指示表检定仪示值误差校准的新方法

　　一、引言

　　传统的指示表检定仪包括百分表检定仪和千分表检定仪。百分表检定仪大多以精密微分丝杆结构为基础,通过微分鼓轮直接对百分表的示值进行校准,由于丝杆受到加工精度的限制,其准确度一般不小于2μm。在这个基础上,利用数控电机驱动微分螺杆,完成对常用百分表的自动检定,但其准确度并未提高。千分表检定仪则在百分表检定仪的基础上,增加机械杠杆放大机构,提高仪器的灵敏度,准确度一般优于2μm。丝杆的螺距通常为0.5mm,细分误差呈周期性,周期为0.5mm,由于螺杆与螺帽有若干个螺纹进行啮合,细分误差的变化比较缓慢。计量技术的发展使指示表检定仪产生较大的技术飞跃,计量光栅代替了机械丝杆作为仪器的标准器,依靠光电技术和计算机技术,实现指示表检定仪的光机电一体化,不仅大幅提高了检定仪的测量分辨力和准确度,扩展了检定仪的测量范围,而且为指示表检定仪的自动测量提供了可能。光栅式指示表检定仪测量分辨力一般可达0.1μm,100mm范围内不确定度不超过1.5μm。光栅尺的栅距一般为0.01mm~0.02mm,同螺距为0.5mm的螺杆相比,其细分误差较短,但因光栅的平均效应作用,在几毫米内细分误差的变动也呈缓慢变化。无论是哪种形式的指示表检定仪,作为计量标准器都必须进行准确度校准,下面将对检定仪的校准方法作出分析。

　　二、现有校准方法的局限

　　在JJG201-1999指示表检定仪计量检定规程中规定:示值误差的检定校准采用标准量块和测微仪,即根据测量范围的大小,选用一定尺寸分布的量块组与检定仪的示值进行比较得到检定仪的误差值,如图1所示。该方法的特点是简单经济,只需配备一套标准量块、小三珠工作台及量块支承附件即可;缺点是:测量效率低,对标准器即量块有磨损影响,适合于测量范围不超过25mm的检定仪,最为关键的是该方法只能反映检定仪有限点的误差,因为检定点的多少直接受限于量块的尺寸分布。这对于传统机械式检定仪影响可能不大,对于大行程且具有电子细分的检定仪而言,其缺点表现得更明显,而且很有可能把不符合要求的检定仪检定判定为合格,直接影响到量值传递的准确性和统一性。具体分析如下:

　　1.量块尺寸分布对检定点位选取的限制

　　从表1分析得到:

　　(1)对于0~25mm测量范围的检定仪,显然不能选出一组等间距的量块,既能覆盖整个25mm测量范围,又能反映出仪器的细分误差。

　　(2)通过研合量块来满足预定尺寸,显然测量效率低,操作也很不方便。

　　(3)当检定仪测量方向为竖直方向时,量块的放置还方便些;若测量方向为水平方向时,小于10mm的量块定位尚可,大于10mm时,定位则困难得多,此时必须借助专用支承附件。即便如此,测量过程中稍有不慎,就会产生定位不准带来的误差,使测量重复性变差,测量结果不可靠。