探讨游标卡尺测量方法的精确度研究

探讨游标卡尺测量方法的精确度研究

郭丽婧

大庆市质量技术监督检验检测中心163311

摘要：游标卡尺的示值精度，是保证游标卡尺在使用过程中量值准确程度的综合指标，也是游标卡尺制造精度的综合体现。游标卡尺作为工程技术与科研等的常用工具，精确度对其有着重要的影响。本文从影响游标卡尺测量精确度的因素出发，提出了提高游标卡尺测量精确度的建议。该研究对优化游标卡尺的测量有一定的借鉴作用。

关键词：游标卡尺测量方法精确度

游标卡尺是科研和工程技术上常用的精确长度测量工具，它的正确使用和准确读数是每个使用者必须掌握的。游标卡尺的示值精度，是保证游标卡尺在使用过程中量值准确程度的综合指标，也是游标卡尺制造精度的综合体现[1]。所以，保证示值精度是提高游标卡尺产品质量的关键。影响游标卡尺示值精度因素很多，例如尺身基准面直线度、刻度面的平面度、量爪对刻度面的垂直度以及测量力等。本文从游标卡尺测量方法的层面出发对游标卡尺精确度进行探讨。

一、影响游标卡尺测量精确度的因素

不同的测量方法对游标卡尺的精确度有着不同的影响[2]。从游标卡尺的使用来看，对其精确度产生影响的因素主要包括结构方面的因素、操作方面的因素、温度方面的因素以及使用者的使用水平等等。

从结构方面的因素来看，主要受游标卡尺的结构、游标卡尺制造缺陷、游标卡尺的主尺与游标框架等等的影响。以游标卡尺制造因素对精确度的负面影响为例，主要归纳起来有七类对精确度有负面影响的因素，分别为游标卡尺主尺上刻度对精确度产生的负面影响、游标尺上刻度对精确度产生的负面影响、主尺与游标尺上刻度线宽度对精确度产生的负面影响、主尺与游标尺两测量面平面度对精确度产生的负面影响、主尺与游标尺两测量面平行度对精确度产生的负面影响、主尺基准面平面度对精确度产生的负面影响，主尺基准面与游标尺测量爪平面垂直度对精确度产生的负面影响，上述这些独立的各项对精确度产生的负面影响都会造成使用过程的测量误差，导致精确度不高。但游标卡尺独立的各项对精确度产生的负面影响的因素只要符合JJG30-2002《通用卡尺检定规程》要求，其所造成的测量误差为符合性测量误差。

从操作引起的精确度方面的负面影响因素来看，主要包括测量力方面的因素、测量力对使用外测量爪刀口部位测量方面的因素、零位误差方面的因素等等。以测量力引起的对精确度产生的负面影响为例，游标卡尺制造时自身没有设计自带标准测量力装置，而测量力途径来源于使用人员手感施加得取，由于手感施加测量力控制能力较难，这就会造成很大的测量误差。在测量过程中，测量力的大小是由人为的手感施加来控制的，因此给测试结果带来误差是必然的。

从温度因素的方面来看，其对游标卡尺精确度产生的负面影响主要表现在游标卡尺检定示值误差条件，是在标准温度（20±5）℃下应用专用块规或者常用块规进行比较检定的。当使用游标卡尺的情况下，被测物件或者游标卡尺的使用温度偏离（20±5）℃时，就会导致测量误差的出现。因此测量温度也是导致对精确度产生负面影响的因素之一。

除此以外，使用人员本身的因素也会对游标卡尺测量的精确度产生影响。游标卡尺作为科研工作与工程技术工作应用较多的计量器具之一。游标卡尺本身利用游标原理测取读数的[3]。在对卡尺示值存在的误差进行检定时，是因为尺身刻度间距与游标刻度间距作比较来进行操作的。通过五倍放大镜来对读数进行观察。这种方法的应用会导致使用人员会存在瞄准误差或者估读误差，进而对游标卡尺的精确度产生影响。

二、提高游标卡尺测量精确度的建议

结合上文对游标开吃策略精确度影响因素的分析，针对游标卡尺测量精确度产生负面作用的不同因素采用不同的方式来提高游标卡尺测量的精确度。本文确定以下方法来提高游标卡尺测量精确度的建议：

（一）针对结构影响因素提高游标卡尺精确度

针对结构方面存在的对精确度产生负面影响的因素，在游标卡尺的使用过程中可以对间隙进行调整，也就是说对游标卡尺的尺框上的螺丝钉稍微进行拧紧，将卡尺尺框的螺丝钉拧紧后回半圈便可以了，经过这些操作后游标卡尺尺框内的弹簧片便会形成两头翘同时中间凹的形状，这类形状下使用的游标尺框内的弹簧片和游标卡尺主尺上每个接触点的压力是均衡，间隙就会比较小。在使用游标卡尺进行测量过程中确保测量爪运动轨迹能够持续性的平稳。这是由于游标卡尺在用过程可能会导致测爪变形与主尺变形，因而应对所使用游标卡尺做经常性的计量检定。

（二）针对操作影响因素提高游标卡尺精确度

从减少操作方面对精确度的负面影响的层面出发，可以通过施加测量力要均衡，推荐在测量过程中，施加在游标卡尺上测量力为3N～6N。由于测量力对游标卡尺两测量爪刀口部位可能产生微变形误差，因此在进行测量时应尽量减少使用。使用游标卡尺时，应对其进行“零”位确认。

（三）针对温度影响因素提高游标卡尺精确度

从减少温度对游标卡尺精确度负面影响的层面出发，引起误差由于大部分测量物件结构与游标卡尺结构不同，在同等环境条件下，短时间所吸收的温度不一，因此在测量过程中，先使被测物件与游标卡尺在同一温度下平衡一段时间后再进行测量，尽可能在接近检定标准温度（20±5）℃的环境下进行测量，经验数据可使测量误差减小一半。

（四）提高对使用人员的训练

游标卡尺测量精确度的提高需要提高使用人员的使用水平，对使用人员进行训练，这是因为人眼的对准精度与读数对准方式有关[4]。在对使用人员进行训练时，额可以采用把放大镜放平端正的方式，让使用人员从垂直于刻度平面的方向来读取读数。从预防使用者眼睛出现疲劳的层面出发，应对使用人员做一只眼睛读取读数的训练，在进行此动作的训练时，使用人员的另外一只眼睛是睁开的，这种训练可以减少因为长期用眼而导致在视觉方面存在的误差，影响游标卡尺使用精确度水平的提高。对使用者进行训练时应对使用者的读数能力与估读数能力进行训练，在训练中应让使用者先用眼力进行估读，在估读之后把游标卡尺拿到显微镜上来进行读数，讲这两个数值进行比较分析，以此来来校正使用者的眼睛。通过上述训练，可以有效的提高使用人员对游标卡尺的使用水平，提高游标卡尺的精确度。

（五）加强辅助检查工作的应用

在游标卡尺的使用中，应做好辅助检查工作。如游标卡尺上下测量所得出的爪示值相同（或者存在加差或者减差），但是都是超差，通常出现这种情况是因为尺身刻度因素而产生的。特别是在示值减差“-”出现超差的情况下，应对复检尺身游标的刻度示值进行检查，看其是否也存在超差。又如卡尺上下量的爪示值是相同，但示值却都是加差“+”同时还是超差的情况下，在复检刻度示值的情况下都是合格，则有可能是因为尺身刻度面弯曲而导致的。若是因为此类因素产生的影响，可应用光隙法测量游标卡尺尺身刻度面背面的平面度的方法来进行检查。对游标卡尺在使用过程中的一些具体问题进行辅助检查，可以较好的提高游标卡尺的精确度。

三、结束语

游标卡尺作为科研与工程技术工作中常用的精确长度测量工具，其在使用过程中精确度的高低对科研工作与工程技术工作有着重要的影响[5]。这就决定了在游标卡尺的测量过程中，应结合影响游标卡尺精确度的各类因素的实际情况，确定科学合理的游标卡尺测量方法，只有这样才能发挥游标卡尺所具有的测量工具的作用。

参考文献：

[1]申晓玲.游标卡尺示值误差校准浅析[J].计算机光盘软件与应用，2013，（10）：144.

[2]安刚，邵晶，刘辉.游标卡尺示值误差测量结果的不确定度分析[J].品牌与标准化，2010，（3）：61.

[3]盛瑗.游标卡尺示值误差测量结果的不确定度[J].民营科技，2014，（2）：33.

[4]张强.游标卡尺的原理与使用时的注意事项[J].考试周刊，2013，（72）：178-179.

[5]杨荣.量块误差对游标卡尺示值精度的影响[J].机械工程师，2012，（5）：119-120.