我国实现线膨胀系数自主测量

　　在我国，为了保证长度量值的统一，通过长度计量器具检定系统，将保存在中国计量院的国家长度标准量值传递到全国的各个角落。这个传递过程的实物介质主要是量块、金属线纹尺或玻璃线纹尺等实物标准器，而这些实物标准器所使用的原材料，其尺寸是随着温度的变化而变化的，会影响长度量值在全国的传递精度，因此准确掌握材料线膨胀系数对我国长度量值的统一和准确是十分重要的。

　　建立我国标准器的材料线膨胀系数测量系统并统一全国的量值，这是一个全新而且异常紧迫的任务。2006年，苏永昌所在的中国计量院长度计量科学与精密机械测量技术研究所开始了研究，申请了“测量长度实物标准器线膨胀系数的国家标准装置”课题，该课题作为“长度计量基标准的完善和共享”的子课题被列入该院科技平台项目。

　　这套历经3年研制成功的装置是由控温保温系统、温度测量系统、PTF修正系统和激光干涉测量系统四部分组成，可以测量长度为50毫米～1000毫米的材料。

　　据介绍，装置的工作原理是将被测件放在一个类似于大冰柜的保温箱内，保温箱里安装了参考镜和反射镜。被测件被置于平面参考镜和平面反射镜之间，左边的参考镜是固定的，右边的测量镜可以在水平方向自由平行移动。在测量过程中，专用的机械结构使被测件与两个平面镜保持接触状态，温度控制系统改变保温箱内的温度，当被测件的长度随温度变化而变化时，参考镜与测量镜之间的距离也随之变化，激光干涉仪测量两个平面镜之间的距离，从而达到测量被测件长度变化的目的。

　　苏永昌介绍，装置采用了独创的热平衡激光干涉测长系统来测量被测物体的长度。该激光干涉测长系统保证了在温度变化的过程中，装置内的其他物件不会受温度变化的影响，从而确保被测物体长度测量的准确。“这也是系统最大的创新点，这种方法也得到了国际同行的认可，并且优于很多其他国家的设计方案。”另外，自行构造的自动温度变化系统和自动温度测量系统也大大提高了装置的测量准确度。目前，系统的不确定度达到了3.4×10-9K-1（k=2），是我国最高水平的线膨胀测量装置，在世界上也处于先进水平。

　　12月17日，在中国计量院组织召开的成果鉴定会上，专家认为该课题研制的装置“为材料线膨胀系数这个工程物理参数的量值溯源提供了技术和物质保障，对提高我国长度基准和标准器的检定精度有重要意义，对推动机械和材料科学的发展有辅助支撑作用，该装置为参加相关参数国际比对提供了技术和物质保障。”鉴定委员会认为装置性能稳定，所达到的测量范围和测量不确定度指标已经处于国际先进水平。

　　“我们已经为成都量具刃具厂等企业的标准器提供了校准测量，下一步，我们将与相关的研究机构合作，对不同的材料进行测量，并为其重新赋值，再逐级往下传递，这样就可以实现我国材料线膨胀系数量值的统一。”苏永昌说。