精密測量長度尺寸測量課件

1、 第二章第二章長度尺寸測量長度尺寸測量2 21 1 長度的基標準和量值傳遞長度的基標準和量值傳遞 長度計量基準是指以現代科學技術所能達到的最長度計量基準是指以現代科學技術所能達到的最高準確度，保存和復現長度單位高準確度，保存和復現長度單位“米米”的整套裝備。的整套裝備。 長度計量基準是各國之間和一個國家內部統一長長度計量基準是各國之間和一個國家內部統一長度單位的基準，也是保證量值準確和實現互換性的基度單位的基準，也是保證量值準確和實現互換性的基礎。礎?！懊酌住笔情L度計量的基本單位。是長度計量的基本單位。 本節(jié)主要內容本節(jié)主要內容： 長度基準長度基準“米米”的定義、復現、歷史沿革的定義、復現、歷

2、史沿革 長度基準、標準的概念及量值傳遞系統長度基準、標準的概念及量值傳遞系統一、長度的基本單位一、長度的基本單位“米米” ” 的定義及其復的定義及其復現現、米定義的歷史演變、米定義的歷史演變長度基本單位米定義的建立，經歷了一個長度基本單位米定義的建立，經歷了一個從自然基準到實物基準，又從實物基準到自然從自然基準到實物基準，又從實物基準到自然基準，最后發(fā)展為用物理常數來定義的演變過基準，最后發(fā)展為用物理常數來定義的演變過程。程。P31【米制的提出與復現】【米制的提出與復現】17901790年，法國科學院受法國國民議會委托，首次年，法國科學院受法國國民議會委托，首次提出提出“米制米制”概念概念。它

3、將通過巴黎天文臺的地球子午。它將通過巴黎天文臺的地球子午線長度的四千萬分之一定義為線長度的四千萬分之一定義為“米米”。1792179217981798年年，在西班牙的巴塞羅那和法國的敦，在西班牙的巴塞羅那和法國的敦刻爾克間進行刻爾克間進行三角測量三角測量，得出通過巴黎天文臺的地球，得出通過巴黎天文臺的地球子午線從赤道到地極點的距離，并以它的千萬分之一子午線從赤道到地極點的距離，并以它的千萬分之一( (相當于地球子午線的四千萬分之一相當于地球子午線的四千萬分之一) )作為一米的長度，作為一米的長度，于于17991799年年用鉑金用鉑金制成制成橫截面積為橫截面積為25.325.34.054.05毫

4、米的矩毫米的矩形形端面基準米尺端面基準米尺，米尺兩端面間的距離即為一米。它，米尺兩端面間的距離即為一米。它保存在法蘭西共和國檔案局，所以稱為保存在法蘭西共和國檔案局，所以稱為“檔案米尺檔案米尺”，又稱又稱“阿希夫米尺阿希夫米尺”。 復現誤差復現誤差0.20.2【第一次國際米定義】【第一次國際米定義】 實物（線紋）基準，不確定度實物（線紋）基準，不確定度1.11.110-710-7 國際基準米尺（米原器）：國際基準米尺（米原器）： 18881888年，國際計量局從年，國際計量局從3131根用鉑銥合金制成的根用鉑銥合金制成的尺子中選出與阿希夫米尺長度最接近的第尺子中選出與阿希夫米尺長度最接近的第號

5、米尺號米尺作為國際基準，此即作為國際基準，此即“國際基準米尺國際基準米尺”。其復現精。其復現精確度可以達到千萬分之一。確度可以達到千萬分之一。 定義：定義：18891889年，第一屆國際計量大會正式承認并重新年，第一屆國際計量大會正式承認并重新把把“米米”定義為：定義為：“在在00時，尺的中性面上兩條刻時，尺的中性面上兩條刻線沿尺軸方向的長度為一米線沿尺軸方向的長度為一米” ” 。從此，從此，“米米”的定的定義由端面距離轉為刻線間距離。義由端面距離轉為刻線間距離。1889：表示國際米原器的截面：表示國際米原器的截面 【第二次國際米定義】【第二次國際米定義】 自然基準，不確定度自然基準，不確定度

6、2.52.51010-8-8 19601960年的第十一屆國際計量大會通過以年的第十一屆國際計量大會通過以“氪氪-86-86的的輻射光波長定義輻射光波長定義“米米”的決定。這個的決定。這個“米米”的定義是：的定義是： “1 1米等于氪米等于氪-86-86原子在原子在2P2P1010和和5D5D5 5能級之間躍遷時，其能級之間躍遷時，其輻射光在真空中的波長的輻射光在真空中的波長的1650763.731650763.73倍。倍。”同時宣布同時宣布廢除廢除18891889年確定的米定義和國際基準米尺。這樣年確定的米定義和國際基準米尺。這樣“米米”在規(guī)定的物理條件下在任何地點都可以復現，所以也在規(guī)定的

7、物理條件下在任何地點都可以復現，所以也有稱之為有稱之為自然基準自然基準的。的。【第三次國際米定義】【第三次國際米定義】 最新米定義，基準為最新米定義，基準為基本物理常數基本物理常數。 、最新米定義及其復現、最新米定義及其復現（1 1）定義：）定義： 19831983年年1010月召開的第月召開的第1717屆國際計量大會屆國際計量大會, ,通過了現行通過了現行的最新米定義是：的最新米定義是：“1m1m是光在真空中于（是光在真空中于（1/2997924581/299792458）s s的時間間隔內所行進的路程長度的時間間隔內所行進的路程長度” 。（2 2）復現）復現：定義的實現（實物化）：定義的實

8、現（實物化）, ,有三種復現方法。有三種復現方法?！撅w行時間法】【飛行時間法】 根據式根據式=C =C t t，精確測出平面電磁波通過路程，精確測出平面電磁波通過路程的時的時間間隔間間隔t t、光速值、光速值C C 給定，從而求得長度值給定，從而求得長度值。 用于天文、大地等測量工作的復現方法用于天文、大地等測量工作的復現方法. .【真空波長法】【真空波長法】 用頻率為用頻率為 f f 的平面電磁波的真空波長來復現米。這的平面電磁波的真空波長來復現米。這個波長是通過測量平面電磁波的頻率個波長是通過測量平面電磁波的頻率f f，然后應用關系式，然后應用關系式 c/fc/f得到的。用真空波長法復現米

9、，在實際使用中得到的。用真空波長法復現米，在實際使用中仍可應用傳統的光波干涉法。仍可應用傳統的光波干涉法。 用于實驗室計量測試工作的復現方法用于實驗室計量測試工作的復現方法. .【用于一般測量工作的復現方法】【用于一般測量工作的復現方法】直接應用國際米定義咨詢委會（直接應用國際米定義咨詢委會（CCDMCCDM）推薦的幾種）推薦的幾種穩(wěn)頻激光器的頻率值與波長值。要求：按推薦的波長值、穩(wěn)頻激光器的頻率值與波長值。要求：按推薦的波長值、使用條件、不確定度使用。使用條件、不確定度使用。 、新米定義的特點、新米定義的特點（1 1）將米的定義與單位的復現方法這兩者分離。）將米的定義與單位的復現方法這兩者分

10、離。（2 2）新定義不僅廢除了長度計量的實物基準，而且還廢）新定義不僅廢除了長度計量的實物基準，而且還廢除了單一的長度計量基準。除了單一的長度計量基準。（3 3）新的米定義把真空中光速值）新的米定義把真空中光速值C C=299792458m/s=299792458m/s作為一作為一個個固定不變的物理常數固定不變的物理常數確定下來。光速值從此不再是確定下來。光速值從此不再是一個物理學中可測量的量，而作為一個換算常數。一個物理學中可測量的量，而作為一個換算常數。（4 4）在目前條件下，米定義的改變不影響米作為基本單）在目前條件下，米定義的改變不影響米作為基本單位的地位。這一特點使得目前通用的國際單

11、位制不必位的地位。這一特點使得目前通用的國際單位制不必作任何改變作任何改變 。 二、長度基準二、長度基準【計量基準】【計量基準】有時亦稱最高標準，是在特定領域內具有時亦稱最高標準，是在特定領域內具有當代最高計量特性的標準，用以定義、實有當代最高計量特性的標準，用以定義、實現、保持或復現量的計量單位，它是計量的現、保持或復現量的計量單位，它是計量的最高依據。最高依據?！鹃L度基準】【長度基準】在長度計量領域具有當代最高計量特性在長度計量領域具有當代最高計量特性 的標準，用以定義、實現、保持或復現長度的標準，用以定義、實現、保持或復現長度基本單位米的標準?；締挝幻椎臉藴??！鹃L度基準的分類】【長度基

12、準的分類】依基準實體分：端面基準和線紋基準（裝置的構成）依基準實體分：端面基準和線紋基準（裝置的構成）依精度等級分：國家基準、國家副基準、工作基準依精度等級分：國家基準、國家副基準、工作基準國家基準：國家基準：根據物理量基本單位的定義復現并保存單位量的根據物理量基本單位的定義復現并保存單位量的基準器具?；鶞势骶?。職能：用于統一全國長度單位量值。職能：用于統一全國長度單位量值。特點：具有高穩(wěn)定性、可復現性和可比較性、法制性及目前特點：具有高穩(wěn)定性、可復現性和可比較性、法制性及目前技術所能達到的最高準確度。技術所能達到的最高準確度。國家副基準：國家副基準：是與國家基準器具比對來確定其量值的測量器具

13、。是與國家基準器具比對來確定其量值的測量器具。 職能：保證國家基準器具不因使用頻繁而降低精度。職能：保證國家基準器具不因使用頻繁而降低精度。 工作基準：工作基準：由國家基準或副基準校準或比對用于檢定標準的由國家基準或副基準校準或比對用于檢定標準的測量器具。測量器具。特點：一般是實物基準，包括線紋和端度（量塊）兩大類特點：一般是實物基準，包括線紋和端度（量塊）兩大類 。三、長度標準三、長度標準【長度標準】【長度標準】是按國家規(guī)定的不同準確度等級，作為檢定和測是按國家規(guī)定的不同準確度等級，作為檢定和測 量用的測量器具。量用的測量器具?！净鶞屎蜆藴实膮^(qū)別】【基準和標準的區(qū)別】 準確度和測量中的作用不

14、同，其它方面無本質區(qū)別。準確度和測量中的作用不同，其它方面無本質區(qū)別。【種類】【種類】：現有九大類：現有九大類 線紋長度標準（線紋尺）；端面長度標準（量塊）；線紋長度標準（線紋尺）；端面長度標準（量塊）； 24m24m基線標準；基線標準； 平面角標準；平面角標準； 度盤檢定標準；平面度標準（平晶）；度盤檢定標準；平面度標準（平晶）； 表面粗糙度標準（單、多刻線樣板）；表面粗糙度標準（單、多刻線樣板）； 齒輪漸開線標準；齒輪漸開線標準； 螺紋標準，絲杠標準及圓度標準。螺紋標準，絲杠標準及圓度標準。四、長度量值傳遞系統四、長度量值傳遞系統【概念】【概念】 將米定義基準器與機械產品零件的尺寸精度聯系將米定義基準器與機械產品零件的尺寸精度聯系起來的法制制度或法制聯系渠道稱為量值傳遞系統。起來的法制制度或法制聯系渠道稱為量值傳遞系統?！灸康摹俊灸康摹勘ＷC長度量值的統一和準確。保證長度量值的統一和準確。