JJG30-2012《通用卡尺》检定规程解读

作者：常青
单位：工业和信息化部电子五所赛宝计量检测中心
简介：JJG30-2012《通用卡尺》检定规程解读

　　这份资料写得非常好，很有学习价值，这份资料出自JJG30-2012主要执笔人常青老师之手，应该是最具权威的资料了。但是有一条我还是不敢苟同，提出来与常青老师和量友们商榷。
　　资料中的“三、规程执行中应注意的问题”第3条“最大允许误差的确定”说：“示值最大允许误差的要求是分段的，并不是如压力表类的一些计量器具以量程的上限确定示值最大允许误差（引用误差形式）”。我认为存在问题比较大，理由如下：
　　第一，严重违背了“测量范围”和“测量范围上限”的定义
　　不同挡位可以有不同测量范围和测量范围上限，一个测量设备如果不存在类似于万用表的不同挡位的分档机构，就只能有一个测量范围和一个测量范围上限，卡尺不存在分档机构，测量范围只有一个，测量上限也只能有一个（即测量范围的最大值）。资料中说的“‘测量范围上限’是卡尺在测量中的相应示值限制范围”说不通，计量术语中本身就没有“相应示值限制范围”之说，“相应示值限制范围”不能用来解释“测量范围上限”，测量范围上限只能用测量范围内的最大值来解释。
　　一把测量范围(0～500)mm的卡尺突然间有了70mm、200mm、300mm、500mm等四种不同的测量范围上限，实在令人难以理解。这种理由如果推而广之，一把卡尺岂不是可以存在无穷多个测量范围，任意一个测量点都可以是某个尺寸段的上限，这样还怎么谈论一把卡尺的测量范围到底是多少？
　　2002版卡尺规程的示值允差是按“测量范围”>150一200；>300~500；……给出的。显然测量范围>150一200；>300~500；……的卡尺不存在，只存在测量范围0～200；0~500；……的卡尺。2012版改为按“测量范围上限”给出示值允差纠正了原检定规程的错误，应该说是正确之举。
　　使用了“测量范围上限”来给出示值允差大小，一把卡尺只有一个测量范围，也只能有一个测量范围上限，只能有一个示值误差允许值，不存在分段的示值允差。如果示值误差随着被测尺寸的增大而增大，卡尺规程修订小组认为真的需要分段给出示值允差，那就不如给出相对误差了，用绝对误差值与测量长度相除的百分比或±(a+bx)的形式给出示值允差更为恰当。
　　第二，与卡尺示值误差受检点的选择原则严重背离
　　JJG30-2012的6.3.12.1条规定对于测量范围大于300mm的卡尺需要均匀分布六点检定示值误差，规程规定适用于测量范围上限可达2000mm，除以6得到的值将大于330mm。如果卡尺按尺寸分段要求示值允差，那么按表6规定的“分段”(0～70)mm、(70～200)mm、(200～300)mm的三个尺寸段要不要检定示值误差？如果不检，大卡尺是否意味着测量上限达500mm及以上至2000mm的卡尺都应该规定不要求检小尺寸段的示值误差？如果要检，大卡尺的受检点数量该如何办？测量上限达500mm的卡尺受检点是否应规定均匀分布7点，测量上限达1000mm的卡尺受检点是否要规定均匀分布15点，测量上限达2000mm的卡尺是否要规定均匀分布30点？否则检定结果如何覆盖小尺寸段示值误差，特别是70mm以内尺寸的示值误差？这将导致受检点数量的选择原则必须修改为：对于测量范围在300m m内的卡尺，不少于均匀分布3点，……对于测量范围大于300mm的卡尺，不少于均匀分布6点，测量范围上限除以受检点总数的值应不大于70mm。
　　第三，JJG30-2012推荐的300mm和500mm卡尺受检点自己就否定了示值允差分段给出之说
　　再看300mm卡尺，受检点101.30mm、201.60mm、291.90mm是JJG30-2012的6.3.12.1条自己推荐的。人们不禁要问101.30mm受检点的示值允差应该是多少？如果按资料的理解，表6规定为±0.03mm，假设检定后就是+0.030mm，可是70mm以内并没有推荐设置受检点，长期以来难道说有哪个检定员检定过70mm以内的示值误差吗，0～70mm尺寸段的示值误差难道不用检定就可以保证一定会在±0.02mm以内吗？因此这势必造成JJG30-2012自己推荐的300mm卡尺受检点是个错误，规定了尺寸段测量范围上限70mm示值允差不超过±0.02mm，自己却又推荐这个尺寸段的示值误差可以不检定，岂不是出现了自己的做法否定自己的规定的结局？JJG30-2012推荐的500mm卡尺受检点也是同样错误。

呵呵，我本来想来上传这篇文章的，结果你先传上了。之前发帖跟量友们讨论过通用卡尺最大允差的理解问题，现在起草人给以了解答，大家可以再学习一下。

　　关于测量范围，我不知道大家在计量器具管理台账和卡尺检定合格证上是如何填写的。例如一把0～300mm的卡尺测量范围怎么填写？测量范围填写0～300mm，还是填写0～70mm，70～200mm，200～300mm三个测量范围？如果是测量范围填写0～300mm，那么测量范围上限应该是300mm一个，还是应该是70mm、200mm和300mm三个测量范围上限，只有一个完整的测量范围总不会出现三个“上限”吧？如果一个仪器有换档机构，比如万用表有100格，电阻有×0.1，×1，×10三档，其测量范围可以说有三个，测量范围上限分别是10Ω、100Ω、1kΩ，可是卡尺没有测量范围的分档机构，只有一个挡位。

　　第四，违背了GB/T21389-2008的原意
　　解读资料多处提及本次修订参照了GB/T21389-2008《游标、带表和数显卡尺》国家标准（以下简称“标准”），我认为这是修订小组一项非常正确的决策，这在协调国家测量设备的产品标准与国家计量技术法规的一致性方面迈出了令人鼓舞的一步。解读资料说“在示值最大允许误差的控制方面，根据……GB/T21389-2008的技术要求， 最大允许误差按照不同分度值(分辨力)以公式计算后圆整的方式给出”这也是正确的做法。但是，我认为以尺寸分段给出示值误差允许值的解读却违背了国家标准的原意。
　　标准的表12也是按“测量范围上限”给出示值误差最大允许值计算公式的。测量范围上限与规程测量范围上限有关的有70、150、200、300、500、1000、1500、2000，而这些“测量范围上限”和标准的4.3.5条卡尺“测量范围”的推荐值完全一一对应，该条规定的卡尺测量范围推荐值分别是：0～70、0～150、0～200、0～300、0～500、0～1000、0～1500、0～2000。以测量范围0～300的卡尺为例，可见其测量范围上限就是300mm，而不是测量范围上限分别有70、150、200、300四个。解读资料把测量范围上限解读成是对卡尺进行尺寸分段违背了国家标准的原意。
　　以分度值0.02mm的卡尺为例示值误差计算公式，标准对测量范围上限≤1000mm的是：±(20+0.05L)μm；测量范围上限为1500mm和2000mm的是：±(20+0.06L)μm；式中L为测量范围上限值。因为测量范围0～150mm的卡尺测量范围上限是150mm，代入公式±(20+0.05L)μm＝±(20+0.05×150)μm＝±0.0275≈±0.03mm，和测量范围0～200mm的卡尺计算结果相同，我认为检定规程省略了测量范围上限150mm卡尺示值误差允许值规定，也是可取的，并不是说测量范围0～150mm的卡尺被淘汰了，这种规格仍然是当前使用最为广泛，使用量最多的卡尺。
　　如果国家标准规定示值误差允许值计算公式中的L不是测量范围上限，而是测得值，我认为解读资料的分段给出示值误差允许值的解释可认为是正确的。以300mm的卡尺为例，可以用其测得300mm以下的任意值。把不同的测得值代入公式可得如下结果：
　　当测得值70mm和100mm以下时允差为±0.02mm；当测得值100mm、150mm或200mm时允差为±0.03mm；当测得值250mm或300mm时允差为±0.04mm。
　　遗憾的是，国家标准规定示值误差允许值计算公式中L并不是测得值，而是卡尺测量范围的上限值，是卡尺测量范围中的最大值，一件卡尺只有一个测量范围，也只有一个测量范围上限值，所以说解读资料关于对卡尺示值误差允许值按尺寸段分别给出的解读是违背国家标准的规定的。

当测得值70mm和100mm以下时允差为±0.02mm；当测得值100mm、150mm或200mm时允差为±0.03mm；当测得值250mm或300mm时允差为±0.04mm

允许误差怎么可以有±0.03mm呢，那一般的游标卡尺，其分度值是0.02mm，你在100mm，150mm或200mm怎么去读到±0.03mm的误差呢， 卡尺即不符合阿贝原则，也不能估读。数显卡尺在那个范围还才可以读出±0.03mm的误差呀

我觉得尺子一类的长度量具都是累计误差得到的允许误差，受工艺和其它因素影响，各家的尺子在一段长度上累积误差会不一样，再加上检定时受量块组合等标准器因素加入，所以：JJG30-2012《通用卡尺》检定规程可能是考虑这些因素吧。浅薄谈谈，大家可以来讨论。

回复 7# 赵盼CCIC

　　尺寸分段测量的确存在各段尺寸测量误差的累计效应，可是用卡尺测量不操作分段测量，而是直接的绝对测量，测量的是一个尺寸段的整个尺寸，只产生一次测量误差。
　　关键是这个解读对“测量范围”和“测量范围上限”的解释不正确，新规程推荐的测量范围0～300mm和0～500mm的卡尺受检点就没有按分段要求的示值误差允许值检测小尺寸段，GB/T21389-2008推荐的大卡尺受检点全部是6个受检点均匀分布，并不包括小尺寸段的受检点，说明卡尺产品标准也是反对分段给出示值误差允许值的，都是按卡尺的“测量范围上限”给出，一把卡尺不可能有若干个测量范围，只能有一个测量范围，也就只能有一个测量范围的上限。如果按解读的说法，最起码新规程也是用错了术语“测量范围上限”。

“测量范围”和“测量范围上限”
个人认为测量范围是整个范围，而测量范围上限是相对于整个范围的某一段测量上限能力，而超出这个上限限进入另个段的上限。
而对于新规程推荐的测量范围0～300mm和0～500mm的卡尺受检点就没有按分段要求的示值误差允许值检测小尺寸段，我认为没此必要，因为从允许误差来说，300mm及500mm的受检点允许误差均大于0-70mm段，如你想用0-70mm准确度高的段，你应选择小范围卡尺。如500mm,1000mm卡尺你去测量70mm以下的操作上存在困难。

汗颜啊！我就是来学习的！

点击了四次才出现下载页面！

回复 9# yanxunxiong

　　1.非常赞成你说的“用0-70mm准确度高的段，你应选择小范围卡尺。如500mm,1000mm卡尺你去测量70mm以下的操作上存在困难”的观点，因此我们不能使用大卡尺去检测小尺寸，所以对于大卡尺也就没必要规定进行小尺寸段的示值误差检定。这样我们可以进一步思考，对大卡尺还有必要分段规定小尺寸段的示值误差允许值吗？将新规程示值误差允许值解读为是分尺寸段给出正确吗？或者说对大卡尺分尺寸段给出示值误差允许值有必要吗？如果解读为是分尺寸段给出，那么大卡尺的小尺寸段示值误差就必须检定，用2000mm甚至4000mm大卡尺检测70mm以下甚至10mm尺寸都应该是正确无误的，没有风险的。
　　2.我也非常赞成你说的对于一把卡尺，其“测量范围是整个范围”的观点。那么“测量范围上限”是不是应该为“整个范围”的最大值？测量范围是一个，测量范围的上限却不是整个测量范围的最大值，变成了“某一段测量上限”岂不令人惊讶。我们也可以进一步思考一下，一把卡尺的测量范围到底是一个还是随意可以说多少个？既然可以把0～300mm的卡尺说成测量范围上限可以是70、200、300，那是不是也可以说它的测量范围上限可以是50、100、150、200、250、300，甚至可以说一把卡尺有无穷多个测量范围，无穷多个测量范围上限呢？如果是这样的话，新规程按测量范围上限规定的示值误差允许值是不是也太少了吧，测量范围上限600、700、800、900、……要不要规定？

有的大卡尺主尺是从1000mm才有刻线的，那么1000mm以内的尺寸怎样分布测量点、又怎样测量呢？

回复 13# liujiali

　　问得非常好！这是把卡尺新规程的示值允许误差解读为按尺寸段给出的又一个否定性证据。这说明了大卡尺的小尺寸段的示值误差不做特殊要求或者各尺寸段的示值误差都是统一的一个要求，即无论一把卡尺的哪个尺寸段，其示值允差都是按照最大可测量值（测量范围上限）所要求的示值允差来要求。

受益匪浅，学起来

回复 12# 规矩湾锦苑


    "如果解读为是分尺寸段给出，那么大卡尺的小尺寸段示值误差就必须检定，用2000mm甚至4000mm大卡尺检测70mm以下甚至10mm尺寸都应该是正确无误的，没有风险的。"
    楼主，估计就是为了上述目的，才说一把卡尺有无穷个测量范围上限的，呵呵。我认为一把卡尺一个测量范围上限符合实际要求。

回复 16# 老是

　　是的，卡尺和万用表不一样，万用表有测量范围的分档机构，通过换档旋钮可以有不同的测量范围。而一把卡尺没有测量范围的换档机构，无论多大的卡尺，测量范围只能有一个，测量范围的上限也只能有一个。一把卡尺如果可以按尺寸段分成不同的测量范围，那么这把卡尺也就变成了具有许许多多测量范围的卡尺了，这完全与测量范围的定义相悖。

我觉得新规程对示值误差的要求不太合理

公司刚准备建立这个内校，完全不懂

还好有这个规程的解读文章出来，要不我还真的误会了写规程的人脑袋进水，在此向规程编写者为以前的误会致歉！
示值误差按分段进行要求，这是正确应该的。版主说的内容，其实也有道理，不过呢，我要从另外一个角度来分析这些问题。
首先要明确一点，卡尺的使用是在什么样的一种需求场合。在二十多年前，我国的机械加工行业总体精度差，多数零件加工能够做到二三十个微米的精度已经算不错的了，因此卡尺就被定义成精密量具，但是即使如此，实际生产中如果某个尺寸标称的公差为0.02mm或者0.03mm，也没有人会用卡尺来进行最终的尺寸核定，要么使用千分尺，要么使用指示表比较测量，又或者使用显微镜测长仪一类的测量设备。如今的机械加工很多关键尺寸的误差控制范围往往已经到达微米级别，现在卡尺已经完全被降级为工具，而不能成为符合现代要求的量具定义。卡尺使用基本上都是在粗加工的场合，实际来说讨论一把卡尺的误差多0.01mm或者少0.01mm根本就没有实际意义。关于这一点这篇文章里面其实也提到了：卡尺是没有测量力控制的计量器具，同一操作者/不同操作者实际检测同一量值会有0.01~0.02mm的示值变化。其实作者描述的还是在检测室环境，用卡尺测量量块这种标准形状被测量物件的情况，而实际生产中粗加工品被测量位置的平面度、平行度往往是很不理想的，真正现场使用的测量不确定度会变得更大，甚至会出现测量结果的重复变化量比卡尺允许的误差还要大的情况。因此没有必要太过于追究卡尺本身误差是否多了或者少了那么0.01mm的事情。但是，从另外一个角度来看，对卡尺量具的误差不控制这也是完全错误的。现在的中国基本上找不出没有外压力也能主动对产品进行精益求精要求的企业，无限制的放任只能让这个行业迅速灭亡，也是对社会的不负责任——很多卡尺使用者并不了解卡尺，因此需要有计量检测机构进行卡尺的校验检测。
写规程的人，我认为他是非常为难的。一方面要顾及产品质量控制的程度要能够满足使用的要求，另外一方面又要顾及生产厂家的实际情况，不能给生产企业太多的不合理束缚，如果再有良心，还得要考虑中国工业的将来到底朝什么方向发展，为这个国家负责。
因此，关于版主提出的问题：如果示值要求是分段的，那么每段也应该检测均匀分布的三点，而不是按测量上限检测均匀分布的三点（五点）。没有错，严格来说的确如此，而我更进一步认为，真正严格的话，均匀分布三点不够，最好是均匀分布的三十点才合适。因为在量具厂做了许久的成品检验，我发现了有即使121.8mm误差合格但是150mm误差不合格的情况，为此量具厂对于150mm规格的卡尺检验是受检10 20  41.2  81.5  121.8  150mm这些点，针对有些客户还需要增加100mm这个受检点。但是如果规程真的将受检点设置成那么多，我想来这个论坛的同志们估计要暴动的。特别是规格大于300mm的，那样受检点被成倍增加，结果就是检测效率太过于低下。
如何兼顾产品的质量和检测效率，这是有学问的，要选择好均衡点，我认为现在的规程要求的受检点选择原则比较合理——对于游标、带表卡尺来说。而针对数显卡尺增加了细分检测的要求，也能够达到控制产品质量的目的。
选择使用测量范围上限大的卡尺，多数情况都是测量大尺寸的工件，而小尺寸工件往往也是选择小测量范围的卡尺。但是不能因为这个现状就走两个极端：要么就按最大测量的上限设定卡尺允许的允许误差，要么就要求卡尺的每个分段详细进行检测。既要对卡尺的精度进行合理的控制——但是不能控制过头，又要兼顾检测的效率，我想这就是规程里面受检点的选择与误差控制要求的综合体现。

其实我想这个规程里面存在的问题，应该是新增加的数显卡尺检测细分这个部分。1-5mm这5个检测点其实并不能完全反映真正的细分问题。实际检测过程中，我一般要检细分是检测如下受检点：1  1.1  1.2~1.9 ，2，2.5，3，3.5~5.5，如此检测点比较而言够细密了吧，但是实际上还是发现过这种情况：按照这种方法检测细分合格的产品，实际上还是有真实上不合格的，例如，1.1和1.2误差0，但是1.15居然有误差达到0.02mm的。当然这是少数情况。
细分检测到底是为了个什么目的呢？其实细分检测的目的是保证在全程测量范围内的所有检测点（不是单指规程的那几个检测点）示值也能落在允许范围内。例如上述1.15mm细分误差为+0.02mm，按照5.08mm周期计算，50.8+1.15=51.95就是十个周期后其对应点，假如定栅生产的到50mm累积误差也是+0.02mm，那么51.95mm处的误差就累积到+0.04mm了，但是实际上这个受检点我们是没有机会检测到的，即使假设我们检测了51.9mm和52mm，误差也只是+0.02mm（不考虑尺身弯曲等等其它因素），可以判定产品合格。然而实际上在细分误差大的那些具体点的周期上往往是不合格的，只是我们没有检测到而已。
真正要让细分检测有意义，细分误差的要求就必须尽可能小，误差绝对值不能大于0.01mm，最好是零误差，另外受检点要尽可能细密。
如此一来，又回到刚才说过的问题：如何均衡质量与效率的事情。这个问题很头疼的。
总结而言，我认为现在规程提出细分检测是一种进步，但是进步不够彻底，不过又没有办法，只能要求到这个程度而已——至少目前是这样。

被这个规程解读搞糊涂了。且不说卡尺允差应不应该分段，单从规程描述上来理解，02版规程示值允差按分段要求，新12版规程示值允差仅与测量范围上限有关，每把卡尺只有一个测量范围上限(关于这一点，非常同意规矩湾老师的观点），也就是允差只有一个。我们也一直按规程要求是这么做的，和我们省计量院卡尺检定证书进行比较过，他们也是这样理解的。现在来了这么一个解读，与规程描述并不相符，现在不知如何是好。

　　xhxlplp 量友在20楼和21楼的帖子是真正花费了心血的，是实实在在的。
　　1.我赞成xhxlplp 关于在人类科技发展的新阶段情况下，卡尺因为其测量力控制机构不足、违背阿贝原则、游标放大原理不能把误差值放大更多倍等，限制了其准确度的进一步提高，已经降格为“粗加工的场合”使用的测量设备。
　　2.赞成xhxlplp 关于检定规程的制定既要考虑使用者的要求，也要考虑生产者的难处，还要考虑检定人员的工作量和工作效率，更应该考虑国家工业发展，兼顾国家利益。因此检定规程的制定者的确是非常“为难”的，他们的确不易。
　　3.卡尺按卡尺的测量范围上限给出示值误差允许值，这是卡尺规程的一个进步。按测量范围上限规定受检点，受检点个数按均匀分布3和6点是可以满足质量控制要求的。但如果解读为按“尺寸分段”的所谓“测量范围”（我多次说过这是偏离定义的不科学的测量范围说法）给出示值允差，检定规程规定按均匀分布3和6点确定卡尺受检点本身就是个严重纰漏，正如xhxlplp 所说，应规定均匀分布30点甚至更多的受检点。“受检点被成倍增加，结果就是检测效率太过于低下”，“这个论坛的同志们估计要暴动的”。
　　4.按卡尺的测量范围的上限规定示值允差，每一个卡尺的测量范围上限是唯一的，每一把卡尺的示值允差也只能是唯一的。因此，必须在宣贯中向卡尺使用者灌输选择测量范围上限大的卡尺测量大尺寸工件，而小尺寸工件必须选择小测量范围的卡尺。这和压力表等其它测量设备的选择原则完全相同，选择小量程的低精度压力表远比选择大量程的高精度压力表测量准确度高，这是测量人员的常识。
　　5.关于细分误差检定项目的增加，我认为也是一个进步。测量设备的所有与出具测量数据有关的零件及其组合都应该规定检定项目，这可以用测长机的检定作比喻。卡尺的读数零部件有主尺、游标尺、光栅尺，测长机的读数零部件有分米刻度尺、毫米刻度尺、微米刻度尺。按测量上限均匀分布的受检点的大尺寸是检定主尺刻度误差，相当于测长机导轨上的分米刻度尺示值误差检定；如0.2、0.5、0.8的尾数是检定游标刻度尺误差，相当于测长机毫米刻线尺示值误差的检定；细分误差则是检定光栅栅距的误差，相当于测长机微米刻度尺的示值误差。

昨天听几个朋友说，最近这个规程很多计量所理解错误，说一份规程，同一把卡尺有判合格有判不合格的，而且都是当地的市和省所

　　大测量范围的卡尺，在小尺寸段里的示值误差按小“测量范围的上限”规定的允差要求，很难是合格的。
　　以1500mm的卡尺按分段的所谓测量范围上限解读，测量上限为75mm、200mm、300mm、500mm、1000mm、1500mm，示值允差分别为0.02、0.03、0.04、0.05、0.07、0.11，而6个受检点大约的尺寸为250、500、750、1000、1250、1490。
　　首先，测量上限75和200内的示值误差就没有受检点而没有检定，而只检定到了测量上限为300及其以上的示值误差，检定规程规定的受检点就出现了问题。
　　第二，同一把量具示值允差要求的跨距为0.04到0.11，将近两倍半，如果算上74mm以内的允差0.02，跨距达５倍半。因此把测量范围的上限解读为分段有不同的测量上限，从这点上说也是令人费解的，是不科学的。
　　第三，不同的解读势必引起业界同行有不同的理解，势必造成同一把卡尺有判合格有判不合格。如果解读为一把卡尺只有一个测量范围（这是符合测量范围定义的），因此只有一个测量范围上限，也就只有一个允差要求，即0.11mm的要求，对同一把卡尺也就不会有人说合格，有人说不合格了。