利用万能测长机校准标准环规的方法
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U=k×uc（Δβj）=2×0.40=0.8μm 5.两种测量方法的数据分析
（6 ）
（1） 由表 3 至表 5 的数据分析 ， 基本得出 ：① 红宝石 球测头检测数据分散性较大 ， 直径变动量也较大 ； 而 L 形测头检测的数据分散性较小 ， 直径变动量也较小 。
=0.40μm
4. 两种测量方法的不确定度分析
（1 ）L 形测头
L 形测头与红宝石球测头测量环规重复性实验对比
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40.0005mm ）， 被测标准环规的直径为 50.0005mm 。
实验结果表明 ， 在正常的实验过程中 ， 保证 稳 定 的测力 ， 保证测量设备与被测面稳定地接触 ， 则不管 使用 L 形测头 ， 还是使用红宝石球测头 ， 其测量重复性 都能够满足要求 。
3. 标准环规直径变动量的测量实验
表 2 是一组对比的实验数据 。
1.加强计量器具的设计选型管理
设计人员应加强市场调研 ， 准确掌握用气需求 ， 根据国家规范和技术标准进行设计 ， 合理选用匹配的 计量器具 。 同时 ， 建设单位应加强图纸的审核 ， 使计量 器具的设计选型较好地满足现场的实际运行情况 。
4. 其他有效措施
一是进一步完善输差的统计和计算方法 ， 建立输 差跟踪分析和预警系统 ， 定期比对分析综合输差与各 分项输差的曲线 ， 对损耗异常的情况能及时发现和定 位 ， 对输差异常能迅 速高效地控制 ； 二是进一步研究 和实践利用多路计量或大小流量切换的方式 ， 解决流 量计量程小于用户用气量变化范围的问题 。 作者单位 【 湖北省天然气发展有限公司 】 计
D
图1
标准环规测量面示意图
石内径测头TEL76.4，连接测量元件和计算机 。 环规用 夹具固定在 “万能测量平台 ”上 ，测力约0.5N，不能调节 。 （4 ） 测量步骤 ： 第一步 ： 首先检查测量平台是否水平 ： 用 设 定 规 （Trimos 公司随机带的附件 ， 内径尺寸为 40.0011mm ） 调 校 ，通 过 调 整 水 平 螺 丝 ，使 得 工 作 台 上 升 （或 者 下 降 ） 两圈后 ， 读数误差小于 2μm 。 第二步 ： 确定红宝石球测头的测头常数 ： 将 设 定 规用夹具固定在平台上 。 前后移动工作台 ， 找到最大 点 ， 然后让球测头与设定规的左侧 接触 ， 将设定规直 径 值 （40.0011mm ） 加 “- ” 号 输 入 计 算 机 ， 最 后 让 球 测 头与设定规的右侧接触 ， 所得的显示值即为测头常数 值 。 把该数据设为预设值 ， 计算机自动保存 ， 若更换球 测头 ， 需确定新的测头常数 。 第 三 步 ：换 成 待 测 环 规 ，用 夹 具 固 定 在 平 台 上 。 前后移动工作台 ， 找到最大点 ， 然后让球 测 头 与 设 定规的左侧接触， 再让球测头与设定规的右侧接 触 ，所 得 的 显 示 值 即 为 环 规 直 径 。 如 图1所 示 ，在 互 相 垂 直 的 两 个 检 测 面 （ A-B 面 ， C-D 面 ） 上 ， 分 别 在 上 端 、中 间 、下 端 各 测 一 个 点 ，共 计 需 要6个 测 量 点 ，得 到 6 个数据 。 二 、 两种方法测量结果的实验数据对比
2 i=1 i
n
n-1
（2 ）
式 中 ：xi—— 标 准 环 规 直 径 尺 寸 测 量 值 ；n— —— 测 量次数 10 。 两种测量方法的实验结果分别如表 1 和表 2 所示 。 实验设备为万能测长机 （ 型号为 HPD-3000 ， 编号 为 1381 ） 和 设 定 规 （ 编 号 为 1105258 ， 标 称 值
U=k×uc（Δβj）=2×0.40=0.8μm
（2） 红宝石球测头 合成标准不确定度
（4）
uc（d）= 姨u2（ds）+u2（a）+d2sΔt2u2（δα ）+d2sα2su2（δt ） = 姨0.252+0.292+（40×103×0.4×1.15×10－6）2+（40×103×11.5×10－6×0.23 ）2 = 姨0.25 +0.29 +0.018 +0.11
1.L形测头
（1） 适合内径尺寸范围是 （12~250 ）mm 。 （2 ） 使用主要附件 ：L 形测头 。 （3 ） 附件安装 ： 安装好 L 形测头 ， 环规在 “ 万能测量 平台 ” 上测量 ， 用夹具固定 ， 设置测力约 2N 。
2. 测量装置和红宝石球测头
（1） 适合内径尺寸范围是 （1~100 ）mm 。 （2 ） 使用主要附件 ： 测量装置 LABC70 和红宝石内 径侧头 TEL76 。 （3）附件安装 ：安装好测量装置LABC70，装上红宝
LABCONCEPT 测长机 （ 以下称为万能测长机 ）。 因为该
万能测长机提供了两套完全不同的检测 “ 标准环规 ” 的附件 ， 以及相应的截然不同的测量 程序 ， 所以这两 种不同的测量方式作用 于 同 一 个 环 规 （内 径 范 围 ： （12~100 ）mm ）， 产生的结果比较和数据分析有助于今 后在 “ 标准环规 ” 检测工作中的实际运用 。 一 、 标准环规直径的两种测量方法 测量方法依据JJG894-1995《标准环规检定规程 》。 依据 JJG894-1995， 环规的内径尺寸是通过与标 准环规在测长机上作比较确定的 。 比较方式有两种 ：L 形测头 ； 测量装置和红宝石球 测头 。
2. 标准环规直径尺寸的重复性实验
标准环规直径尺寸的重复性实验 ， 需要对实验对 象的同一个测量点进行 10 次重复测量 ， 通过贝塞尔法 进行数据处理 ， 以验证这两种方法测量的重复性 。 计 算公式如下 ： 测量结果平均值 ：x=
1 n
n
∑x
i=1
i
（1 ）
贝塞尔法标准偏差 ：s=
姨
%
x －x ∑ ∑∑
2 2 2 % 2 %
%
Trimos 公 司 的 LABCONCEPT 测 长 机 对 标 准 环 规
的 检 测 ， 被 测 环 规 的 内 径 范 围 在 （ 12~100 ） mm 之 间 ， 原 则 上 两 种 测 量 方 法 （L 形 测 头 、 红 宝 石 球 测 头 ） 都 适用，但在具体检测过程 中还是有以下差别 （见 表
表3
L 形测头各不确定度分量
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1.试验样品及试验条件
标 准 环 规 公 称 直 径 ：13 .9995mm 、29.9990mm 、 表1
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世通计量校验：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ
世通计量校验：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ
C
50 . 0005mm 、 45 . 3598mm 、 41 . 1203mm 、 39 . 4993mm 、 43.2388mm 。
环境温度 ：（20±1 ）℃ 。
A
B
相对湿度 ：52% 。 主 要 试 验 设 备 ： 万 能 测 长 机 ： 型 号 为 HPD-3000 ， 编号为 1381 ， 不确定度为 U= （0.8+1.1L ）μm ；（k=2 ）； 设 定规 ： 编号为 1105258 ， 标称值为 40.0005mm ， 省计量科 学院实测值 40.0011mm ， 不确定度为 U=0.5μm （k=2 ）。
2. 加强计量器具的维护保养
加强设备的日常维护保养 ， 重 视 设 备 的 现 场 管 理 ， 做好清洁 、 润滑 、 保养 、 检查和调整工作 。
3. 加强管网设施管理
一是要严把新建管线的质量关 。 新建管线应从原
用万能测长仪检测标准环规的方法探讨
□崔丽霞
我 所 实 验 采 用 的 检 测 设 备 是 瑞 士 Trimos 公 司 的
世通计量校验：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ
世通计量校验：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ
合成标准不确定度
扩展不确定度 ：
uc（d）= 姨u2（ds）+u2（a）+d2sΔt2u2（δα ）+d2sα2su2（δt ） = 姨0.252+0.292+ （40×103×0.4×1.15×10－6）2+（40×103×11.5×10 ×0.23 ） = 姨0.25 +0.29 +0.018 +0.11
世通计量校验：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ
米的输差 。 如果能在此基础上采取有效措施将输差控 制在 1% 以内 ， 对企业来说是一笔可观的经济效益 。
材料采购 、施工人员的技术水平和责任心 、施工机具的 配套以及施工过程的监督等方面把关 。特别是计量仪表 的安装，质量管理人员一定要到现场监督 ，不合要求 ，坚 决返工；二是加大现有管网的日常巡查、维护力度。
（4 ） 测量步骤 ： 第一步 ： 测量设定规 （Trimos 公司随机带的附件 ， 内径 尺寸为 40.0011mm ）。 将设定规固定于测长 机 的 工作台上 ， 使测钩的测头与标准环规内表面 接 触 良 好 ； 然后沿工作台的水平轴轻轻转动工作台 ， 直 到测 长机的读数最小 ； 再前后移动工作台 ， 直 到测长机的 读数最大 ； 重复几次找到最佳位 置后 ， 把设定规直径 （40.0011mm ） 设置为参考值 。 第二步 ： 换成待测环规 ， 同样用夹具固定安装 ， 重 复第一步所述的找最佳位置的步骤 ， 测长机显示结果 即为被测量环规内径尺寸 。 如图1所示 ，在互相垂直的 两个检测面 （A-B 面 ，C-D 面 ） 上 ， 分别在上端 、 中间 、 下 端各测一个点 ，共计需要6个测量点 ，得到6个数据 。
扩展不确定度 ：
（3 ）
被测量接近于正态分布 ， 所以取包含因子 k=2。
② 红宝石球测头检测数据偏小 ， 这是由于红宝石球测
头的测力只能到 0.5N 的原因 。 进一步验证了二 、1的结论 。 （2） 扩展不确定度相同 ， 都是 U=0.8μm ， 符合标准 环规检定 / 校准使用要求 。 三 、 两种测量方法的选择及实际应用
=0.40μm
（5）
被测量接近于正态分布 ， 所以取包含因子 k=2。 表2
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5 ）。
L 形测头与红宝石球测头直径变动量的测量对比
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U=k×uc（Δβj）=2×0.40=0.8μm 5.两种测量方法的数据分析
（6 ）
（1） 由表 3 至表 5 的数据分析 ， 基本得出 ：① 红宝石 球测头检测数据分散性较大 ， 直径变动量也较大 ； 而 L 形测头检测的数据分散性较小 ， 直径变动量也较小 。
=0.40μm
4. 两种测量方法的不确定度分析
（1 ）L 形测头
L 形测头与红宝石球测头测量环规重复性实验对比
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40.0005mm ）， 被测标准环规的直径为 50.0005mm 。
实验结果表明 ， 在正常的实验过程中 ， 保证 稳 定 的测力 ， 保证测量设备与被测面稳定地接触 ， 则不管 使用 L 形测头 ， 还是使用红宝石球测头 ， 其测量重复性 都能够满足要求 。
3. 标准环规直径变动量的测量实验
表 2 是一组对比的实验数据 。
1.加强计量器具的设计选型管理
设计人员应加强市场调研 ， 准确掌握用气需求 ， 根据国家规范和技术标准进行设计 ， 合理选用匹配的 计量器具 。 同时 ， 建设单位应加强图纸的审核 ， 使计量 器具的设计选型较好地满足现场的实际运行情况 。
4. 其他有效措施
一是进一步完善输差的统计和计算方法 ， 建立输 差跟踪分析和预警系统 ， 定期比对分析综合输差与各 分项输差的曲线 ， 对损耗异常的情况能及时发现和定 位 ， 对输差异常能迅 速高效地控制 ； 二是进一步研究 和实践利用多路计量或大小流量切换的方式 ， 解决流 量计量程小于用户用气量变化范围的问题 。 作者单位 【 湖北省天然气发展有限公司 】 计
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图1
标准环规测量面示意图
石内径测头TEL76.4，连接测量元件和计算机 。 环规用 夹具固定在 “万能测量平台 ”上 ，测力约0.5N，不能调节 。 （4 ） 测量步骤 ： 第一步 ： 首先检查测量平台是否水平 ： 用 设 定 规 （Trimos 公司随机带的附件 ， 内径尺寸为 40.0011mm ） 调 校 ，通 过 调 整 水 平 螺 丝 ，使 得 工 作 台 上 升 （或 者 下 降 ） 两圈后 ， 读数误差小于 2μm 。 第二步 ： 确定红宝石球测头的测头常数 ： 将 设 定 规用夹具固定在平台上 。 前后移动工作台 ， 找到最大 点 ， 然后让球测头与设定规的左侧 接触 ， 将设定规直 径 值 （40.0011mm ） 加 “- ” 号 输 入 计 算 机 ， 最 后 让 球 测 头与设定规的右侧接触 ， 所得的显示值即为测头常数 值 。 把该数据设为预设值 ， 计算机自动保存 ， 若更换球 测头 ， 需确定新的测头常数 。 第 三 步 ：换 成 待 测 环 规 ，用 夹 具 固 定 在 平 台 上 。 前后移动工作台 ， 找到最大点 ， 然后让球 测 头 与 设 定规的左侧接触， 再让球测头与设定规的右侧接 触 ，所 得 的 显 示 值 即 为 环 规 直 径 。 如 图1所 示 ，在 互 相 垂 直 的 两 个 检 测 面 （ A-B 面 ， C-D 面 ） 上 ， 分 别 在 上 端 、中 间 、下 端 各 测 一 个 点 ，共 计 需 要6个 测 量 点 ，得 到 6 个数据 。 二 、 两种方法测量结果的实验数据对比
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（2 ）
式 中 ：xi—— 标 准 环 规 直 径 尺 寸 测 量 值 ；n— —— 测 量次数 10 。 两种测量方法的实验结果分别如表 1 和表 2 所示 。 实验设备为万能测长机 （ 型号为 HPD-3000 ， 编号 为 1381 ） 和 设 定 规 （ 编 号 为 1105258 ， 标 称 值
U=k×uc（Δβj）=2×0.40=0.8μm
（2） 红宝石球测头 合成标准不确定度
（4）
uc（d）= 姨u2（ds）+u2（a）+d2sΔt2u2（δα ）+d2sα2su2（δt ） = 姨0.252+0.292+（40×103×0.4×1.15×10－6）2+（40×103×11.5×10－6×0.23 ）2 = 姨0.25 +0.29 +0.018 +0.11
1.L形测头
（1） 适合内径尺寸范围是 （12~250 ）mm 。 （2 ） 使用主要附件 ：L 形测头 。 （3 ） 附件安装 ： 安装好 L 形测头 ， 环规在 “ 万能测量 平台 ” 上测量 ， 用夹具固定 ， 设置测力约 2N 。
2. 测量装置和红宝石球测头
（1） 适合内径尺寸范围是 （1~100 ）mm 。 （2 ） 使用主要附件 ： 测量装置 LABC70 和红宝石内 径侧头 TEL76 。 （3）附件安装 ：安装好测量装置LABC70，装上红宝
LABCONCEPT 测长机 （ 以下称为万能测长机 ）。 因为该
万能测长机提供了两套完全不同的检测 “ 标准环规 ” 的附件 ， 以及相应的截然不同的测量 程序 ， 所以这两 种不同的测量方式作用 于 同 一 个 环 规 （内 径 范 围 ： （12~100 ）mm ）， 产生的结果比较和数据分析有助于今 后在 “ 标准环规 ” 检测工作中的实际运用 。 一 、 标准环规直径的两种测量方法 测量方法依据JJG894-1995《标准环规检定规程 》。 依据 JJG894-1995， 环规的内径尺寸是通过与标 准环规在测长机上作比较确定的 。 比较方式有两种 ：L 形测头 ； 测量装置和红宝石球 测头 。
2. 标准环规直径尺寸的重复性实验
标准环规直径尺寸的重复性实验 ， 需要对实验对 象的同一个测量点进行 10 次重复测量 ， 通过贝塞尔法 进行数据处理 ， 以验证这两种方法测量的重复性 。 计 算公式如下 ： 测量结果平均值 ：x=
1 n
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i=1
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（1 ）
贝塞尔法标准偏差 ：s=
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Trimos 公 司 的 LABCONCEPT 测 长 机 对 标 准 环 规
的 检 测 ， 被 测 环 规 的 内 径 范 围 在 （ 12~100 ） mm 之 间 ， 原 则 上 两 种 测 量 方 法 （L 形 测 头 、 红 宝 石 球 测 头 ） 都 适用，但在具体检测过程 中还是有以下差别 （见 表
表3
L 形测头各不确定度分量
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环境温度 ：（20±1 ）℃ 。
A
B
相对湿度 ：52% 。 主 要 试 验 设 备 ： 万 能 测 长 机 ： 型 号 为 HPD-3000 ， 编号为 1381 ， 不确定度为 U= （0.8+1.1L ）μm ；（k=2 ）； 设 定规 ： 编号为 1105258 ， 标称值为 40.0005mm ， 省计量科 学院实测值 40.0011mm ， 不确定度为 U=0.5μm （k=2 ）。
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加强设备的日常维护保养 ， 重 视 设 备 的 现 场 管 理 ， 做好清洁 、 润滑 、 保养 、 检查和调整工作 。
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世通计量校验：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ
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扩展不确定度 ：
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世通计量校验：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ
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材料采购 、施工人员的技术水平和责任心 、施工机具的 配套以及施工过程的监督等方面把关 。特别是计量仪表 的安装，质量管理人员一定要到现场监督 ，不合要求 ，坚 决返工；二是加大现有管网的日常巡查、维护力度。
（4 ） 测量步骤 ： 第一步 ： 测量设定规 （Trimos 公司随机带的附件 ， 内径 尺寸为 40.0011mm ）。 将设定规固定于测长 机 的 工作台上 ， 使测钩的测头与标准环规内表面 接 触 良 好 ； 然后沿工作台的水平轴轻轻转动工作台 ， 直 到测 长机的读数最小 ； 再前后移动工作台 ， 直 到测长机的 读数最大 ； 重复几次找到最佳位 置后 ， 把设定规直径 （40.0011mm ） 设置为参考值 。 第二步 ： 换成待测环规 ， 同样用夹具固定安装 ， 重 复第一步所述的找最佳位置的步骤 ， 测长机显示结果 即为被测量环规内径尺寸 。 如图1所示 ，在互相垂直的 两个检测面 （A-B 面 ，C-D 面 ） 上 ， 分别在上端 、 中间 、 下 端各测一个点 ，共计需要6个测量点 ，得到6个数据 。
扩展不确定度 ：
（3 ）
被测量接近于正态分布 ， 所以取包含因子 k=2。
② 红宝石球测头检测数据偏小 ， 这是由于红宝石球测
头的测力只能到 0.5N 的原因 。 进一步验证了二 、1的结论 。 （2） 扩展不确定度相同 ， 都是 U=0.8μm ， 符合标准 环规检定 / 校准使用要求 。 三 、 两种测量方法的选择及实际应用
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（5）
被测量接近于正态分布 ， 所以取包含因子 k=2。 表2
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L 形测头与红宝石球测头直径变动量的测量对比
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