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量測小幫手 - 溫度對量測精度的影響
溫度對量測精度的影響
由於物理特性,溫度會造成物質的熱漲冷縮現象。因此在量測上常常造成許多的爭議,到底誰量出來的才對? 以下用一個例子來說明。
一個玻璃材質一公尺的標準件,在 20 ℃ 時是 1000 mm,但是因為膨脹的關係,在 22℃ 時變成 1000.016 mm。在不同溫度下,這一支尺的長度顯然不同,若兩造沒有認知尺會膨脹,一定會在這個議題上爭個不停,誰量的才準?這就是為何許多精密儀器都要控制在20℃ 左右的原因,如此就不用考慮溫度所造成的影響,目前國際量測都是以 20℃ 為標準。
 
線膨脹係數
定義:當溫度升高1℃時,物體長度的增長量與原來長度的比                                                                   
ΔL:長度增加量      Δt :溫度增加量     Lo:原來長度                                 
 α =ΔL / Lo 1 / Δt                  
ΔL= Lo.Δt.α
 
以一般玻璃來說,它的膨脹係數是 8 x 10 -6 / ℃,所以每1℃ ,100mm 的長度會膨脹 0.8um
L= 100mm .1. 8 x 10 -6 = 0.8um
 
所以,以前言中的例子,長度是1000 mm,溫度增加 2 度就會膨脹 16um
 ΔL= 1000mm .2. 8 x 10 -6 = 16um
反過來說,若是原來長度很小如1mm,即使溫度增加10℃ 也只膨脹 0.08um,所以可以忽略不計,不用考慮溫度的影響。
ΔL= 1mm .10. 8 x 10 -6 = 0.08um
 
溫度對量測造成誤差之處
     A. 機台內光學尺的膨脹:
            光學尺膨脹造成尺規變大,使得量測結果偏小
    0.png - 量測小幫手 - 溫度對量測精度的影響
     B. 產品膨脹
            產品膨脹,自然量測結果會變大
 
 
    當人們在討論量測準不準時,都是在討論「真值」,機台校正也是校回「真值」。所以我們必須要先有正確的概念,才有辦法與客戶說明或是尋找問題。目前國際間的量測實驗室都是以20℃為標準,所以「真值」也都指是在20℃下量測出來的值。
     當客戶很要求精度時如1~2um,溫控一定要做好,否則是不可能達到的;若是精度要求在好幾條的,或量測距離很小的(小於10mm)也不用太在溫度上做文章。總之,當客戶在精度上有要求或爭議時,一定要多方面的考慮,因為需多都是case by case的,不要太早下斷言,也必須要對溫度影響有完整的認識才能有效的解決問題。
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