技術文章
鋼卷尺檢定臺精度分析研究
2013-02-27
鋼卷尺在各種工程建設中使用極為廣泛，按國家技術規定，30米和50米的鋼卷尺，其尺長誤差分別應小于±8 mm和±10 mm。如在制作過程中，對質量控制不嚴，還要大于上列數值。因此，當用鋼卷尺進行較精密的距離丈量時，必須進行尺長檢定。
一、國產鋼卷尺的尺長改正值情況
近年來，我們對341支國產鋼卷尺進行室內檢定，當用10公斤標準拉力和20。C標準溫度的情況下，其尺長改正值如表1。
2． 水平懸鏈之差是指水平改正值與懸鏈改正值之差。
從表中可以看出：
1． 在水平丈量的狀態下，30米鋼卷尺其尺長改正值超過8 mm者約占40%，*大誤差可達15mm；50米鋼卷尺尺長改正值超過10 mm者占50%以上，*大誤差可達25 mm。故在一般情況下，當丈量精度要求1／2000以上者，應進行尺長檢定，施以尺長改正。
2．從30米尺水平與懸鏈改正值的差值看，除天津雄獅牌由于鋼卷尺截面較大，差值達4.7 mm外，其余牌號的鋼卷尺其差值一般在3 mm左右，變動不大，這說明鋼卷尺質量基本均勻，檢定結果較為穩定。該數值可作為檢查檢定結果是否帶有粗差參考數據之一。
二、鋼卷尺檢定臺精度估算
鋼卷尺的檢定精度取決于標準尺的檢定誤差和鋼卷尺本身的檢定誤差。現分別論述如下：
1．標準尺的檢定誤差
24米標準尺是在恒溫下采用高精度方法檢定．其檢定精度在1／300萬以上，誤差小于o．Ol mm，可忽略不計。但檢定鋼卷尺時，需要應用30米及6米的標準尺，該兩尺的尺長是由24米標準尺測定的，測定的方法是先以24米標準尺測定24米的基距長度，然后用6米標準尺分四段丈量24米的基距，從而求出6米尺的尺長，再以24米及6米標準尺測定30米基距的長度，并以30米標準尺與基距相比，求得30米標準尺的尺長。因此檢定6米及30米標準尺存在一
，定誤差，其誤差來源主要有讀數誤差，溫度誤差和拉力誤差等。
(1)檢定6米標準尺的誤差
(a)按標準尺讀數，其*大讀數誤差為0.2 mm，以讀數中誤差為O.l mm計，則10對讀數平均值的中誤差為±O.l√2／√10 mm，即±o．04 mm。故 用24米標準尺測定24米基距時，如取10對數的平 均值，其讀數中誤差可認為±0.04 mm。用6米標準 尺丈量24米基距時需分四段丈量，其讀數中誤差為+0.04√4 mm，即m讀一±0.08 mm。
(b)溫度誤差
溫度誤差包括溫度讀數誤差及在施測過程中由于溫度變化對標準尺及檢定臺的影響。溫度讀數誤差*大不超過0.5。C,至于溫度變化的影響，由于檢定臺位于室內，溫度變化較小，從多次觀測證明，在三小時內，其溫度差*大約為±0.5。C。因瓦尺的膨脹系數較小，其影響可忽略不計，、至于對檢定臺的影響，我們根據幾年來觀測資料，求得30米混凝土檢定臺的膨脹值為0.102 mm／i'C（見附錄）。如以溫度中誤差為0.30C，基距長以24米計，則對基距的影響為：m1-o .102×0.3×30 -±0.02 mm
(c)拉力誤差
拉力誤差包括由于緯度不同引起重力變化的誤差，以北京和武漢的緯差計算，其誤差約為0. 004mm,可忽略不計。其次是由于滑輪摩擦等因素的影響引起拉力的變化，設其誤差為重錘10公斤之100，即O.l公斤。
三、結 語
1、從表2數據看出，雖然實測精度未包括標準尺的檢定誤差，但一般比理論估算的精度為高。因此對30米及50米的鋼卷尺在室內檢定的情況下，其檢定精度分別為l/ 10 萬及1/ 12 萬是可以保證的。一般還可高于此精度。
2、影響鋼卷尺檢定精度的主要因素有鋼卷尺的刻劃誤差, 讀數誤差, 溫度誤差以及標準尺的檢定誤差等。其中鋼卷尺的刻劃誤差影響較大, 要進一步提 高檢定精度，建議采取下列一些措施：
(1)有條件時可對鋼卷尺兩端處的刻劃誤差進行測定，對于誤差較大的鋼卷尺應降級使用。如表2中的3號30米鋼卷尺，由于刻劃誤差明顯地較大，且該尺檢定過程中經野外幾次使用，故其檢定精度較低。其次在檢定時應移動尺子在不同厘米及毫米刻劃處讀數取其平均值，以削弱刻劃誤差的影響。
(2)鋼卷尺在制造時，其刻劃母尺一般是一米長。因此整米刻劃處往往存在接頭誤差。我們對揚州生產的四支鋼卷尺在顯微鏡下測定14處的接頭誤差取其平均值為0.06毫米，但個別整米刻劃處其接頭誤差可達0.2 mm。如表2中1號30米鋼卷尺，79年1月13日的檢定結果，出現*小改正值為-1.79 mm．這是由于該次檢定是在30米內讀數，而其余均為30米外讀數或內外讀數取平均值故較大。后用顯微鏡測定該尺在30米處的接頭誤差為0.15毫米。這說明受接頭誤差影響較大。相反，對于4號30米尺，因為該尺30米外無刻劃，檢定時全屬30米內讀數，其檢定精度相應地較高（1117.6萬）。因此在鋼尺檢定時，應注意尺子的接頭誤差，對于30米的鋼卷尺，檢定和使用時*好均用30米內讀數。對于50米鋼卷尺，在中間加托樁處，采用25米內或外讀數，檢定與使用時應取得一致。
(3)眾所周知，溫度對鋼卷尺的影響固然較大，但對檢定臺的影響也不能忽視。我們經過幾年來的觀測。發現混凝土的檢定臺及觀測標志墩受溫度影響是比較明顯的（見附錄），故在室內檢定時t應關好門窗，減少溫度變化，從測定基距長度檢定鋼尺的完成時間，盡可能在2～3小時內完成，當溫度變化較大時，應用標準尺重新測定基距的長度。此外為了使鋼卷尺適應檢定室的溫度，應提前半小時把鋼卷尺放在檢定臺上，有條件時，盡可能采用點溫計等措施直接測量鋼卷尺本身的溫度。
3． 為了檢查和防止粗差，每次檢定時要校核基距長度的變化是否與溫度變化相適應。此外，應備有1～2支校核尺，每次檢定時校核尺與被檢定的鋼卷尺一同檢定。實踐證明，采取這些措施，能較有效地防止和及時發現一些異常情況：保證檢定精。
近年來，我們對341支國產鋼卷尺進行室內檢定，當用10公斤標準拉力和20。C標準溫度的情況下，其尺長改正值如表1。
2． 水平懸鏈之差是指水平改正值與懸鏈改正值之差。
從表中可以看出：
1． 在水平丈量的狀態下，30米鋼卷尺其尺長改正值超過8 mm者約占40%，*大誤差可達15mm；50米鋼卷尺尺長改正值超過10 mm者占50%以上，*大誤差可達25 mm。故在一般情況下，當丈量精度要求1／2000以上者，應進行尺長檢定，施以尺長改正。
2．從30米尺水平與懸鏈改正值的差值看，除天津雄獅牌由于鋼卷尺截面較大，差值達4.7 mm外，其余牌號的鋼卷尺其差值一般在3 mm左右，變動不大，這說明鋼卷尺質量基本均勻，檢定結果較為穩定。該數值可作為檢查檢定結果是否帶有粗差參考數據之一。
二、鋼卷尺檢定臺精度估算
鋼卷尺的檢定精度取決于標準尺的檢定誤差和鋼卷尺本身的檢定誤差。現分別論述如下：
1．標準尺的檢定誤差
24米標準尺是在恒溫下采用高精度方法檢定．其檢定精度在1／300萬以上，誤差小于o．Ol mm，可忽略不計。但檢定鋼卷尺時，需要應用30米及6米的標準尺，該兩尺的尺長是由24米標準尺測定的，測定的方法是先以24米標準尺測定24米的基距長度，然后用6米標準尺分四段丈量24米的基距，從而求出6米尺的尺長，再以24米及6米標準尺測定30米基距的長度，并以30米標準尺與基距相比，求得30米標準尺的尺長。因此檢定6米及30米標準尺存在一
，定誤差，其誤差來源主要有讀數誤差，溫度誤差和拉力誤差等。
(1)檢定6米標準尺的誤差
(a)按標準尺讀數，其*大讀數誤差為0.2 mm，以讀數中誤差為O.l mm計，則10對讀數平均值的中誤差為±O.l√2／√10 mm，即±o．04 mm。故 用24米標準尺測定24米基距時，如取10對數的平 均值，其讀數中誤差可認為±0.04 mm。用6米標準 尺丈量24米基距時需分四段丈量，其讀數中誤差為+0.04√4 mm，即m讀一±0.08 mm。
(b)溫度誤差
溫度誤差包括溫度讀數誤差及在施測過程中由于溫度變化對標準尺及檢定臺的影響。溫度讀數誤差*大不超過0.5。C,至于溫度變化的影響，由于檢定臺位于室內，溫度變化較小，從多次觀測證明，在三小時內，其溫度差*大約為±0.5。C。因瓦尺的膨脹系數較小，其影響可忽略不計，、至于對檢定臺的影響，我們根據幾年來觀測資料，求得30米混凝土檢定臺的膨脹值為0.102 mm／i'C（見附錄）。如以溫度中誤差為0.30C，基距長以24米計，則對基距的影響為：m1-o .102×0.3×30 -±0.02 mm
(c)拉力誤差
拉力誤差包括由于緯度不同引起重力變化的誤差，以北京和武漢的緯差計算，其誤差約為0. 004mm,可忽略不計。其次是由于滑輪摩擦等因素的影響引起拉力的變化，設其誤差為重錘10公斤之100，即O.l公斤。
三、結 語
1、從表2數據看出，雖然實測精度未包括標準尺的檢定誤差，但一般比理論估算的精度為高。因此對30米及50米的鋼卷尺在室內檢定的情況下，其檢定精度分別為l/ 10 萬及1/ 12 萬是可以保證的。一般還可高于此精度。
2、影響鋼卷尺檢定精度的主要因素有鋼卷尺的刻劃誤差, 讀數誤差, 溫度誤差以及標準尺的檢定誤差等。其中鋼卷尺的刻劃誤差影響較大, 要進一步提 高檢定精度，建議采取下列一些措施：
(1)有條件時可對鋼卷尺兩端處的刻劃誤差進行測定，對于誤差較大的鋼卷尺應降級使用。如表2中的3號30米鋼卷尺，由于刻劃誤差明顯地較大，且該尺檢定過程中經野外幾次使用，故其檢定精度較低。其次在檢定時應移動尺子在不同厘米及毫米刻劃處讀數取其平均值，以削弱刻劃誤差的影響。
(2)鋼卷尺在制造時，其刻劃母尺一般是一米長。因此整米刻劃處往往存在接頭誤差。我們對揚州生產的四支鋼卷尺在顯微鏡下測定14處的接頭誤差取其平均值為0.06毫米，但個別整米刻劃處其接頭誤差可達0.2 mm。如表2中1號30米鋼卷尺，79年1月13日的檢定結果，出現*小改正值為-1.79 mm．這是由于該次檢定是在30米內讀數，而其余均為30米外讀數或內外讀數取平均值故較大。后用顯微鏡測定該尺在30米處的接頭誤差為0.15毫米。這說明受接頭誤差影響較大。相反，對于4號30米尺，因為該尺30米外無刻劃，檢定時全屬30米內讀數，其檢定精度相應地較高（1117.6萬）。因此在鋼尺檢定時，應注意尺子的接頭誤差，對于30米的鋼卷尺，檢定和使用時*好均用30米內讀數。對于50米鋼卷尺，在中間加托樁處，采用25米內或外讀數，檢定與使用時應取得一致。
(3)眾所周知，溫度對鋼卷尺的影響固然較大，但對檢定臺的影響也不能忽視。我們經過幾年來的觀測。發現混凝土的檢定臺及觀測標志墩受溫度影響是比較明顯的（見附錄），故在室內檢定時t應關好門窗，減少溫度變化，從測定基距長度檢定鋼尺的完成時間，盡可能在2～3小時內完成，當溫度變化較大時，應用標準尺重新測定基距的長度。此外為了使鋼卷尺適應檢定室的溫度，應提前半小時把鋼卷尺放在檢定臺上，有條件時，盡可能采用點溫計等措施直接測量鋼卷尺本身的溫度。
3． 為了檢查和防止粗差，每次檢定時要校核基距長度的變化是否與溫度變化相適應。此外，應備有1～2支校核尺，每次檢定時校核尺與被檢定的鋼卷尺一同檢定。實踐證明，采取這些措施，能較有效地防止和及時發現一些異常情況：保證檢定精。
