密玉量块自70年代问世以来，在我国得到越来越广泛的应用，各省、地市计量部门也普遍开展了密玉量块的检定工作。有些部门反映在检定中密玉量块的稳定性不好，年变化量远远超过允许值，有时甚至超过偏差值而无法确定其尺寸。由于密玉用来制造量块的历史不长，所以对其尺寸稳定性应予十分重视。经过实践的总结，我们认识到检定中的不稳定性主要来自于其材质与金属量块材质温度特性的差别，检定时确保温度平衡尤为重要。
检定密玉量块时是以钢质量块为标准，通过比较测量确定其长度的。在(10～30)℃的范围内，钢质量块的热膨胀系数为(11?5±1)×10－6/K，密玉量块的热膨胀系数为(11?5±1?2)×10－6/K。由于两者的热膨胀系数相近，容易使检定人员忽视两者热传导系数等特性参数的差异，即不注意真正的热平衡而仅根据量块表面温度相近就进行测量，这就极易带来测量误差。下面就此问题进行分析、计算。
关于温度平衡问题，涉及到材质的三个特性参数：比热容系数C、热传导系数λ和密度g。
比热容系数C=Q/(M·△t)的含义是：质量为M的某种材料，温度上升(或下降)△t时，要吸收(或放出)的热量为Q。密玉量块的比热容系数C1=0?73焦耳/(克·开)，钢的比热容系数C2=0?46焦耳/(克·开)。热传导系数λ是热量沿材质垂直热源方向的线性传播速度，单位是卡/(厘米·秒·开)。密玉的热传导系数λ1=0?0192卡(厘米·秒·开)。钢的热传导系数λ2=0?104卡(厘米·秒·开)。密度是物质单位体积的质量。密玉的密度g1=2?7g/cm3，钢为g2=7?88g/cm3。
当然，对于某一具体物体来说，它的热饱和时间还与其形状和受热表面积有关。在我们讨论情况下，密玉量块的大小和形状是相同的，所处的环境条件也相同。因此，影响等温性能的因素是比热容系数、热传导系数和密度。为了能对两种材料的温度性能有更确切地了解，我们来考察两个同样尺寸的量块温度升高1℃时所需要的时间之比。
设密玉量块所需要的时间为T1，金属量块所需要的时间为T2，并设量块的体积为V，则密玉量块的质量M1=V·g1,金属量块的质量M2=V·g2，则：
C1=Q1/M1 C2=Q2/M2
两量块温度升高1℃时所需要的热量为：
Q1=C1M1=C1Vg2
Q2=C2M2=C2V2g2
两量块温度上升1℃时所需要的时间为：
T1=Q1/λ2 T2=Q2/λ2
则：两量块所须时间之比
T1/T2=Q1λ2/Q2λ1=C1g1λ2/C2g2λ1
=0?73×2?7×0?104/0?46×7?88×0?0192=3
由此可以看出，在同样条件下，密玉量块达到温度平衡所需时间比金属量块长三倍。另外，密玉量块对温度波动的敏感性低于金属量块，造成在实际测量中温度较难掌握。
在实践中我们采用的办法是强制温度平衡，即长期在检定室中放置一块金属平板，检定时把密玉量块和金属标准一同放在该平板上等温，500mm以下的量块通常需要一小时，便可达到温度平衡状态；对于须用卧式光学计检定的较大尺寸量块，装夹完后再放十分钟，以平衡装夹过程对温度的影响。装夹前要事先做好仪器调整等准备工作，动作要迅速，并把金属量块放置在中间，以减少温度波动的影响。只要在检定过程中能保证金属量块检定规程所规定的条件，其温度稳定性就完全符合要求。 |
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