武腾腾 徐 堃

（1、江西省检验检测认证总院东华计量测试研究院，江西 南昌 330000 2、江铃汽车集团有限公司，江西 南昌 330000）

量块是使用相对广泛的常见实物量具。检定项目中经常使用量块作为计量标准器，促进量规、量器校准示值误差，在生产制造业中测量零件尺寸，保证零件符合计量基准。在精密划线或者校准精密仪器时，常见量块应用。

1 量块的特点

量块制造结构并不复杂，同时具有稳定的尺寸，应用难度较低，使用量块进行计量操作可行性强。通过该实物载体应用，可依据应用规范在实际生产环节中逐级落实最高级计量基准，从而统一量值。在长度领域中量块就有标定量仪的应用价值，检定示值误差。使用量块对照测量物体，分析测量器具、被测物体规格数据以及量块差值，可进行精密测量或校准精密测量仪器[1]。量块构造如图1。

图1 量块构造

2 检定长度稳定度的必要性

2.1 量块的作用

量块属于长度计量专业范畴，应用范围较广，具有实物量具的特性。长度计量经常使用量块作为实物量具，检定项目计量标准器也经常选用量块。使用量块，可对量规、量具进行检定校准，缩小误差。在工业生产中，对机械零部件有严格要求，规范的尺寸是保证流水线生产顺利进行和最终产品质控的基础，通过量块使用，可促进长度标准。量块是长度专业不可或缺的计量标准器。

2.2 量块检定要求

量块测量结果并非长久有效，而是具有时间限制，在考核测量结果时，必须分析长度稳定度。通过控制长度稳定度，评价其量值可靠性和长度漂移程度。所谓量块的稳定度，即量块等测量仪器应长时间维持恒定状态。在生产制造量块时，其中一个环节是热处理环节，在热处理影响下，材料发生形状变化，长度可能拉伸或缩短。因此，影响长度稳定度的主要环节之一是生产环节。检定操作中，存在诸多消极因素，导致测量不确定度提升[2]。根据相关标准，新购买量块、使用或检定频率较低量块长度稳定度存在不确定性，影响量块级别确定。检定量块是科学控制其长度稳定度的重要手段。

2.3 长度稳定性影响因素

长度稳定度是指在量块使用中，量块维持稳定的长度计量特性。量块制造完成后，即使处于非使用状态，存放的量块也会在时间延长中受到环境影响发生不稳定情况，即计量应用中发生失准问题。长度稳定度特性受到量块自身条件影响，例如所用材质具有的不同组织结构，自身变化和环境影响变化后，可能发生量块伸长或者出现收缩情况，也可能发生不同程度的变形，上述变化皆会引起量块长度变化，其稳定度高低对量块使用时长度精准度具有直接影响，为此必须加以重视。

3 量块检定的基本方法

查阅研读量块技术类文献，可知量块在使用年限中并非完全稳定，但其长度变化必须在限定值之内，此种限定值取决于量块等级。即不同等级的量块，对不确定度的容许限度也存在差异。根据相关标准，5 等量块设计中心长度是100mm，可容许的不确定度是1.0μm，允许变化量的最高限值是（100mm±0.15μm），即在测量中线长度时量块长度应为（100mm±±0.15μm），超出此限值即为不合格。基于此种要求，评价量块长度稳定度时应行综合分析。在实际检定中，仅以检定规程标准作为依据是错误的检定方法[3]。

根据检定规程要求，量块年长度变化量应在规定允许值限度内，且以该量块未受环境温度、外力冲击或振动以及其他机械力影响的前提下。在计算量块长度稳定度时，通常是计算长度年变化量，获取平均值，以此代表长度稳定度。以L1描述接受检定的量块在考察过程中最后一次长度测定数据，L2表示考察过程中第一次检测显示的长度数据，该检定过程以年为单位，以Y 描述考察期限（即年），以LA代表年变化量均数，则计算公式应为：

以检定规程中标准允许值对比，对被检量块的等级进行确定。经比较，长度稳定度在允许值范围外，将被检量块降低等或级，与允许值差距过大时，须将量块直接作废，破案其不再具有计量使用价值。在此过程中应注意，LA应符合该测量中不确定度相关因素[4]。

常规检定中，LA所要求的测量不确定度通常难以达成，因而在检定实操过程中，通常考察期限需要适当延长，并且对测量不确定度进行科学控制，双重控制下促进精准检定。

在检定时，量块长度稳定度与不同等级量块在长度测量中不确定度所规定的允许值范围见表1。其中LAM为最高允许值年变化量，Uln为不同等级量块具有的不确定度允许值在计算时的应用公式。

表1 允许值对照[μm，（±s）]

表1 允许值对照[μm，（±s）]

量块等级LAM U等 级1 K 0.02+0.20×10��1�士(0.02+0.25×10��1�)0.05+0.50×10��1�3 1 0.10+1.00×10��1�士(0.05+0.50×10��1�) 0.20+2.00×10��1�5 3 士(0.05+1.00×10��1�) 0.50+5.00×10��1�

4 检定精度控制

4.1 考察期限控制

在检定中，适当延长期限可促进有效检定。在长度年化量均数即LA=（L2-L1）/Y，在检定测量中，通常根据规程对照长度稳定度，分析相关数据是否在允许值区间内，适当延长考察期。在此考察中，在可行性范围内Y 与稳定度检定效果正相关。

4.2 不确定度控制

测量量块中心长度不确定度时，输出量所显示的标准不确定度等是核心构成因素。诱发该不确定度的因素通常分为7 个方面。应对7 个不确定度进行研究，然后对症防控：（1）接受检测的仪器使用中，存在示值显示不稳定或者读数不准确的问题，在此影响下，出现标准不确定度。（2）检定过程中，读数描述为d，d 导致标准不确定度出现。（3）量块中产生变动量，量块实际中心和标准量块的检定点二者存在差异，即出现中心偏移，由此出现标准不确定度。（4）量块变动量导致被检量块的实际检定点和量块中心点出现偏移，引起标准不确定度。（5）检定过程中所用标准量块、被检量块线膨胀系数存在差值，该差值以Δa描述，Δa 存在不确定度，进而导致量块出现标准不确定度。（6）标准量块、被检量块存在温差，即Δt，Δt 温差引起标准不确定度。（7）检定操作中，滤光片中心波长存在测量不确定度，影响量块检定结果。

以上7 个分项是引起标准不确定度的主要因素。其中前4项的产生机制为频繁重复测量导致测量列不具有单一性，对于此类问题，应以A 类不确定度评定手段进行分析和控制。第5项、第6 项问题，结合检定规程要求，分析检定环境的约束条件，应采用B 类评定方法分析不确定度。在最末项即第7 项中，其检定过程中滤光片中心波长引起的测量不确定度导致的标准不确定度为1.2nm 时，属于可忽略误差。此外注意，检定新购置量块，或者量块未经过检定，实施初检时，此类检定不具备延期考察的实施条件，检定操作人员必须提升测量次数，并对检定环境即实验室环境进行精准控制，保证环境温度符合要求。通过上述控制方法，在输入量维度缩小不确定度的分量。然而，输出端出现不确定度，其根本原因是上一级别检定量块标准出现不确定度。在此环节，应将其视为定值。

初次检定的量块多为新购置量块，也有部分量块在购入初期因各种原因检定延后。还有部分量块是因为发生损坏，经过修理，其长度可能发生变化，故而在修复后必须实施长度检定。检测中心位置长度10 次，取10 次数据的平均值，以该数据作为最终中心长度值。通常情况下，应提供校准证书。此类量块无法产生长度稳定度数据，二次检定方法仍需重复初检方法。

初次检定、二次检定经检测所得数据值，其差值未超过不确定度倍数时，针对此种情况不应认定该量块具有较差的长度稳定度。两次检定间距两年进行，测定结果存在显著差值，应积极寻找差值影响因素。长度测量不确定度的确定过程具有较高难度，为此，在对其长度稳定度进行全力控制时可采用适当延长有效期的控制方法。

4.3 检定过程控制要点

在检定量块时，应明确长度稳定度应避免受到温度异常影响，远离会对量块产生冲击或振动的因素，此外机械力作用和磁场影响也会影响检定结果。在稳定度考察阶段，考察前提应为杜绝外因影响，以此得到可靠性量块长度数据。在考察周期中，如量块经过修理，然后才显示为合格，则应中断之前考察周期，从修理后检定量块长度为考察期起始端，对测量结果稳定度进行二次考察。

考察期限方面，考察期限单位是年。常规检定项目可根据当此检定即时获取检定数据，但长度稳定度检定考察次数必须≥2 次，有时需要实施多次检定。在两次检定或多次检定中，分析隐含数据，方可了解长度稳定度。当设置3m 检定周期时，应进行5 个检定周期的连续性检定，观察量块长度在期间变化，最终才能得到1 次稳定度结果。故而量块中心长度应在每次检测后获取最终数据，然后进行记录，记录应完整全面，后续以该数据为依据，评价长度稳定度。

处理检定结果时，一套量块应根据规程进行规范化检定，出具检定证书。在该证书中，其长度稳定度结论并非显示整套量块。在检定中应得到整套受检量块的稳定度数据，获取最终结果，而非单个量块。在进行稳定度年变化量均值记录时，通常使用lA 描述。通过LA=（L2-L1）÷Y 计算，获取初步数据，结合表1所述允许值，分析检定可靠性。在进行该计算时，UA应＞LAM。

综上所述，在检定量块长度稳定度时，应明确量块的特点，了解检定的核心预期，以检定目的为引导进行科学检定。应采用规范的检定方法，并通过延长考察期限、控制不确定度等控制检定结果可靠性。检定过程中，检定操作人员应以检定规程为依据，结合技术文件要求，标准检定量块。应了解标准值误差相关知识，进行科学应用，深入了解不确定度，促进精准实施检定操作，促进检定结果可靠性。