JJG 146-2003 量块检定规程.pdf

1、ETZTU 中华人民共和国国家计量检定规程J.JG 146一剑)()3量块Gauge Block 2003 - 09 -23发布2004 - 03 -23实施国家质量监督检验检疫总局发布JJG 146-2003 量块检定规程Verification Regulation of Gauge Block .o.o.o.c.o.o.o.o.o.o.o.飞;JJG146-2例3:; 代替肌146一1朔: ;nG-1993; 本规程经国家质量监督检验检疫总局于2003年09月23日批准，并自2004年03月23日起施行。归口单位:全国几何量长度计量技术委员会起草单位:中国计量科学研究院参加起草单位:中国

2、测试技术研究院威海市计量所本规程委托全国几何量长度计量技术委员会负责解释JJG 146-2003 本规程主要起草人:王雁(中国计量科学研究院)刘香斌(中国计量科学研究院)党爱华(中国计量科学研究院)吴月艳(中国计量科学研究院)参加起草人:黄晓荣(中国测试技术研究院)唐渝萍(中国测试技术研究院)刘莉平(威海市计量所)JJG 146-2003 目录l 范围(1 ) 2 引用文献(川3 术语(1 ) 3.1 量块(1 ) 3.2 量块的长度l(1 ) 3.3 量块的中心长度L( 1 ) 3 .4 量块的标称长度l( 1 ) 3.5 任意点的量块长度偏差e(1 ) 3.6 量块的长度变动量u(1 )

3、3.7 量块测量面的平面度fd( 1 ) 3.8 研合性(2 ) 4 概述(2 ) 5 计量性能要求(3 ) 5.1 截面尺寸和连接孔(3 ) 5.2 侧面的平面度、侧面对测量面和侧面之间垂直度、平行度和倒棱(3 ) 5.3 表面粗糙度(5 ) 5 .4 测量面的平面度(5 ) 5.5 测量面的研合性(5 ) 5.6 测量面的硬度(5 ) 5.7 量块的长度和长度变动量(5 ) 5.8 长度稳定度(7 ) 5.9 线膨胀系数(8 ) 5.10 弹性模数和密度(8 ) 6 通用技术要求(8 ) 7 计量器具控制(们7.1 检定条件(们7.2检定项目(9 ) 7.3 检定方法(9 ) 7.4 检定

4、结果的处理(16)7.5 检定周期(17)附录A几个主要参数的计算公式(18)附录B量块长度测量时被测量块温度对20t的偏差允许值(19)附录C线膨胀系数测量(21)附录D关于测量不确定度的几个建议(22)附录E测量不确定度评定实例(23)JJG 146- 2003 量块检定规程1 范围本规程适用于标称长度从0.5mm到lOOOmm，1等到5等，K级和0级到3级量块的首次检定和后续检定。2 引用文献本规程引用下列文献:刀F1001一1998通用计量术语及定义JJF 1059一1999测量不确定度评定与表示GB/T 6093-2001几何量技术规范(GPS)长度标准量块使用本规程时，应注意使用上

5、述引用文献的现行有效版本。3 术语3. 1 量块用耐磨材料制造，横截面为矩形，并具有一对相互平行测量面的实物量具。量块的测量面可以和另一量块的测量面相研合而组合使用，也可以和具有类似表面质量的辅助体表面相研合而用于盘块长度的测量。3.2 量块的长度l量块一个测量面上的任意点到与其相对的另一测量面相研合的辅助体表面之间的垂直距离。辅助体的材料和表面质量应与量块相同，见图1。注:1 量块任意点不包括距测量面边缘为O.8mm区域内的点。2 量块长度包括单面研合的影响。3 量块长度l是由数值和长度单位构成的物理量。3.3 i主块的中心长度lc对应于量块未研合测量面中心点的量块长度，见图1。3 .4 量

6、块的标称长度ln标记在量块上，用以表明其与主单位(m)之间关系的量值，也称为量块长度的示值。3.5 任意点的量块长度偏差e任意点的量块长度与标称长度的代数差，即e= l -ln。3.6 量块的长度变动量u量块测量面上任意点中的最大长度lm8X与最小长度lmin之差，见图2。3.7 量块测量面的平面度fd包容测量面且距离为最小的两个相互平行平面之间的距离，见图30口 + . 3.8 研合性。 图2、JJG 146-2003 图1辅助平板图3量块的一个测量面与另一量块测量面或与另一经精加工的类似量块测量面的表面，通过分子力的作用而相互粘合的性能。4 概述量块是一种端面长度标准。通过对计量仪器、量具

7、和量规等示值误差检定等方式，使机械加工中各种制成品的尺寸溯源到长度基准。量块的外形如图4、图5、图6所示。图中，上和下表示测量面;前、后、左、右分别表示侧面。每个量块都有两个测量!固和四个侧面。标称长度不大于5.5mm的量块，代表其标称长度的数码刻印在上测量面上，与其相背的为下测量面。标称长度大于5.5mm的量块，代表其标称长度的数码刻印在面积较大的一个侧面上。当此侧面顺向面对观察者放置(如图6)时，其右边的2 JJG 146-2003 后上右前前F左下左图4图5一面为上测量面，左边的一面为下测量面。下左右后上前图6量块主要以其长度的测量不确定度分等，以量块长度的偏差分级，同时量块各等、级对量

8、块长度变动量和其它性能也有相应要求。5 计量性能要求5.1 截面尺寸和连接孔5. 1. 1 量块的截面尺寸应符合表l的规定。表1矩形截面标称长度截面长度 0.5ln :S:; 10 30 _ 3 102.5mm 的量块，其测量面无论与辅助体是否研合，量块的每一测量面的平面度都应不超过表4的规定。对于标称长度运2.5mm、非研合状态下的量块，每一测量面的平面度应不大于4m。5.5 测量面的研合性5.5.1 量块测量面的研合性应符合表5的规定。5.5.2 每个量块的两个测量面，单面或双面研合时都应符合要求。5.5.3 用于5等或3级量块研合性检定的标准量块，其标称长度应不小于5.5mm。5.6 测

9、量面的硬度量块测量面的硬度应不低于8HVO.5(或63HRC)。5.7 量块的长度和长度变动量5 JJG 146-2003 表5等级要求K 量块与平面度为0.03m的平品相研合，当研合面在照明均匀的白光下观察时，在测量面中心沿长边方向约1/3的区域(不包括距侧面为0.8mm的边区)内应2 。无光斑。3 , 4 1, 2 量块与平面度为0.1m的平品相研舍，当研合面在照明均匀的白光下观察时，I 可以有任何形状的光斑，但应无色彩。5 3 量块与平面度为0.1m的平晶相研合，当研合面在照明均匀的白光下观察时，可以有均匀的黄色彩，但应无光波千涉条纹。5 3 量块与量块相研合，当分开研合面时，应感觉到有

10、研合力存在，且在被研合过的测量面上应无显著的油膜。5.7.1 各级量块测量面上任意点的长度相对于标称长度的极限偏差仁和长度变动量最大允许值tv见表6的规定。表6K级。级l级2级3级标称长度ln/mm 土t，t. :t t, t. 土人t, :t t, t. 主t，t . 最大允许值/mln 10 0.20 0.05 0.12 0 . 10 0.20 0.16 0 .45 0.30 1.0 0.50 1O 四.Om 2 M M M 图9力=(1刮+1去)x ; (4) 式中:mJM和叫1M一一分别为干涉条纹凸起和凹陷方向相反的读数。7.3.5.3 对于平面度数值较大的量块测量面，使平品的测量面与

11、量块凸起的测量面相接触，使其中一个干涉条纹的中线与量块测量面上距左侧面0.8mm的平行线相重合，向右读出干涉条纹的整数部分N，然后以干涉条纹间隔M为单位，读出第N条中线向右到测量面上距盘块右侧面O.8mm之间的距离m/M，于是该量块测量面的平面度Jd为fd = ; (N + ;) x专(5) 7.3.6 测量面的研合性1, 2等和K，0级量块测量面的研合性检定，应使用平面度不超过0.03m的玻璃(或石英)平晶;3 , 4等和1，2级量块测量面的研合性检定，应使用平面度不超过O.lf1m的玻璃(或石英)平晶;5等和3级量块测量面的研合性检定，应使用平面度不超过0.1m的玻璃(或石英)平晶，或使用

12、标称长度不小于5.5mm的研合性已经检定合格的量块测量面。使用平品检定量块研合性时，使平晶与量块测量面相互接触，并沿测量面切向轻轻JJG 146- 2003 移动，透过平品看到研合面上干涉条纹逐渐变宽直到消失时，稍向研合面的法向和切向加力移动使其研合，其结果应符合表5的规定。使用E块测量面检定量块研合性时，使作为研合性检定的标准量块测量面与被测量块测量面轻轻接触，并沿测量面切向轻轻移动，当手感研合面之间异物已经排除时，稍向研合面法向和切向加力移动，使其相互研合，其结果应符合表5的规定。7.3.7 测量面的硬度新制造的量块测量面的表面硬度，采用维氏(或其他)硬度计作定期(或定批)的抽样检定。其硬

13、度的测得结果如有低于5.6条款的规定时，对被抽样的一批量块应扩大抽样数量，再有不合格的，则该批量块应按作废处理。7.3.8 桂块的长度以上各项经检定满足规定要求时，方可进行量块长度的测量。K , 0 , 1 , 2 , 3级茧块长度测量的不确定度至少应不超过相应的1，2 , 3 , 4 , 5等单块长度测量的不确定度。对于K级和1等量块的长度，应采用光干涉方法直接测量。1，2 , 3级和3，4 , 5 等量块的长度，可采用比较方法测量。按等检定的茧块的初始级别应不低于表10的规定。表10首次拟检定母块的等量块段低应具备的初始级别K 2 。3 4 2 . 5 3 7.3.8.1 f过块长度光波干

14、涉方式的直接测量法(1)干涉条纹小数部分重合方式的直接测量法设被测量块在20CC时对其标称长度的偏差为e:e = Co + C1 + C2 + C3 + C4 (6) 式中:C。一一崎由干涉条纹小数部分重合方式直接测得的测量状态下被测量块对其标称12 长度的偏差;C1-一长度测量时环境温度、大气压力和湿度偏离标准状态所应引人的修正量;C、一一长度测量时，由于被测量块温度偏离20CC所应引人的修正量;C3一一长度测量时，由于与被测量块相研合辅助面的材料、表面质量与量块不同所应引人的修正量;C4一一一长度测量时，由于进光隙缝不是位于光轴焦平面上严格的几何点光源而应引人的修正量。JJG 146- 2

15、003 长度测量时，测量状态偏离标准状态所应引人的修正量CJ:C J = ( n() - n) x 式中:no和n分别是标准和测量状态下的空气折射率。测量状态在标准状态附近时，上式则成为式中:C 1 = (KJ (t. - 20) - K2 (P - 10 . 325) + K3 (1 - 1. 333) J x Zn tj一一测量过程中，干涉光路通过处的空气温度;p一测量过程中，干涉光路通过处的大气压力;(7) f一测量过程中，干涉光路通过处大气中水蒸气的压力(绝对湿度); KJ，儿，K3一一-标准状态附近的专用计算系数，其值与所用波长相关，按表1 选用。表11系数波长K、K2 /m m/C

16、 fl m/kPa 0.450 0.943 2 .722 0.500 0.938 2.707 0.550 0.934 2.696 0.606 0.931 2 .687 0.633 0.930 2.684 长度测量时，被测量块温度偏离20C时所应引人的修正量C2: C2 =(20 - t g) 式中:a-一一被测量块的线膨胀系数;tg一一长度测量过程中，被测量块的温度。K、一一一一0.354 0 .357 一。.3600.363 (8) 长度测量时，与量块相研合辅助面的材料和表面质量与量块不相同应引人的修正量C3 ，要通过专门的试验来确定其值和测量不确定度。当辅助面材料和表面质量与量块完全相同时

17、，此项可忽略不计。测量时，由于干涉仪的进光隙缝不是位于光轴和准直透镜焦平面上严格的几何点光源而应引人修正量C4: 对于进光隙缝为矩形孔的干涉仪，c.2 + 62 A -一一-x吗24f.对于进光隙缝为圆形孔的干涉仪，c d2 - _ v 4 - 6f2 n 式中:一一矩形隙缝的宽度，mmj (9) (10) 13 b一一矩形隙缝的长度，mm; f一一准直透镜的焦距，mm; d一一圆形隙缝的直径，mm。JJG 146-2003 量块长度在测量状态对其标称长度的偏差Co:采用干涉条纹小数部分重合的方式，以光波波长作标准直接测量结块长度前，要使用其它方法预测被测量块的长度，其不确定度将决定干涉条纹小

18、数部分重合法所选取光波波长的分布和光谱线的条数。在干涉仪上读取几条干涉条纹的小数并重合时可得到Co。(2)干涉条纹计数方式的直接测量被测量块在20C时对其标称长度的偏差e: e= (Fnq+CJ -ln (11) 式中:Fn一一一在长度测量过程中，在测量状态下与量块长度相对应干涉条纹(经过细分)的脉冲数;q一一脉冲当量(即所采用激光干涉条纹经过细分后，每一脉冲数所代表测量状态t，p , 1下的长度值;C2一一长度测量时，被测量块温度偏离20C所应引人的修正量。在标准状态附近脉冲当量q的一般表示方式:v q = 2nS 式中:.-一所采用激光在真空中的波长;S激光干涉条纹的细分数;n一一测量;状

19、态下的空气折射率。当激光波长为633nm，采用Edlen公式计算折射率时，脉冲当量q的表达式:q=会j1.00027肌0.930(却-ta) + 2.684 (p - 101. 325) - 0.363 (1- 1. 333) x 10-61- J (12) 式中儿，p , 1的表示同式(7)。(3)温度、气压和湿度测量系统以光波波长作标准直接测量量块长度时，除必须具备量块温度测量系统外，还必须测定测量环境的空气折射率。可以用空气折射率干涉仪直接测量空气折射率，也可以通过测量大气参数后用公式计算。当采用公式计算法时，干涉仪必须具备干涉光路通过处空气温度、大气压力和大气中水蒸气分压力(即绝对湿度

20、)的测量系统。(4)保持温度稳定、均匀和一致测量量块长度之前，量块在干涉仪里必须停放足够长的时间，以便量块、仪器和其周围空气温度达到稳定、均匀和-致。7.3.8.2 量块长度的比较测量法将中心长度为人的标准量块放置在比较仪的工作台上，测头对准量块中心，拨动14 JJG 146-2003 拨叉数次，读数稳定后调零，再把被测量块放在工作台上，测头对准茧块中心，拨动拨叉数次，读数稳定后读取长度差值8。被测量块的中心长度l= L +。测量其它位置的量块长度时，改为对准被测量块需要测量的位置。设被测量块在20吃时对其标称长度的偏差为e:e = e籍+ + C2 (13) 式中:飞一一标准量块在标准状态下

21、对其标称长度的偏差;8一一-在标准状态下，由比较仪测得的被测量块与标准it块长度的差值;C2一一长度测量时，被测量块和标准量块温度偏离20吃所应引人的修正量。C2 = (20-t) -的(20-t，)xl (14) 式中:a , as一-分别是被视IJ、标准盐块的线膨胀系数;t ，人一一分别是长度测量时被测、标准:1l块的温度。当被测量块和标准量块由不同材料制成时.在测量结果中应加入修正茧C50C5 = u + .J -.飞，一(15) 式中:u-比较仪上测头与被测量块朝上测量面之间接触变形使长度缩短的量; -比较仪下测头与被测量块朝下测量面之间接触变形使长度缩短的量:.U一一比较仪上测头与标

22、准量块朝上测量面之间接触变形使长度缩短的量:时一一-比较仪下测头与标准茧块朝下测量面之间接触变形使长度缩短的量. = 0.775 x应工+土呼R( E1 Ez J d = 0.775 x恒俨叶去rs-omEJL42 8U - v. I I _, R， E, . E2 J .d = 0竹5xnp + w.)(+ +土f- V. 11- y R3 E 3 . E ,2 J 式中:p一一比较仪的测量力;R，一一比较仪上测头球面的曲率半径;( 16) ( 17) ( 18) ( J 9) R3一一比较仪下测头球面的曲率半径，比较仪采用筋工作台时，RJ =; E E3一一比较仪上、下测头球面材料的弹性模

23、数;Ez , E s2一一被测量块和标准量块材料的弹性模数;切，Ws一一被测量块和标准量块自重产生的力。7.3.8.3 其它的长度测量方法，只要长度测茧的不确定度是在被测量块长度测量不确定度极限允许值的范围之内，都可以使用。7.3.9 长度变动量测量量块测量面中心和四角(距量块两相邻侧面各为1.5mm)位置的长度，测得的最大和最小长度之差为重块长度变动量。其值应不超过表6和表7的规定。J 5 JJG 146-2003 7.3.10 长度稳定度量块长度的稳定度用长度年变化量的平均值lA表示:lE ,EU-vaA 吨，&u-A tw ( 20 ) 式中:l2一一被测量块考察期间首次测得的长度;1.

24、 -被测量块考察期间末次测得的长度;Y一以年为单位的考察期限。用IA与表8的规定比较，确定该量块属于某一等、级。稳定度超差的应降低等、级或作废。注:必须注意到人应具有合适的长度测量不确定度。7 .4 检定结果的处理7.4.1 量块定等7 .4.1. 1 单个量块定等根据各项检定结果及量块长度测量不确定度，按表7的规定确定单个被检量块的等别。7 .4.1.2 整套量块定等当大部分量块满足拟检等别时，按拟检等别定等，其余不合格量块在检定证书中标明。7 .4.1. 3 报废限量块长度对其标称长度偏差的绝对值超过e，时作报废处理。ew = (4m+40x 10-6人)(21) 7 .4.2 量块定级7

25、 .4.2.1 单个量块定级根据各项检定结果按表6的规定确定单个被检量块的级别。7.4.2.2 整套量块定级新制造的量块(按标准规定系列必须齐全成套)、使用中和修理后的量块按其中级别最低的一块确定整套量块的级别;7.4.3 有效小数位数按等检定量块的中心长度，在检定证书上给出的长度实测值的有效小数位数，应按表12的规定取值。按级检定的量块按照等级的对应关系参考表12进行修约。7.4.4 检定证书按等检定的量块，检定合格的应发给检定证书，给出每一量块中心长度的实测值，说明可作某等使用和有效期。按级检定的量块，对其中合格部分发给统一规定的检定证书，说明可作某级使用和有效期。检定结果中，部分不合格的

26、量块应在检定证书上加以注明;整套不合格的，出具检定结果通知书，并说明不合格原因。16 JJG 146- 2003 表12被测量块标称长度2 3 4 5 lJmm 中心长度测量结果应取的有效小数位数If.J.mln运1000.001 0.01 0.01 0.01 0.1 100 C的偏差引起的测量不确定度，应控制在长度测量不确定度的40%。对于其他材料制成的量块，根据其线膨胀系数的大小通过计算进行调整。表B.l标称长度ln测i在时量块温度对线膨胀系数号|入的标控制值20C的偏差允许值准不确定度分量UUc x 40 % mm m m l等2等1等2等1等2等ln =0.5 2 0.3 0.6 2.

27、9 7.2 0.5 = 120 3等量块温度的长度变动量允许值是三x0.2 2nm。于是对应的不确定度分量和自由度为10 = clOu (tJ. P) =200nm/3.7mmx0.408mm=22.1nm 10 = 12 E.2.2.8 标准量块测点位置tJ.P，估计测点位置在量块中心附近lmm区域内等概率分布，假定测量时每一量块测量两次取平均值。因此其标准不确定度u(tJ.P，)= 1/而=0.408mm。估计u(tJ.P.)的相对标准不确定度为20%，即(tJ.P.)= 1一丁=120 2等量块温度的长度变动量允许值是三.2120nmo于是对应的不确定度分量和自由度为问=C9 u(tJ.

28、 P, ) = 120nm/3. 7mm x 0.408mm = 13. 2nm 9 = 12 E.2.3 合成标准不确定度及其有效自由度和扩展不确定度32 按式(E.12)计算得合成标准不确定度为民(l)= 60 .4nm o 合成标准不确定度的有效自由度l.Ierr为Ec 巴IT= 一一一4一飞飞I一-二i(E.13) JJG 146- 2003 计算得有效自由度eff= 135。取置信概率0.99，查t分布临界值得包含因子k= 2.62。则扩展不确定度U99= 60 .4 x 2.62 = 158nmo 3等量块测量不确定度允许值1mm是U99= 200nm o 33 中华人民共和国国家计量检定规程量块JJG 146,-2003 国家质量监督幢验撞撞总局发布中国计量出版社出版北京和平墨西街甲2号邮政偏码1棚略目t(010) 6427536。E.mall Jlb:bU.回北京市边鑫印刷厂印刷新华书店北京发行所发行版权所有不得翻印* 880 mm x 1230 mm 16开水印张2.5字数48千字Z刷年2月第1版Z刷年2月S1次印刷印数1-1500统一书号15到26- 1759 定价:20.元