千分尺测量误差探讨

电子变压器厂对漆包线尺寸的进厂检验要求是很严格的，因为一旦尺寸超标或错规的漆包线流入制程中，轻则造成原料报废、返工，重则导致变压器发热、烧毁，后果十分严重。特别是在铜价一再上涨的今天，降低不良的报废尤为重要。

但是，在变压器厂IQC进料检验的过程中，有很多变压器厂对漆包线的测量结果与供应商对漆包线的测量结果却相差1-6um，在争议过程中，双方都能出示计量部门检定合格的千分尺检定证书。因此，至少有一方的数显外径千分尺（以下简称数显尺）不准，或双方的数显尺都不准却是一个不争的事实。千分尺的测量精度为0.001mm，因此测量误差若达到2-6um显然是不合格的。而恰恰是这些经过检定合格而实际上又不合格的数显尺导致供需双方的争议在继续。

千分尺使用前准确否？长期以来，很多变压器厂都进入了一个误区，即经过计量部门检定合格的千分尺都是合格的。事实上并非如此。笔者经过多年研究，认为数显尺存在设计上的缺陷，多数数显尺的测量误差超出标准范围。因为用千分尺专用量块的平面测数显尺，100%合格，用针规测数显尺，则有70%的数显尺测量误差超出标准范围。

因为针规和漆包线的形状一致，同属于线状圆柱体，所以用针规校对千分尺的准确与否更具有对比性，合理性。因此，我们在使用千分尺前必须用针规检测千分尺的误差是否在合格范围内。

2校核外径千分尺方法一：针规法

用针规检测千分尺后，我们发现：多数数显千分尺的测量误差超过标准，而普通（无数显）外径千分尺则无此现象。笔者多次用针规进行了验证。现将验证过程陈述如下，供同道参考：

a.工具

千分尺专用量块，规格：5mm，制造厂：成都量具厂；

针规，规格：0.50mm（精度为0.001），制造厂：成都量具厂；

千分尺座架，制造厂：成都量具厂

b.外径千分尺规格：0-25mm

c.测试前提：

千分尺、针规均经计量部门检定合格，且已排除干扰因素（如千分尺端面不洁等）

d.测试分二组进行，a组为数显尺(见表1)，b组为普通外径千分尺(见表2)

e.测试数据分析：

a组：10支千分尺测试千分尺专用量块，全部合格，这也是计量部门检定合格的主要依据。但是测试针规，竟有70%的数显尺不合格，这就是当供需双方都使用数显千分尺检验漆包线时发生争议的根本原因。

b组：全部合格。说明普通外径千分尺无此缺陷，这也是有的漆包线生产厂宁愿选择容易引起视觉误差而舍弃数显尺的原因。

用不同的数显尺测同一物体（千分尺专用量块）能够显示同一结果，而用相同的数显尺测另一个同一物体（针规）却显示不同的结果，分析原因，只有一个解释：数显千分尺存在设计上的缺陷，多数数显尺的测量误差超出标准范围。

因此，过分相信计量部门的检定证书，使用了实际上不合格的千分尺，可能将不合格的漆包线当成合格品使用，导致严重后果。

对于不合格的数显尺，如果不经过进一步的微调处理，则不适宜测量漆包线。经过微调后的数显尺，完全能够达到合格的要求。（如读者对微调方法有兴趣，可来函与笔者联系）。

为了验证微调后的数显尺测量的漆包线外径和内径是否准确，我们将检测后的同一根漆包线样品送至深圳市计量检测中心进行测试，检定证书所列出的测试结果和我们的测试结果误差小于0.001mm，说明微调千分尺的方法是正确的。

为什么分别用千分尺专用量块和针规校核千分尺的结果有如此大的差别呢？笔者多次请教于深圳计量检测中心长度室和广州赛宝实验室，均没有得到满意的解释。

实践证明，为了保证测量结果的准确，必须定期（根据使用频率定为7-10天）用针规校准一次千分尺（包括普通外径千分尺）。因为千分尺有可能变动，而针规是不会变动的——除非生锈。一旦有轻微的锈斑，针规应立即报废。因此，防止生锈的最好方法，就是将针规保存在防锈油或变压器油中。

3校核外径千分尺方法二：电阻反证法

所有电子变压器厂都很重视对漆包线铜线电阻的测量，而利用电阻的测试结果反推铜线的直径，从而可以进一步验证千分尺是否准确的方法确往往被忽略。

应用此方法的前提是，铜线的材质必须合格。

其步骤如下：（以规格为0.2mm漆包线为例）

a.测出一米长度的电阻值Rt=0.5513Ω（Rt为室温电阻值）

b.对测试的结果依据GB/T 4074.5-99《绕组线试验方法  第五部分 电性能》第三条给出的公式进行温度系数修正。

式中，R20：20℃时的电阻值。

 t：测量时的环境温度℃。
 
 a：温度系数a20=3.96×10-3K-1

现测出环境温度为24℃，则修正后的电阻值

At：计算得出的各温度所对应的电阻温度系数，见附录一

c.根据修正后的电阻值R20计算漆包线的直径。

根据GB6109.1-90 《漆包圆绕组线 第一部分 一般规定》附录A给出的电阻计算公式，（公式见附录二），可计算出规格为0.20mm漆包线的直径：

d.附录二中公式计算得出的常数，P为1/58.5

e.标称直径，mm

f.用所测电阻值计算出的直径与千分尺测出的铜线直径（漆包线内径）相比较。如千分尺测得的结果为0.20mm说明千分尺是准确的。如测得的结果为0.201mm、0.199mm，则说明有电阻测量误差和千分尺本身允许的误差等因素在内，千分尺还是合格的。如测得的结果为0.198mm、0.1987mm或0.196mm，说明千分尺误差太大，不合格。

附录三是根据附录二中公式计算得到的部分规格的漆包线20℃时的电阻值。其最小值、标称值、最大值分别对应于线规的最大公差值、标称线径、最大公差值。以规格0.20mm（公差±0.003mm）为例：

4结束语

漆包线尺寸的检测工具有镭射（红外线）测径仪和外径千分尺，但前者分辨率虽然达到0.0001mm，但价格昂贵，且使用时随意性不好，因此在大多数厂家并未得到推广。外径千分尺依然是漆包线生产厂和电子变压器厂的主要测量工具。数显千分尺虽然直观、方便，特别适合于被测对象量大、快捷的场合，但因为存在设计上的缺陷，即使在漆包线生产厂也被列为不好使用的工具。因此对不合格的数显尺进行微调，修正误差，使之达到合格要求，是提高产品质量所必须进行的工作，请定期校准千分尺。

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