ASME B89.1.2M-1991——尺寸测量：量块与角度规

🔬 ASME B89.1.2M-1991《量块的接触比较法校准（20 英寸/500 毫米及以下）》是美国尺寸计量学（Dimensional Metrology）系列标准中的核心文件之一，规定校准实验室采用接触比较法测量量块（gage blocks）长度的统一程序。量块是机械制造与计量领域最基础的长度基准传递载体，其校准结果的正确性直接决定下游量具、量规与产品的量值一致性。该标准由 ASME B89 尺寸计量学标准委员会制定，1991 年 7 月 22 日经 ANSI 批准为美国国家标准。标准的范围限定为：通过接触比较法测量长度（尺寸）至多 20 英寸（500 毫米）的量块；不涵盖干涉比较法。标准的目的是为公差 Grade 1（原 AA）、Grade 2（原 A+）与 Grade 3（原 A 与 B）级别量块的实验室校准建立统一做法，并保证其量值可溯源至经美国国家标准局（NBS，今 NIST）校准的母块。

一、标准概述与环境要求 📌

标准共 11 章：范围、目的、计量单位、环境、量块几何、测量仪器、量块准备、长度与平行度的测量程序、平面度表面纹理与研合质量、校准精度以及校准证书。其中计量单位一章明确了单位约定：英寸单位长度精确等于 25.4 毫米；一微英寸等于一英寸的百万分之一（0.000001 英寸）；标准中毫米等效值并非精确换算，而是最方便的等效表达。环境一章则对校准室的温度控制提出严格要求——量块材料的热膨胀系数必须在 0.01 微米/米·℃ 级的分辨率下纳入修正，否则 1 ℃ 的温度偏差就足以淹没高等级量块本身的允差。

二、量块几何、参考点与平面度 🔧

标准第 5 章规定量块几何：量块是带有两个平行测量面的矩形或方形实体，长度定义为两测量面间的距离。第 1 图给出了量块参考点（Reference Points）的定义：包括中央点与四个角点。长度测量以中央点为名义测量位置，平面度与平行度则需在多个参考点上评定：

三、比较法测量程序与修正 🔩

第 7、8 章规定量块准备与测量程序：被测量块与被比较的母块应同材料或已知热膨胀差异，并在同一温度环境下均温后，用接触式比较仪（测微比较装置）依次测量”母块—被测量块”的差值。标准附录 B 给出系统的校准修正：包括测球与平面的弹性压入变形（diamond 与钨钢、铬钢、52100 钢等配对的变形量数据）、热膨胀系数修正（附录表 B2.1 给出各材料线膨胀系数）等。附录 C 给出量块长度允差表（英寸制与米制），附录 D 规定测量仪器的技术要求。

四、校准精度与校准证书 📋

第 10 章给出允许的测量不确定度（表 1：Allowable Measurement Uncertainty）——按量块长度分级规定校准结果的扩展不确定度上限。第 11 章规定校准证书（Certificate of Calibration）的内容：应给出每块量块在参考点处测得的长度的算术平均值（或中央点长度）、测量不确定度、测量条件（温度等）以及量值可溯源性说明。证书是量块进入量值传递体系（如 ISO 9000 系列所要求的量具管理）的法定文件。

五、工程实践要点 🛠️

• 🔍 量块级差认识：级别（Grade）越低允差越小：Grade 1（原 AA）用于最高等级标准，Grade 2（原 A+）用于检定级，Grade 3（原 A、B）用于车间级量具校准；校准程序与母块溯源等级必须与之匹配。
• 🔧 温度管理：校准间应控温至 20 ℃，量块在测量前充分均温；手持操作时间最短化，避免体温传导造成局部温升。
• 📊 数据记录：中央点与角点的每次读数、温差、压力、比较仪读数差均应记录归档，保证复现性与审计可追溯。
• 📋 长期监控：量块会因磨损与时效缓慢变化，应建立定期再校准周期（如年检），并跟踪每块的尺寸漂移趋势。
• ✅ 研合（wringing）：量块研合使用是纳米级间隙的分子吸附结合；研合面必须洁净、无油脂，研合后应能承受规定负荷而不分离。

六、常见问题解答 ❓