JJG30-2012《通用卡尺》檢定規程解讀

作者：常青
單位：工業和信息化部電子五所賽寶計量檢測中心
簡介：JJG30-2012《通用卡尺》檢定規程解讀

　　這份資料寫得非常好，很有學習價值，這份資料出自JJG30-2012主要執筆人常青老師之手，應該是最具權威的資料了。但是有一條我還是不敢茍同，提出來與常青老師和量友們商榷。
　　資料中的“三、規程執行中應注意的問題”第3條“最大允許誤差的確定”說：“示值最大允許誤差的要求是分段的，并不是如壓力表類的一些計量器具以量程的上限確定示值最大允許誤差（引用誤差形式）”。我認為存在問題比較大，理由如下：
　　第一，嚴重違背了“測量范圍”和“測量范圍上限”的定義
　　不同擋位可以有不同測量范圍和測量范圍上限，一個測量設備如果不存在類似于萬用表的不同擋位的分檔機構，就只能有一個測量范圍和一個測量范圍上限，卡尺不存在分檔機構，測量范圍只有一個，測量上限也只能有一個（即測量范圍的最大值）。資料中說的“‘測量范圍上限’是卡尺在測量中的相應示值限制范圍”說不通，計量術語中本身就沒有“相應示值限制范圍”之說，“相應示值限制范圍”不能用來解釋“測量范圍上限”，測量范圍上限只能用測量范圍內的最大值來解釋。
　　一把測量范圍(0～500)mm的卡尺突然間有了70mm、200mm、300mm、500mm等四種不同的測量范圍上限，實在令人難以理解。這種理由如果推而廣之，一把卡尺豈不是可以存在無窮多個測量范圍，任意一個測量點都可以是某個尺寸段的上限，這樣還怎么談論一把卡尺的測量范圍到底是多少？
　　2002版卡尺規程的示值允差是按“測量范圍”>150一200；>300~500；……給出的。顯然測量范圍>150一200；>300~500；……的卡尺不存在，只存在測量范圍0～200；0~500；……的卡尺。2012版改為按“測量范圍上限”給出示值允差糾正了原檢定規程的錯誤，應該說是正確之舉。
　　使用了“測量范圍上限”來給出示值允差大小，一把卡尺只有一個測量范圍，也只能有一個測量范圍上限，只能有一個示值誤差允許值，不存在分段的示值允差。如果示值誤差隨著被測尺寸的增大而增大，卡尺規程修訂小組認為真的需要分段給出示值允差，那就不如給出相對誤差了，用絕對誤差值與測量長度相除的百分比或±(a+bx)的形式給出示值允差更為恰當。
　　第二，與卡尺示值誤差受檢點的選擇原則嚴重背離
　　JJG30-2012的6.3.12.1條規定對于測量范圍大于300mm的卡尺需要均勻分布六點檢定示值誤差，規程規定適用于測量范圍上限可達2000mm，除以6得到的值將大于330mm。如果卡尺按尺寸分段要求示值允差，那么按表6規定的“分段”(0～70)mm、(70～200)mm、(200～300)mm的三個尺寸段要不要檢定示值誤差？如果不檢，大卡尺是否意味著測量上限達500mm及以上至2000mm的卡尺都應該規定不要求檢小尺寸段的示值誤差？如果要檢，大卡尺的受檢點數量該如何辦？測量上限達500mm的卡尺受檢點是否應規定均勻分布7點，測量上限達1000mm的卡尺受檢點是否要規定均勻分布15點，測量上限達2000mm的卡尺是否要規定均勻分布30點？否則檢定結果如何覆蓋小尺寸段示值誤差，特別是70mm以內尺寸的示值誤差？這將導致受檢點數量的選擇原則必須修改為：對于測量范圍在300m m內的卡尺，不少于均勻分布3點，……對于測量范圍大于300mm的卡尺，不少于均勻分布6點，測量范圍上限除以受檢點總數的值應不大于70mm。
　　第三，JJG30-2012推薦的300mm和500mm卡尺受檢點自己就否定了示值允差分段給出之說
　　再看300mm卡尺，受檢點101.30mm、201.60mm、291.90mm是JJG30-2012的6.3.12.1條自己推薦的。人們不禁要問101.30mm受檢點的示值允差應該是多少？如果按資料的理解，表6規定為±0.03mm，假設檢定后就是+0.030mm，可是70mm以內并沒有推薦設置受檢點，長期以來難道說有哪個檢定員檢定過70mm以內的示值誤差嗎，0～70mm尺寸段的示值誤差難道不用檢定就可以保證一定會在±0.02mm以內嗎？因此這勢必造成JJG30-2012自己推薦的300mm卡尺受檢點是個錯誤，規定了尺寸段測量范圍上限70mm示值允差不超過±0.02mm，自己卻又推薦這個尺寸段的示值誤差可以不檢定，豈不是出現了自己的做法否定自己的規定的結局？JJG30-2012推薦的500mm卡尺受檢點也是同樣錯誤。

呵呵，我本來想來上傳這篇文章的，結果你先傳上了。之前發帖跟量友們討論過通用卡尺最大允差的理解問題，現在起草人給以了解答，大家可以再學習一下。

　　關于測量范圍，我不知道大家在計量器具管理臺賬和卡尺檢定合格證上是如何填寫的。例如一把0～300mm的卡尺測量范圍怎么填寫？測量范圍填寫0～300mm，還是填寫0～70mm，70～200mm，200～300mm三個測量范圍？如果是測量范圍填寫0～300mm，那么測量范圍上限應該是300mm一個，還是應該是70mm、200mm和300mm三個測量范圍上限，只有一個完整的測量范圍總不會出現三個“上限”吧？如果一個儀器有換檔機構，比如萬用表有100格，電阻有×0.1，×1，×10三檔，其測量范圍可以說有三個，測量范圍上限分別是10Ω、100Ω、1kΩ，可是卡尺沒有測量范圍的分檔機構，只有一個擋位。

　　第四，違背了GB/T21389-2008的原意
　　解讀資料多處提及本次修訂參照了GB/T21389-2008《游標、帶表和數顯卡尺》國家標準（以下簡稱“標準”），我認為這是修訂小組一項非常正確的決策，這在協調國家測量設備的產品標準與國家計量技術法規的一致性方面邁出了令人鼓舞的一步。解讀資料說“在示值最大允許誤差的控制方面，根據……GB/T21389-2008的技術要求， 最大允許誤差按照不同分度值(分辨力)以公式計算后圓整的方式給出”這也是正確的做法。但是，我認為以尺寸分段給出示值誤差允許值的解讀卻違背了國家標準的原意。
　　標準的表12也是按“測量范圍上限”給出示值誤差最大允許值計算公式的。測量范圍上限與規程測量范圍上限有關的有70、150、200、300、500、1000、1500、2000，而這些“測量范圍上限”和標準的4.3.5條卡尺“測量范圍”的推薦值完全一一對應，該條規定的卡尺測量范圍推薦值分別是：0～70、0～150、0～200、0～300、0～500、0～1000、0～1500、0～2000。以測量范圍0～300的卡尺為例，可見其測量范圍上限就是300mm，而不是測量范圍上限分別有70、150、200、300四個。解讀資料把測量范圍上限解讀成是對卡尺進行尺寸分段違背了國家標準的原意。
　　以分度值0.02mm的卡尺為例示值誤差計算公式，標準對測量范圍上限≤1000mm的是：±(20+0.05L)μm；測量范圍上限為1500mm和2000mm的是：±(20+0.06L)μm；式中L為測量范圍上限值。因為測量范圍0～150mm的卡尺測量范圍上限是150mm，代入公式±(20+0.05L)μm＝±(20+0.05×150)μm＝±0.0275≈±0.03mm，和測量范圍0～200mm的卡尺計算結果相同，我認為檢定規程省略了測量范圍上限150mm卡尺示值誤差允許值規定，也是可取的，并不是說測量范圍0～150mm的卡尺被淘汰了，這種規格仍然是當前使用最為廣泛，使用量最多的卡尺。
　　如果國家標準規定示值誤差允許值計算公式中的L不是測量范圍上限，而是測得值，我認為解讀資料的分段給出示值誤差允許值的解釋可認為是正確的。以300mm的卡尺為例，可以用其測得300mm以下的任意值。把不同的測得值代入公式可得如下結果：
　　當測得值70mm和100mm以下時允差為±0.02mm；當測得值100mm、150mm或200mm時允差為±0.03mm；當測得值250mm或300mm時允差為±0.04mm。
　　遺憾的是，國家標準規定示值誤差允許值計算公式中L并不是測得值，而是卡尺測量范圍的上限值，是卡尺測量范圍中的最大值，一件卡尺只有一個測量范圍，也只有一個測量范圍上限值，所以說解讀資料關于對卡尺示值誤差允許值按尺寸段分別給出的解讀是違背國家標準的規定的。

當測得值70mm和100mm以下時允差為±0.02mm；當測得值100mm、150mm或200mm時允差為±0.03mm；當測得值250mm或300mm時允差為±0.04mm

允許誤差怎么可以有±0.03mm呢，那一般的游標卡尺，其分度值是0.02mm，你在100mm，150mm或200mm怎么去讀到±0.03mm的誤差呢， 卡尺即不符合阿貝原則，也不能估讀。數顯卡尺在那個范圍還才可以讀出±0.03mm的誤差呀

我覺得尺子一類的長度量具都是累計誤差得到的允許誤差，受工藝和其它因素影響，各家的尺子在一段長度上累積誤差會不一樣，再加上檢定時受量塊組合等標準器因素加入，所以：JJG30-2012《通用卡尺》檢定規程可能是考慮這些因素吧。淺薄談談，大家可以來討論。

回復 7# 趙盼CCIC

　　尺寸分段測量的確存在各段尺寸測量誤差的累計效應，可是用卡尺測量不操作分段測量，而是直接的絕對測量，測量的是一個尺寸段的整個尺寸，只產生一次測量誤差。
　　關鍵是這個解讀對“測量范圍”和“測量范圍上限”的解釋不正確，新規程推薦的測量范圍0～300mm和0～500mm的卡尺受檢點就沒有按分段要求的示值誤差允許值檢測小尺寸段，GB/T21389-2008推薦的大卡尺受檢點全部是6個受檢點均勻分布，并不包括小尺寸段的受檢點，說明卡尺產品標準也是反對分段給出示值誤差允許值的，都是按卡尺的“測量范圍上限”給出，一把卡尺不可能有若干個測量范圍，只能有一個測量范圍，也就只能有一個測量范圍的上限。如果按解讀的說法，最起碼新規程也是用錯了術語“測量范圍上限”。

“測量范圍”和“測量范圍上限”
個人認為測量范圍是整個范圍，而測量范圍上限是相對于整個范圍的某一段測量上限能力，而超出這個上限限進入另個段的上限。
而對于新規程推薦的測量范圍0～300mm和0～500mm的卡尺受檢點就沒有按分段要求的示值誤差允許值檢測小尺寸段，我認為沒此必要，因為從允許誤差來說，300mm及500mm的受檢點允許誤差均大于0-70mm段，如你想用0-70mm準確度高的段，你應選擇小范圍卡尺。如500mm,1000mm卡尺你去測量70mm以下的操作上存在困難。

汗顏?。∥揖褪莵韺W習的！

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回復 9# yanxunxiong

　　1.非常贊成你說的“用0-70mm準確度高的段，你應選擇小范圍卡尺。如500mm,1000mm卡尺你去測量70mm以下的操作上存在困難”的觀點，因此我們不能使用大卡尺去檢測小尺寸，所以對于大卡尺也就沒必要規定進行小尺寸段的示值誤差檢定。這樣我們可以進一步思考，對大卡尺還有必要分段規定小尺寸段的示值誤差允許值嗎？將新規程示值誤差允許值解讀為是分尺寸段給出正確嗎？或者說對大卡尺分尺寸段給出示值誤差允許值有必要嗎？如果解讀為是分尺寸段給出，那么大卡尺的小尺寸段示值誤差就必須檢定，用2000mm甚至4000mm大卡尺檢測70mm以下甚至10mm尺寸都應該是正確無誤的，沒有風險的。
　　2.我也非常贊成你說的對于一把卡尺，其“測量范圍是整個范圍”的觀點。那么“測量范圍上限”是不是應該為“整個范圍”的最大值？測量范圍是一個，測量范圍的上限卻不是整個測量范圍的最大值，變成了“某一段測量上限”豈不令人驚訝。我們也可以進一步思考一下，一把卡尺的測量范圍到底是一個還是隨意可以說多少個？既然可以把0～300mm的卡尺說成測量范圍上限可以是70、200、300，那是不是也可以說它的測量范圍上限可以是50、100、150、200、250、300，甚至可以說一把卡尺有無窮多個測量范圍，無窮多個測量范圍上限呢？如果是這樣的話，新規程按測量范圍上限規定的示值誤差允許值是不是也太少了吧，測量范圍上限600、700、800、900、……要不要規定？

有的大卡尺主尺是從1000mm才有刻線的，那么1000mm以內的尺寸怎樣分布測量點、又怎樣測量呢？

回復 13# liujiali

　　問得非常好！這是把卡尺新規程的示值允許誤差解讀為按尺寸段給出的又一個否定性證據。這說明了大卡尺的小尺寸段的示值誤差不做特殊要求或者各尺寸段的示值誤差都是統一的一個要求，即無論一把卡尺的哪個尺寸段，其示值允差都是按照最大可測量值（測量范圍上限）所要求的示值允差來要求。

受益匪淺，學起來

回復 12# 規矩灣錦苑


    "如果解讀為是分尺寸段給出，那么大卡尺的小尺寸段示值誤差就必須檢定，用2000mm甚至4000mm大卡尺檢測70mm以下甚至10mm尺寸都應該是正確無誤的，沒有風險的。"
    樓主，估計就是為了上述目的，才說一把卡尺有無窮個測量范圍上限的，呵呵。我認為一把卡尺一個測量范圍上限符合實際要求。

回復 16# 老是

　　是的，卡尺和萬用表不一樣，萬用表有測量范圍的分檔機構，通過換檔旋鈕可以有不同的測量范圍。而一把卡尺沒有測量范圍的換檔機構，無論多大的卡尺，測量范圍只能有一個，測量范圍的上限也只能有一個。一把卡尺如果可以按尺寸段分成不同的測量范圍，那么這把卡尺也就變成了具有許許多多測量范圍的卡尺了，這完全與測量范圍的定義相悖。

我覺得新規程對示值誤差的要求不太合理

公司剛準備建立這個內校，完全不懂

還好有這個規程的解讀文章出來，要不我還真的誤會了寫規程的人腦袋進水，在此向規程編寫者為以前的誤會致歉！
示值誤差按分段進行要求，這是正確應該的。版主說的內容，其實也有道理，不過呢，我要從另外一個角度來分析這些問題。
首先要明確一點，卡尺的使用是在什么樣的一種需求場合。在二十多年前，我國的機械加工行業總體精度差，多數零件加工能夠做到二三十個微米的精度已經算不錯的了，因此卡尺就被定義成精密量具，但是即使如此，實際生產中如果某個尺寸標稱的公差為0.02mm或者0.03mm，也沒有人會用卡尺來進行最終的尺寸核定，要么使用千分尺，要么使用指示表比較測量，又或者使用顯微鏡測長儀一類的測量設備。如今的機械加工很多關鍵尺寸的誤差控制范圍往往已經到達微米級別，現在卡尺已經完全被降級為工具，而不能成為符合現代要求的量具定義?？ǔ呤褂没旧隙际窃诖旨庸さ膱龊?，實際來說討論一把卡尺的誤差多0.01mm或者少0.01mm根本就沒有實際意義。關于這一點這篇文章里面其實也提到了：卡尺是沒有測量力控制的計量器具，同一操作者/不同操作者實際檢測同一量值會有0.01~0.02mm的示值變化。其實作者描述的還是在檢測室環境，用卡尺測量量塊這種標準形狀被測量物件的情況，而實際生產中粗加工品被測量位置的平面度、平行度往往是很不理想的，真正現場使用的測量不確定度會變得更大，甚至會出現測量結果的重復變化量比卡尺允許的誤差還要大的情況。因此沒有必要太過于追究卡尺本身誤差是否多了或者少了那么0.01mm的事情。但是，從另外一個角度來看，對卡尺量具的誤差不控制這也是完全錯誤的?，F在的中國基本上找不出沒有外壓力也能主動對產品進行精益求精要求的企業，無限制的放任只能讓這個行業迅速滅亡，也是對社會的不負責任——很多卡尺使用者并不了解卡尺，因此需要有計量檢測機構進行卡尺的校驗檢測。
寫規程的人，我認為他是非常為難的。一方面要顧及產品質量控制的程度要能夠滿足使用的要求，另外一方面又要顧及生產廠家的實際情況，不能給生產企業太多的不合理束縛，如果再有良心，還得要考慮中國工業的將來到底朝什么方向發展，為這個國家負責。
因此，關于版主提出的問題：如果示值要求是分段的，那么每段也應該檢測均勻分布的三點，而不是按測量上限檢測均勻分布的三點（五點）。沒有錯，嚴格來說的確如此，而我更進一步認為，真正嚴格的話，均勻分布三點不夠，最好是均勻分布的三十點才合適。因為在量具廠做了許久的成品檢驗，我發現了有即使121.8mm誤差合格但是150mm誤差不合格的情況，為此量具廠對于150mm規格的卡尺檢驗是受檢10 20  41.2  81.5  121.8  150mm這些點，針對有些客戶還需要增加100mm這個受檢點。但是如果規程真的將受檢點設置成那么多，我想來這個論壇的同志們估計要暴動的。特別是規格大于300mm的，那樣受檢點被成倍增加，結果就是檢測效率太過于低下。
如何兼顧產品的質量和檢測效率，這是有學問的，要選擇好均衡點，我認為現在的規程要求的受檢點選擇原則比較合理——對于游標、帶表卡尺來說。而針對數顯卡尺增加了細分檢測的要求，也能夠達到控制產品質量的目的。
選擇使用測量范圍上限大的卡尺，多數情況都是測量大尺寸的工件，而小尺寸工件往往也是選擇小測量范圍的卡尺。但是不能因為這個現狀就走兩個極端：要么就按最大測量的上限設定卡尺允許的允許誤差，要么就要求卡尺的每個分段詳細進行檢測。既要對卡尺的精度進行合理的控制——但是不能控制過頭，又要兼顧檢測的效率，我想這就是規程里面受檢點的選擇與誤差控制要求的綜合體現。

其實我想這個規程里面存在的問題，應該是新增加的數顯卡尺檢測細分這個部分。1-5mm這5個檢測點其實并不能完全反映真正的細分問題。實際檢測過程中，我一般要檢細分是檢測如下受檢點：1  1.1  1.2~1.9 ，2，2.5，3，3.5~5.5，如此檢測點比較而言夠細密了吧，但是實際上還是發現過這種情況：按照這種方法檢測細分合格的產品，實際上還是有真實上不合格的，例如，1.1和1.2誤差0，但是1.15居然有誤差達到0.02mm的。當然這是少數情況。
細分檢測到底是為了個什么目的呢？其實細分檢測的目的是保證在全程測量范圍內的所有檢測點（不是單指規程的那幾個檢測點）示值也能落在允許范圍內。例如上述1.15mm細分誤差為+0.02mm，按照5.08mm周期計算，50.8+1.15=51.95就是十個周期后其對應點，假如定柵生產的到50mm累積誤差也是+0.02mm，那么51.95mm處的誤差就累積到+0.04mm了，但是實際上這個受檢點我們是沒有機會檢測到的，即使假設我們檢測了51.9mm和52mm，誤差也只是+0.02mm（不考慮尺身彎曲等等其它因素），可以判定產品合格。然而實際上在細分誤差大的那些具體點的周期上往往是不合格的，只是我們沒有檢測到而已。
真正要讓細分檢測有意義，細分誤差的要求就必須盡可能小，誤差絕對值不能大于0.01mm，最好是零誤差，另外受檢點要盡可能細密。
如此一來，又回到剛才說過的問題：如何均衡質量與效率的事情。這個問題很頭疼的。
總結而言，我認為現在規程提出細分檢測是一種進步，但是進步不夠徹底，不過又沒有辦法，只能要求到這個程度而已——至少目前是這樣。

被這個規程解讀搞糊涂了。且不說卡尺允差應不應該分段，單從規程描述上來理解，02版規程示值允差按分段要求，新12版規程示值允差僅與測量范圍上限有關，每把卡尺只有一個測量范圍上限(關于這一點，非常同意規矩灣老師的觀點），也就是允差只有一個。我們也一直按規程要求是這么做的，和我們省計量院卡尺檢定證書進行比較過，他們也是這樣理解的?，F在來了這么一個解讀，與規程描述并不相符，現在不知如何是好。

　　xhxlplp 量友在20樓和21樓的帖子是真正花費了心血的，是實實在在的。
　　1.我贊成xhxlplp 關于在人類科技發展的新階段情況下，卡尺因為其測量力控制機構不足、違背阿貝原則、游標放大原理不能把誤差值放大更多倍等，限制了其準確度的進一步提高，已經降格為“粗加工的場合”使用的測量設備。
　　2.贊成xhxlplp 關于檢定規程的制定既要考慮使用者的要求，也要考慮生產者的難處，還要考慮檢定人員的工作量和工作效率，更應該考慮國家工業發展，兼顧國家利益。因此檢定規程的制定者的確是非?！盀殡y”的，他們的確不易。
　　3.卡尺按卡尺的測量范圍上限給出示值誤差允許值，這是卡尺規程的一個進步。按測量范圍上限規定受檢點，受檢點個數按均勻分布3和6點是可以滿足質量控制要求的。但如果解讀為按“尺寸分段”的所謂“測量范圍”（我多次說過這是偏離定義的不科學的測量范圍說法）給出示值允差，檢定規程規定按均勻分布3和6點確定卡尺受檢點本身就是個嚴重紕漏，正如xhxlplp 所說，應規定均勻分布30點甚至更多的受檢點?！笆軝z點被成倍增加，結果就是檢測效率太過于低下”，“這個論壇的同志們估計要暴動的”。
　　4.按卡尺的測量范圍的上限規定示值允差，每一個卡尺的測量范圍上限是唯一的，每一把卡尺的示值允差也只能是唯一的。因此，必須在宣貫中向卡尺使用者灌輸選擇測量范圍上限大的卡尺測量大尺寸工件，而小尺寸工件必須選擇小測量范圍的卡尺。這和壓力表等其它測量設備的選擇原則完全相同，選擇小量程的低精度壓力表遠比選擇大量程的高精度壓力表測量準確度高，這是測量人員的常識。
　　5.關于細分誤差檢定項目的增加，我認為也是一個進步。測量設備的所有與出具測量數據有關的零件及其組合都應該規定檢定項目，這可以用測長機的檢定作比喻?？ǔ叩淖x數零部件有主尺、游標尺、光柵尺，測長機的讀數零部件有分米刻度尺、毫米刻度尺、微米刻度尺。按測量上限均勻分布的受檢點的大尺寸是檢定主尺刻度誤差，相當于測長機導軌上的分米刻度尺示值誤差檢定；如0.2、0.5、0.8的尾數是檢定游標刻度尺誤差，相當于測長機毫米刻線尺示值誤差的檢定；細分誤差則是檢定光柵柵距的誤差，相當于測長機微米刻度尺的示值誤差。

昨天聽幾個朋友說，最近這個規程很多計量所理解錯誤，說一份規程，同一把卡尺有判合格有判不合格的，而且都是當地的市和省所

　　大測量范圍的卡尺，在小尺寸段里的示值誤差按小“測量范圍的上限”規定的允差要求，很難是合格的。
　　以1500mm的卡尺按分段的所謂測量范圍上限解讀，測量上限為75mm、200mm、300mm、500mm、1000mm、1500mm，示值允差分別為0.02、0.03、0.04、0.05、0.07、0.11，而6個受檢點大約的尺寸為250、500、750、1000、1250、1490。
　　首先，測量上限75和200內的示值誤差就沒有受檢點而沒有檢定，而只檢定到了測量上限為300及其以上的示值誤差，檢定規程規定的受檢點就出現了問題。
　　第二，同一把量具示值允差要求的跨距為0.04到0.11，將近兩倍半，如果算上74mm以內的允差0.02，跨距達５倍半。因此把測量范圍的上限解讀為分段有不同的測量上限，從這點上說也是令人費解的，是不科學的。
　　第三，不同的解讀勢必引起業界同行有不同的理解，勢必造成同一把卡尺有判合格有判不合格。如果解讀為一把卡尺只有一個測量范圍（這是符合測量范圍定義的），因此只有一個測量范圍上限，也就只有一個允差要求，即0.11mm的要求，對同一把卡尺也就不會有人說合格，有人說不合格了。