摘 要：温度对长度计量检测的影响是非常大的，如果不能有效控制温度的影响程度，将无法保证长度计量检测结果的准确性，进而无法发挥长度计量在各领域中的作用。本文通过分析温度与长度之间的关系，明确温度对被测工件尺寸的影响。再通过分析被测工件的线膨胀系数和温度、计量器具的线膨胀系数和温度以及被测工件尺寸之间的关系，了解到温度对测量结果的影响状况。最后通过正确选择线膨胀系数、定温、控制温度恒定以及避免人手温度的影响，从而详细阐述了如何消除温度对长度计量检测结果的影响。
关键词：温度；长度计量；误差
一、前言
长度计量在各个领域中的地位极为重要，尤其是在工业生产、日常生活等方面，会广泛运用到长度计量。为了维持各领域工作的稳定性，需要严格控制长度计量的准确性。除了保证数据在运输过程中没有出现差错以外，还需要保障各因素对长度计量的影响降至最小，尤其是温度。因此，在实际的长度计量过程中，工作人员需要控制温度对长度计量的影响，通过保持被测工件与计量器具温度的一致，从而提高长度计量结果的准确性。
二、温度与长度的关系
由于温度而引起的尺寸变化量除了与工件的长度L、对标准温度的偏差 之外，还与工件的线膨胀系数α 有关。其关系式如下：
= （t - 20℃）=
式中： 为尺寸变化量；L 为20℃时的工件尺寸；α为工件线膨胀系数：10- 6 /℃；t 为工件温度：℃。
各种常用材料线膨胀系数α数值如下：
铝α= 24；铜α= 18. 5；钢α= 11. 5；玻璃α=6 -9；铸铁α= 10. 4；；石英α= 0. 5。
例如：对于长度为100mm 的工件，如果温度变化1℃，对不同金属材料所引起的尺寸变化为：
钢 =（100×11. 5×10-6×1） ≈1
铜 =（100×18. × 10-6×1） ≈2
铝 =（100×24×10-6×1） ≈2. 5
三、温度对测量结果的影响
由于测量条件的温度对标准温度有偏差，这样就会引起测量误差，也可叫做温度误差。其所以产生测量误差的原因是：（1）工件与计量器具的温度各不相同；（2）工件与计量器具的线膨胀系数不同。温度误差的计算公式如下：
= L[α2（t2-20℃）-α1（t - 20℃）]
式中： 为尺寸变化量；L 为20℃ 时的工件尺寸；α1、t1分别为计量器具线膨胀系数和温度；α2、t2分别为工件线膨胀系数和温度。
此式只有在高精度测量，并且用简单的量具测量形状简单的工件时才适用。
在特殊情况下，上式可简化为：
（1）当t = t = 20℃时， = 0
（2）當t = t = t≠20℃ 时， = L（t-20℃）（α2-α1）
（3）当t = t2α =α2时， = 0
（4）当α =α =α时， = （t2-t1）
（5）当t = 20℃，t ≠ 20℃ 时， = Lα2（t2-20℃）
（6）当t = 20℃，t ≠20℃ 时， =-Lα1（t1-20℃）
由此可得出如下结论：
（1）当工件与计量器具温度相同，并等于20℃时（即在实验室条件下），温度误差为0；
（2）当工件与计量器具温度相同，但不等于20℃时（即在车间条件及常温下），温度误差与工件尺寸、工件（或计量器具）对标准温度的偏差以及工件与计量器具线膨胀系数之差成正比；
（3）当工件与计量器具温度相同，二者线膨胀系数也相同时（相当于工件与计量器具经过了温度的平衡，二者材料也相同的情况下），温度误差为零；
（4）当工件与计量器具线膨胀系数相同时，温度误差与工件尺寸、工件（或计量器具）的线膨胀系数以及工件与计量器具的温度差成正比；
（5）当计量器具温度为20℃，工件温度不是20℃时（相当于工件未经等温就使用恒温室内计量器具进行测量的情况下），温度误差与工件尺寸、工件线膨胀系数以及工件对标准温度的偏差成正比；
（6）当工件温度为20℃，计量器具温度不是20℃时，温度误差与工件尺寸、计量器具线膨胀系数以及计量器具对标准温度的偏差成正比。
例如：铝制（α = 24×10-6）被测工件长度L 为100mm，用钢制计量器具测量。若t = 18℃，t =21℃，则温度误差：
= 100mm×[24×10-6×（21-20）-11. 5×10-6×（18-20）= 4. 7μm
四、消除误差的途径
（一）正确选择线膨胀系数
为了消除长度计量检查中温度影响所导致的误差时，工作人员需要对仪器标准刻线尺的线膨胀系数和计量器具的线膨胀系数进行调节，将之调整到与被测工件的线膨胀系数相等，即α =α =α，那么长度计量的公式为 = ×L×（t2-t1）。
（二）定温
当两种被测工件的材料相同时，材料本身的温度是检测误差的主要影响因素。因此，在长度计量检测的过程中，可以将两种材料本身的温度变成一致，虽然会存在标准温度之间的差异，但是基本上可以消除温度对长度计量检测的影响。定温就是通过将被测工件的温度与计量器具的温度保持一致，然后再对长度进行测量，从而排除温度对长度计量检测的影响。一般在实际的计量过程中，施工人员可以将被测工件和计量仪器放置在铁板上面，使两者的温度快速接近室内的温度，从而进行长度计量检测工作。
（三）避免人手温度的影响
由于工作人员在进行长度计量检测的过程中，手会接触到被测工件和计量器具，人手的温度会对被测工件和计量器具的温度产生影响。而且人手的温度对两者温度多产生的影响是无法量化的，因此无法得知人手温度对长度计量检测工作具体的影响大小。因此，要求工作人员在长度计量检测的过程中，尽量注意手直接接触被测工件和计量器具，可以通过戴手套或手握绝缘板的方式，有效降低手心温度对被测工件和计量器具的温度影响。如果在长度计量检测的过程中，发现手心的温度对被测工件和计量器具已经产生了影响，需要将被测工件和计量器具放置一段时间，待其温度稳定之后，再进行检测。
（四）控制测量条件的温度恒定
一般在实际检测的过程中，工作人员会通过计量室内的恒温装置来保证被测工件和计量器具的温度稳定。如果两者的温度无法稳定，那么自然就不存在定温。因此，计量室对于控制温度的偏差作出了具体的要求：一般要求温度的偏差在± 0.5℃；中等要求温度的偏差在± 0. 2℃，高度要求温度的偏差在± 0.5℃～± 0.1℃。另外，计量室的作用还在于控制被测工件和计量器具温度的变化，即将两者温度变化控制在很小的范围内。同时，还需要避免外界温度对两者温度的影响，例如：光源、人体呼出的气、体温等。
五、小结
总之，被测工件和计量器具的温度相等时，可以有效避免温度对长度计量检测的影响。因此，在实际的长度计量检测工作中，工作人员需要尽可能地保证两者的温差在很小的范围或者没有。同时尽量避免外界温度对两者温度的影响，待被测工件和计量器具的温度稳定之后，再进行检测的话，可以大大降低温度所产生的影响。
参考文献
[1]廖小兰，卢锦金，吴汶桂. 温度误差对长度计量的影响简析[J]. 大科技，2016（3）.
[2]游华平. 温度误差对长度计量的影响分析[J]. 中国科技博览，2014（48）：333-333.
（作者单位：南昌海立电器有限公司）
