示值誤差好多少。
　　選擇測量設備（包括選擇計量標準），我也贊同你的關于不能太“奢侈”，要注意經濟性的觀點。但是，是否經濟應該是在保證測量過程的計量要求前提之下，只要確保計量要求，應該是越經濟越好。是否保證了計量要求，是需要拿數據說話的。

水平尺是水平儀嗎？這一問題還真沒有結論性的東西，試著談一下個人意見吧：
      這里談到的水平尺或水平儀，僅指水準泡結構讀數的，因為水平尺或水平儀還有電子的，另外水平儀還有水準泡結構加機械杠桿的（如合像水平儀）。
      水平尺相對水平儀來講應該比較粗糙，主要用來測量建筑或一般設備安裝（如電梯）的水平位置狀況。一般未見到用來進行小角度測量的。 水平尺除可以進行水平位置狀況的測量外，還可以進行鉛垂位置狀況測量，當然水平儀也可以進行一般準確度的垂直度測量。但水平尺還可進行45°位置狀況的測量（相對于水平面），另外水平儀的水準泡都是玻璃經研磨加工而成，而水平尺的水準泡除玻璃經研磨加工而成外，也有塑料直接加工成形的。
     總之，通過前面談到的情況，按計量行業的習慣分類，水平尺不應是水平儀，但它們有許多共同的東西。

謝謝各位高手！

學習了~~~~~~~

回復 13# qc02071402


    水平尺沒有什么顯示裝置，所謂讀數，就是水準泡所處的位置相對于水準泡上的刻線偏離的狀況。后面你提到的什么“一個三角形的支架，中間嵌了個水泡”等等（猜測是圓水準泡），我確實沒有看明白，不好不負責任的亂講一氣，清涼解。

回復 15# qc02071402


    看了你上傳的圖片，終于明白你講的所謂“三角形的支架，中間嵌了個水泡”是什么東西了，這決不是什么水平尺，也不是水平儀，而是主要用于機械、木模加工中角度、長度、高度測量及中心定位的的一個組成部件。它的校準依據是JJF1132-2005《組合式角度尺》校準規范，在JJF1132-2005中的圖1結構示意圖中，可以看出，你上傳的圖片所謂“三角形的支架，中間嵌了個水泡”就是圖中（5）角度尺和（6）水準器，此水準器沒有什么分度值，是測量時做參考用的，所以不需要校準，也不需要去求這個具體的量。
    你上傳的圖片，應該講照相的角度問題，所以有些變形，組合式角度尺中的（5）角度尺與（4）直尺構成90°時，其角度偏差為±8′，（5）角度尺與（4）直尺構成45°時，其角度偏差為±10′。

回復 17# qc02071402


    你上傳圖片的坡度尺，應該是溫州生產的。JJF1110里6.6.1的文字描述，可以說不是很到位，所謂中間刻線實際上并不在水準泡的中間，所以容易引起人們的誤解。但如果你把校準零值誤差的原理搞清楚了，還是能夠看懂規范中的文字描述的。在平板上校準坡度尺的零值誤差，平板就是一個基準平面，坡度尺在平板的同一位置調轉180°，兩位置的讀數分別為坡度尺的零值誤差與平板的水平誤差的疊加，只不過兩位置的零值誤差符號是相反的，所以兩次讀數的差值（抵消平板的水平誤差后）就是坡度尺零值誤差的兩倍，則一半即為坡度尺的零值誤差。這個坡度尺零值誤差的校準與水平尺、水平儀應該是相同也相通的，只不過坡度尺是通過讀數裝置（指示表）讀出，而水平尺、水平儀是通過相對同一側的刻線偏離狀況估讀出來的。
    溫州生產的坡度尺其出廠說明書上描述的非常不清楚，也不知道這樣的產品是如何獲所謂的地方優質產品稱號的。坡度尺指示表上顯示“每格=1/1000”，其單位肯定不會是m，而應該是弧度（rad），只不過弧度的單位可以寫，也可以不寫，所以引起人們的猜疑。既然每格=1/1000（rad），根據換算系數206265，1/1000（rad）=206.265″，也就是相當于200″，另外根據坡度的定義，它應該是一個比值，所以通常1/1000=1mm/m（但mm/m并不是個單位，只是個換算因子1/1000），由于坡度尺的分度值為1/1000（rad）或1mm/m，相當于一般常見水平儀分度值的20～50倍，所以坡度尺是一種比較粗糙的角度計量器具。
    你下面提出關于示值誤差校準的問題，我沒有看明白，但只要把坡度尺的結構原理及分度值搞清楚了，并知道坡度尺兩支腳的距離，那么示值誤差的校準計算是會很容易搞清楚的。這些東西僅僅用初中數學中的“相似三角形對應邊成比例”就可以理解、計算并解決。

回復 8# 玲小妞


    分度值0.5mm/m以上的是水平尺，分度值小于0.5mm/m是水平儀