摘要：本文針對導致游標卡尺出現(xiàn)測量誤差的原因進行了分析，并研究了誤差的主要來源，以及針對這些現(xiàn)象，應采取什么措施。

關鍵詞：游標卡尺測量誤差

1 剖析導致測量誤差的主要來源

1.1 自身結構

1.1.1 游標卡尺的結構。由L型狀的鋼制尺（簡稱：主尺）與游標安裝在框架上組成的游標尺組件構成，在測量中是用手對游標尺進行作用，使得游標卡尺組件和主尺上的測量爪共同作用在待測物上，再進行正確位置的測量，最后將主尺上的數(shù)據和游標卡尺組件上獲得的數(shù)據進行加運算，就會獲得準確的物件尺寸。但是游標卡尺的設計與阿貝原理不相符，阿貝基本思路待測物在測量過程中，其長度軸要與主尺標量共線。比如要對鋼板的尺寸進行測量，使用鋼板尺就能直接獲得長度數(shù)值，而游標卡尺不能直接獲取，只能間接的應用。

1.1.2 游標卡尺的主尺與游標框架尺組件配合。在測量過程中，游標卡尺組件和測量的主尺中間有一定的空隙，所以兩者在對待測物件進行尺度測量時，兩測量尺與待測物軸線不共線，繼而產生測量誤差，我們稱之為阿貝誤差（Abbe）。阿貝誤差的大小主要受到測量主尺與游標卡尺部分之間空隙大小的影響；配合空隙越大，則游標卡尺和主尺測量的測量爪部分不平行性就越大。如圖1所示。

[間隙配合][1內測量爪][2外測量爪][3被測工具]

圖1游標卡尺的主尺與游標框架尺組件配合

1.2 操作導致的誤差

1.2.1 測量力產生的誤差。在測量中，人為操作直接影響到測量力的大小，因此出現(xiàn)誤差是在所難免的。當測量采用測量爪時，人手作用在工具上的力量倘若加大，此時作用在游標卡尺上游標框架上就會在作用力的作用下向左推進，而與測量件接觸的測量爪，就會受到反作用，出現(xiàn)右向推動，而游標卡尺上的框架尺原件會出現(xiàn)逐漸增大的彈性形變，導致卡尺上固定的測量爪出現(xiàn)活動。對于游標卡尺上的測量爪存在一定距離的測量臂，繼而加大了測量爪的彈性形變，導致出現(xiàn)肉眼看不到的傾斜角φ，因此會出現(xiàn)一定的測量誤差。

1.2.2 測量力對使用外測量爪刀口部位測量引起誤差。上述講到的自身結構產生的誤差中，已明確指出游標卡尺測量的原理與阿貝原則背道而馳。由于待測物件與游標卡尺的刻度線不共線，此時進行的測量都是偏離的間接檢測，而測量爪出現(xiàn)極小的彎曲變形后，導致△L=L×tanφ的誤差出現(xiàn)。由于具有阿貝誤差，因此△L的數(shù)值與L呈正比例關系。就整個外量爪而言，刀口與卡尺測量的軸線距離最遠，即L最大，因此可以說，在相同的環(huán)境下測量，使用刀口位置進行測量時，產生的誤差最大。

1.2.3 刻線寬度產生的誤差。參考如何提升分度準確度的標準可知，使用的線條愈細愈好，但是線的寬度直接受限于人眼。不僅如此，最小刻線寬度還受到觀察背景的限制，且制造刻度表面的材質越差，越增加實際看見的線寬。

1.3 溫度產生的誤差

游標卡尺給出產生誤差的條件是，在標準溫度下使用指定的塊規(guī)得到的結果。在使用游標卡尺的場合，倘若待測物件和卡尺使用的溫度超出標準溫度使用范圍，誤差也就產生了，因此產生誤差的來源之一便是溫度。

2 應對措施

2.1 降低自身產生的誤差 第一，降低間隙。只要對卡尺框上的螺絲進行擰緊操作，就能減少縫隙。標準是將螺絲擰緊后，再回擰半圈，這樣就能將卡尺內的彈簧片變成一個中間下陷而兩端突出的結構，使得與主尺間接觸部分受力均勻，繼而降低間隙。第二，在測量過程中，要一直使爪運動是一個連續(xù)的穩(wěn)定的軌跡。最后，在長時間的使用中，游標卡尺可能存在測量部位出現(xiàn)形變，所以在測量前要進行卡尺的計量檢定。

2.2 降低操作產生的誤差 要降低人為操作導致的誤差，需注意以下幾點：第一，測量用力要均勻。建議測量過程中，作用在游標卡尺上的力大致在3牛到6牛。第二，游標卡尺兩側的刀口位置容易受到測量力的影響而導致微變形，所以在測量時要降低使用率。最后，在使用測量前，要對游標卡尺進行“零”位校準。

2.3 降低溫度干擾 因游標卡尺與較多測量工具具有不同的結構，即使在環(huán)境相同的情況下，一定時間內獲取的溫度也不同，因此測量中，將要檢測的物件和游標卡尺放在相同的環(huán)境下，靜止一段時間，然后再實施測量，測量環(huán)境盡量安置在標準溫度的環(huán)境中，只要滿足這些就能有效降低50%的誤差。

3 結語

通過研究得出，改善游標卡尺的制作精度或降低磨合面的縫隙等能夠減少誤差，不僅如此，還應對游標卡尺進行定期檢查，確保測量的精準。

參考文獻：

[1]劉亞俊.卡尺刀口內量爪示值誤差的檢定方法[J].上海計量測試，2013(06).

[2]陶三春，黃守義.刀口內量爪示值誤差檢定方法的專用檢具[J].上海計量測試，2013(06).

[3]張馥生.通用卡尺示值誤差測量結果不確定度評定[J].科技資訊，2013(30).

作者簡介：郭明（1974-），女，遼寧綏中人，工程師，研究方向：長度檢定。