[科普中国]-因瓦基线尺

简介

因瓦基线尺(以下简称基线尺)有线状和带状两种，属于国家线纹检定系统中的二等标准。因瓦基线尺作为传统的野外环境下检定基线的标准长度的标准器，也广泛用于大地控制网中的基线测量，精密工程，地震形变测量等测量中。

因瓦基线尺(工nvar baseline tape)即铁镍合金基线尺，是在进行传统的精密距离测量时使用，普遍采用温度膨胀系数小于0. 5 X 10-6 0 C的铁镍合金制成的基线尺。主要有两种线状尺和带状尺。
因瓦基线尺主要使用场合在实验室、车间、野外等环境中。若使用普通钢卷尺来测量大尺寸的长度，在温度多变的野外，由于钢尺受温度影响而使其长度发生变化，同时测温不准会给大尺寸长度测量结果带来巨大的误差。因此，在量距精度要求很高时，往往使用因瓦(工nvar)基线尺，它是用温度膨胀系数很小的因瓦合金钢制造的(特种超因瓦材料的长度对温度变化的惰性，会大大提高测量的准确度)。

现场使用因瓦线尺时两端加载lOkg重锤张力，采用悬测方式，线状因瓦线尺只有两段刻度，无中间刻度，无须托平支架，故只能整数倍距离测量;带状因瓦线尺从外观上辨别:如普通钢卷尺、截面为扁平矩形的称为因瓦带尺，需要托平支架，采用两端加载lOkg重锤张力，因瓦带尺中间0. 5m整数段有刻度，可测量量程范围内的任意长度。前者一般长24米;后者一般长50米。尺身无分划和数字注记。在尺两端各连一个三棱形的分划尺，长8cm，其上最小分划值为lmmo因瓦基线尺全套由4根主尺、一根8m或4m长的辅尺组成。不用时安放在带有卷鼓的尺箱内。常用的线状尺长24m，钢丝直径1. 65mm，线尺两端各连接一个有毫米刻划的分划尺，分划尺刻度为80mm。量距时用lOkg重锤通过滑轮引张，使尺子成悬链线形状，线尺两端分划尺上同名刻划线间的直线距离，即悬链线的弦长，是线尺的工作长度。因瓦基线尺受温度变化影响极小，量距精度高达lppm，主要用于作为野外环境检定基线的标准长度。

虽然目前有很多光干涉法和精密测距仪(电磁波测距仪)等测量方法，依靠测量快速使用便捷，在大地测量中得到了较广泛应用，但由于因瓦基线尺的稳定和可靠，我们国家测绘及工程测量中仍然大量使用传统的因瓦基线尺进行大尺寸的测距，特别是野外大尺寸高精度基线、国家大地控制网中的基线、地震形变测量、精密工程测量等还是要依赖因瓦基线尺来丈量，并且电磁波测距仪的仪器常数和仪器测量的准确度还是依赖野外高精度基线来检定。

我国的一、二等基线全是用24m线状因瓦基线尺丈量的，部分一、二等起始边是用电磁波a}n,」距仪测量的。由于新中国成立前没有留下可用的大地测量数据。全国基线测量是20世纪50年代开始的，所用的24m线状因瓦基线尺是从德国、法国及苏联进口的，也进口了少量的24m及30m的带状尺。基线丈量工作是分段分节进行的，按照一定的公式计算基线的全长。通常所说的基线尺长度是指在200 C时，尺子两端以特定拉力(98kN)水平引张于滑轮上且呈悬链状情况下，基线尺两端同名分划线之间的水平弦长，因而还要知道其温度线膨胀系数，才能确知在工作时的长度。

国内外因瓦基线尺检定校准装置现状 国外的基线测量比长仪首推国际计量局的比长仪，其标准尺是4米因瓦杆尺，检定24米基线尺的误差为士6μm。另外，英国国家物理实验室(NPL)的大地测量比长仪是50米壁式比长器，其标准尺是4米因瓦标准尺编号:No. 3060,检定24米基线尺的误差为士12μm。而美国国家标准局(NBS)的大地测量的比长仪用的是5米钢制标准尺，标准尺装在盛满融解冰的尺盒中，以保持其稳定的温度00 C，采用钢杆尺是考虑到钢的长度稳定性优于因瓦尺。德国的大地测量比长仪建在德国联邦物理技术研究院(PTB)内，比其他国家更为考究，它的4米标准尺定期与国家标准尺编号:No. 23进行比对，在PTB的50米比长仪上检定24米因瓦基线尺的极限误差为士15μm。前苏联的大地测量比长仪建在莫斯科测绘学院的半地下室，使用3米因瓦杆尺编号:No. 541，每年送列宁格勒全苏计量科学院与代用铂金的大地测量长度工作基准尺H15进行比较，比较工作是在4米万能比较仪的水槽内进行的。而H15与前苏联国家基准米尺编号:No. 28或副基准米尺编号:No. 11进行比较。由基准米尺经过工作基准尺传递到3m因瓦杆尺编号:No. 541的误差为士0. 5 μm，前苏计量科学研究院用士1. 0μm表示其极限误差。我国的国家计量院因瓦基线尺在1961年以前一直在莫斯科测绘学院的比长仪上检定，其检定误差不超过士15μm。我国的24米光学机械比长仪在1958年始建于武汉测绘学院。由于武汉地区常年湿度太大，条件不适，由国家测绘总局与国家计量局协议于1960年迁至北京国家计量院，在国家计量局整体规划内新建。24米光学机械比长仪上的核心是3米标准尺，通称为3米杆尺，该尺是瑞士“日瓦”CGeneva)厂1900年制造的，材料是铁镍合金，其横断面为H型，其综合极限误差为士1Nm，通过分段测量传递给由8段组成的过渡标准检定器，再由检定器传递给被测量因瓦基线尺。3米标准尺是1906年在国际计量局第一次测定温度线膨胀系数，1908年测定尺长，1958年冬运来我国，其多次在列宁格勒全苏计量科学研究院与3米工作基准H15比较，检定结果的极限误差为士1μm。自1961年始，3米杆尺由我国自行检定。1961-1964年，在6米测长机上用国家线纹标准尺8161和N563两支H型因瓦尺作比对。1965年与1966年，则仅与8161进行比对。从1967年开始，3米杆尺尺长检定在24m光学机械比较仪上附设的3米比长装置上进行。经综合分析，检定的极限误差为士1. 5μm。 1973年，国家基准线纹米尺开始用激光干涉比长仪检定以后，准确度有了提高，3米杆尺的综合极限误差为士0. 8μm。在24米光学机械比较仪上检定基线尺，其综合误差为士10μm。在上世纪八十年代之后，随着技术的进步，用塞曼分裂成两种频率的He-Ne激光，利用多普勒原理测量距离的方法应用到24米因瓦基线尺，其特点可以对任意尺寸进行测量，用自然标准取代了实物标准，其综合极限误差为0. 3μm。

对于21米以上的因瓦基线尺，2010年以前国内能够提供一次装夹完成检定校准的部门，只有中国计量科学院和航空航天部304所。目前国内因瓦尺检定单位中国计量科学院目前的机械滚珠导轨长度为24m，航空航天部304所的花岗岩气浮导轨的量程为36m0 2004年6月，国家质量监督检验检疫总局颁布了.J.JG306-2004 ((24m因瓦基线尺》，同年12月检定规程开始实施。

上海市计量测试技术研究院是上海市政府计量行政部门依法设置的国家法定计量检定机构，也是国务院计量行政部门批准建立的华东地区法定计量检定机构一一华东国家计量测试中心，是全国七个大区级国家法定计量检定机构之一，2010年以前也尚未对因瓦基线尺建标，必须将因瓦基线尺送中国计量科学院检定。

注意事项实际使用中因瓦基线尺关系到测量的准确度有很多注意事项:
1、因瓦基线尺应妥善保护，避免相互碰撞、触地;
2、至少在量线前30MIN引张基线尺;
3、量距时，滑轮应位于基线视准面上，尺架应固定不动，重锤不应触地、摇摆;
4、量距由往测转为返测时，作业人员及附属设备应互换位置;
5、当遇到三级以上横向风、雨、雪天或气温变化较大时应停止作业。1