KELIBRON 指南

测量基础

长度单位与量值溯源

2 分钟阅读更新于 课程:测量基础 · 第 1 课

要点

米由光速定义:光在真空中 1 秒内传播 299 792 458 m。车间里的尺寸用毫米表示(1 mm = 0.001 m,1 µm = 0.001 mm),1 英寸准确等于 25.4 mm。测量结果能通过一条有文件记录、不间断的校准链连到这一定义,才算可溯源。

本页目录
  1. 米的定义
  2. 毫米、微米与英寸
  3. 什么叫可溯源
  4. 为什么重要
  5. 在 KELIBRON 中
  6. 参考资料
  7. 完整复现
  8. 在实训室中练习
  9. 常见问题
实训画面数显卡尺测阶梯轴(读数视角)在实训室中打开 →

米的定义

米是国际单位制(SI)的长度单位。2019 年起,国际单位制把真空中光速固定为 299 792 458 m/s,秒由铯原子频率定义,米由此确定。换成通俗的说法:1 米是光在真空中 1/299 792 458 秒内传播的距离,与 1983 年定义的长度相同。

各国的国家计量院负责把米“复现”出来,例如用已知频率的激光在干涉仪中测量长度。具体方法见与国际单位制手册配套的米的复现指南。国家标准 GB 3100-1993《国际单位制及其应用》规定了国际单位制及其使用。

毫米、微米与英寸

机械图纸上的尺寸以毫米为单位,公差和量具误差常用微米表示。各单位的关系见下表。

单位符号数值
米m1000 mm
毫米mm0.001 m
微米µm0.001 mm
英寸in25.4 mm(准确值)

例:32.02 mm 换成英寸为 32.02 / 25.4 = 1.2606 in(保留四位小数);英制每步 0.0005 in 的数显卡尺显示为 1.2605 in。0.01 mm 等于 10 µm。微米写作 µm;不用“丝”“道”等车间俗称(各地所指不一);数值与单位之间空一格。

什么叫可溯源

计量溯源性是测量结果的一种性质:结果能通过一条有文件记录、不间断的校准链与参照对象联系起来,链上每一次校准都会带来测量不确定度。车间里测的长度,溯源链通常是这样的:

  1. 国际单位制中米的定义。
  2. 国家计量院复现米,并校准参考标准,例如用干涉法测量的量块。
  3. 校准实验室用这些参考标准校准自己的工作量块。
  4. 车间的卡尺或千分尺用量块校准或检定。
  5. 你在工件上得到的读数。

链上的校准证书给出每一次的结果及其不确定度。越往下,不确定度越大:卡尺读数的不确定度,不可能小于检查它的量块的不确定度。

为什么重要

一家工厂做的轴能装进另一家工厂做的孔,靠的就是两边用的是同一个“米”。校准状态不明或已过期的量具,读出来只是一个数字。用量具前,先看它的校准状态标识或记录(见量具管理)。

校准和检定不是一回事:校准确定量具示值与参考量值之间的关系(通常以误差或修正值表示)及其不确定度;检定按法定的计量检定规程检查量具,并给出是否合格的结论。两者的区别也收录在测量术语对照中。

在 KELIBRON 中

实训室的数显卡尺按 UNIT 在毫米和英寸之间切换,英寸值等于毫米值除以 25.4,按每步 0.0005 in 显示。KELIBRON 是教学仿真,读数来自模型,不来自经过校准的量具,因此不是可溯源的测量结果。

参考资料

  1. BIPM, The International System of Units (SI Brochure), 9th edition (2019) and later updates, with Appendix 2: mise en pratique of the definition of the metre · BIPM
  2. JCGM 200:2012 — International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated terms (VIM, 3rd edition) · JCGM / BIPM
  3. A. Thompson, B. N. Taylor, Guide for the Use of the International System of Units (SI), NIST Special Publication 811, 2008 edition · NIST
  4. GB 3100-1993《国际单位制及其应用》 · 国家技术监督局
  5. T. Doiron, J. Beers, The Gauge Block Handbook, NIST Monograph 180, 1995 · NIST
  6. NIST Handbook 44, Specifications, Tolerances, and Other Technical Requirements for Weighing and Measuring Devices, Appendix C: General Tables of Units of Measurement · NIST

完整复现

复现数显卡尺:测量阶梯轴 Ø20/Ø32外径 · 0:28在实训室观看 → 分步跟做 → 下载视频 (12.4 MB)

由实训室按领域命令复现;读数与判定来自测量模型。

在实训室中练习

常见问题

1 英寸准确等于 25.4 毫米吗?

是。英寸按定义准确等于 25.4 mm(2.54 cm),换算本身没有舍入误差。

证书上写“溯源到国际单位制”是什么意思?

表示测量结果通过一条有文件记录、不间断的校准链与该单位的国际单位制定义相联系,链上每一环都给出了不确定度。

动手试一试

在三维实训室中打开同样的场景,自己读一次数。

在实训室中打开 →

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