長度計(jì)量基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)講義

1、第一章長度計(jì)量概述 1第一節(jié)長度計(jì)量的任務(wù)和內(nèi)容 1第二節(jié)長度計(jì)量的單位 1第三節(jié) 長度計(jì)量的基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)、量值傳遞及計(jì)量檢定系統(tǒng)表 2第四節(jié)長度計(jì)量儀器的分類 3第五節(jié)長度計(jì)量器具的維護(hù)保養(yǎng) 4第六節(jié)長度計(jì)量技術(shù)的發(fā)展 5第二章長度測量基礎(chǔ) 6第一節(jié)測量的基本概念 6第二節(jié)測量誤差的基本概念 7第三節(jié)計(jì)量器具的基本計(jì)量特性 9第四節(jié)長度測量的幾項(xiàng)基本原則 10第五節(jié)長度計(jì)量的一般測量程序 15第三章長度計(jì)量常用計(jì)量器具 17第一節(jié)通用量具 17第二節(jié)常用光學(xué)計(jì)量儀器 18第三節(jié)氣動(dòng)量儀 35第四節(jié)電動(dòng)量儀 36第一章 長度計(jì)量概述第一節(jié) 長度計(jì)量的任務(wù)和內(nèi)容長度計(jì)量 (又稱幾何量計(jì)量 ) 是一

2、項(xiàng)歷史悠久、基礎(chǔ)性很強(qiáng)的技術(shù)。長度計(jì)量與人們生活、生產(chǎn)活動(dòng)、 國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門、科學(xué)技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域有著十分密切的聯(lián)系。在日常生活中，做衣服要用尺子量體裁衣， 蓋房要丈量土地；在工業(yè)生產(chǎn)中，長度計(jì)量是保證加工零件的尺寸和形狀符合設(shè)計(jì)要求，保證裝配的零部 件和整機(jī)達(dá)到質(zhì)量指標(biāo)的技術(shù)手段；科學(xué)的進(jìn)步更離不開長度計(jì)量，許多科學(xué)實(shí)驗(yàn)往往是通過長度計(jì)量來 獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的。如研究宏觀世界，測量天體間距離；研究微觀世界，測量分子結(jié)構(gòu)等。 長度計(jì)量的 重要任務(wù)是：研究和確定長度單位；研究建立和保存長度計(jì)量基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)；建立長度各項(xiàng)計(jì)量檢定系統(tǒng)， 組織量值傳遞，開展計(jì)量檢定與修理，以保證量值的準(zhǔn)確一致；研究新的長度計(jì)

3、量測量方法和手段，確定 測量準(zhǔn)確度；應(yīng)用新的科學(xué)技術(shù)理論，開拓長度計(jì)量的新領(lǐng)域。長度計(jì)量按其測量對(duì)象來分，可包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：(1) 長度尺寸如端度、軸孔直徑、坐標(biāo)尺寸、線紋間尺寸、箱體結(jié)構(gòu)尺寸等；(2) 角度一 - 如平面角 ( 斜率等 ) 、圓分度、空間位置角 ( 如兩軸交錯(cuò)的夾角 ) ；錐度等；(3) 表面形狀和位置平面度、直線度、圓度、垂直度、平行度等；(4) 表面粗糙度 ( 微觀不平度 ) 和波度；(5) 齒輪、螺紋、花鍵及各類加工刀具等的各種工程參量。第二節(jié) 長度計(jì)量的單位幾何量表征物體的大小、長短、形狀和位置，其基本參量是長度和角度。長度的單位是“米” (m) 。 角度量分

4、為平面角和立體角，其單位分別為弧度 (tad) 和球面度 (sr) 。 “米”的倍數(shù)單位和分?jǐn)?shù)單位 按SI規(guī)定，是在"米”前加十進(jìn)制詞頭構(gòu)成。如常用單位有毫米(mm卜微米(卩m)、千米(km)等。平面角在日常應(yīng)用中，保留使用以度 (° )、角分()、角秒()為單位的60進(jìn)制。它們與弧度的換算關(guān)系 為 1 ° ( n / 180)rad.1' =( n / 10800)rad , T ( n / 648000)rad 。“米”定義為：“光在真空中于 (1/299792458)s 時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長度” 。國際計(jì)量委員會(huì)推薦了 三種實(shí)現(xiàn)這個(gè)新定義的方法，即

5、時(shí)間法、頻率法和輻射波長法。它們都是建立在真空中光速 c為確定值(即 c=299792458 m/s)的基礎(chǔ)上，而當(dāng)前主要實(shí)現(xiàn)途徑是以輻射穩(wěn)定波長的激光為基準(zhǔn)。長度計(jì)量單位的特點(diǎn)：(1) 基本性 長度單位“米” 在 SI 中被列為第一個(gè)基本單位， 許多導(dǎo)出單位都含有長度單位因子， 如： 速度(m/s)、密度(kg /m3)、磁場強(qiáng)度(A/m)等，因此不少導(dǎo)出單位計(jì)量基準(zhǔn)的準(zhǔn)確度在很大程度上取決 于長度單位量值的準(zhǔn)確度。(2) 多維性 物體的形狀和位置都可以用坐標(biāo)空間 (如三維空間 )中的若干點(diǎn)表示。但用若干點(diǎn)的坐標(biāo) 值來表示某些物體的幾何特性會(huì)十分煩瑣，所以，為了簡化，在幾何量中除了使用長度和

6、角度兩個(gè)基本參 量外，還必須引入一些工程參量，如錐度、漸開線、螺旋線等。這些參量都是多維的復(fù)合參量，又稱之為壬口矣.曰.工程參量。(3) 廣泛性 幾何量是客觀世界中最廣泛的物質(zhì)形態(tài)，絕大部分物理量(如力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)的一些量等 ) 都是以幾何量信息的形式進(jìn)行定量描述的。第三節(jié) 長度計(jì)量的基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)、量值傳遞及計(jì)量檢定系統(tǒng)表計(jì)量工作的基本任務(wù)之一，就是保證量值的準(zhǔn)確一致。為此，必須做好兩項(xiàng)工作：一是建立國家基準(zhǔn) (包括國家 計(jì)量基準(zhǔn)、副計(jì)量)基準(zhǔn)。工作 計(jì)量基準(zhǔn))和計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，這是統(tǒng)一量值的物質(zhì)基礎(chǔ)；二是為 了使“標(biāo)準(zhǔn)長度單位量值”能夠準(zhǔn)確地傳遞到生產(chǎn)、科研工作中去，必須在管理上和技術(shù)上建立全國

7、統(tǒng)一 的科學(xué)的量值傳遞體系。(1) 長度計(jì)量基準(zhǔn) 長度計(jì)量基準(zhǔn)是用以復(fù)現(xiàn)和保存計(jì)量單位米的量值，經(jīng)國家鑒定并批準(zhǔn)，作為統(tǒng)一全國量值最高依據(jù) 的計(jì)量器具。為了實(shí)現(xiàn)全國量值的統(tǒng)一，必須建立用以復(fù)現(xiàn)、保存單位量值的基準(zhǔn)器，這就是國家計(jì)量基準(zhǔn)器。國 家計(jì)量基準(zhǔn)器是體現(xiàn)計(jì)量單位量值、具有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所能達(dá)到的最高準(zhǔn)確度的計(jì)量器具，經(jīng)國家檢定合 格后，作為全國計(jì)量單位量值的最高依據(jù)。因此作為國家計(jì)量基準(zhǔn)器應(yīng)包含下列內(nèi)容：第一、國家計(jì)量基準(zhǔn)器是根據(jù)物理量基本單位的定義復(fù)現(xiàn)并保存單位量值的計(jì)量器具， 第二，國家計(jì)量基準(zhǔn)器應(yīng)具有高穩(wěn)定性、可復(fù)制性和可比較性，它所復(fù)現(xiàn)的單位量值應(yīng)具有現(xiàn)代科學(xué) 技術(shù)所能達(dá)到的最高準(zhǔn)

8、確度；第三、國家計(jì)量基準(zhǔn)器的職能是統(tǒng)一全國計(jì)量單位量值的最高依據(jù)； 第四、國家計(jì)量基準(zhǔn)器的建立應(yīng)按一定的法制程序進(jìn)行， 即待建立的國家計(jì)量基準(zhǔn)器應(yīng)接受國家鑒定， 經(jīng)鑒定合格后由國家正式批準(zhǔn)使用，因此國家計(jì)量基準(zhǔn)器具有法制性效能。早在六十年代初，我國就已建立了復(fù)現(xiàn)米定義的氟一86光波波長裝置，其復(fù)現(xiàn)精度達(dá)到了土 1X10-8 的國際水平。這一長度基準(zhǔn)的建立，為我國長度量值的統(tǒng)一奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。為了保證國家摹準(zhǔn)經(jīng)常處于良好的工作狀態(tài)，不致因使用頻繁而降低應(yīng)有精度或受損壞，從而影 響擔(dān)負(fù)統(tǒng)一全國量值的職能，還必須建立副基準(zhǔn)器和工作基準(zhǔn)器。副基準(zhǔn)器是通過直接或間接與國家基準(zhǔn)器比對(duì)來確定其量值的計(jì)量器具

9、。我國已建立的長度副基準(zhǔn)器 有氟-86的其它譜線、汞-198光源、鎘-114光源及He-Ne激光光源。工作基準(zhǔn)器是由國家基準(zhǔn)或副基準(zhǔn)校準(zhǔn)或比對(duì)用于檢定標(biāo)準(zhǔn)的一種計(jì)量器具長度工作基準(zhǔn)一般為實(shí)物基準(zhǔn)，包括線紋和端度(量塊)兩類。線紋工作基準(zhǔn)有 1m石英基準(zhǔn)尺，1-1000mm的殷鋼基準(zhǔn)線紋尺及 1 200mm的石英基準(zhǔn)線紋尺.量塊工作基準(zhǔn)是0.5 100 mm基準(zhǔn)組量塊。工作基準(zhǔn)與副基準(zhǔn)，國家基準(zhǔn)的校準(zhǔn)、比對(duì)需要計(jì)量儀器，如量塊激光干涉儀、柯氏光波干涉儀、氦 氖激光干涉比長儀等，這種用于基準(zhǔn)比對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量儀器稱為基準(zhǔn)儀器。角度的基準(zhǔn)器是多齒分度臺(tái)、多面棱體和度盤檢定裝置，由于圓分度具有封閉性，所以

10、它們既是實(shí)物 基準(zhǔn)同時(shí)又具有自然基準(zhǔn)的特征。(2) 長度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn) 長度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)是按國家規(guī)定的準(zhǔn)確度等級(jí)，實(shí)際用于長度檢定工作的計(jì)量器具。如端度實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器是 量塊。量塊按使用要求，其精度分為1, 2, 3, 4, 5，等。線紋標(biāo)準(zhǔn)器有標(biāo)準(zhǔn)線紋米尺、200mm短標(biāo)尺等。角度實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)是端面角度標(biāo)準(zhǔn)正多面棱體，角度塊； 線紋角度標(biāo)準(zhǔn)如刻線度盤、圓光柵、編碼盤等； 機(jī)械分度標(biāo)準(zhǔn)如多齒分度盤、分度臺(tái)等； 電子測角標(biāo)準(zhǔn)主要是環(huán)行激光器。平面度的實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器是平面平晶。 粗糙度的實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器是標(biāo)準(zhǔn)單刻線樣板、標(biāo)準(zhǔn)多刻線樣板和磨削樣板。 實(shí)際工作中,還采用了工程計(jì)量標(biāo)準(zhǔn),如漸開線標(biāo)準(zhǔn)樣板、螺旋線樣板等等。(3) 量

11、值傳遞 有了國家基準(zhǔn)、 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)這一統(tǒng)一量值的物質(zhì)基礎(chǔ), 我國建立了從長度基準(zhǔn)到計(jì)量標(biāo)準(zhǔn), 最后到生產(chǎn)、 科研中使用的各種工作計(jì)量器具、工件尺寸、形狀的量值傳遞體系。量值傳遞被定義為：通過對(duì)計(jì)量器具的檢定或校準(zhǔn),將國家基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的計(jì)量單位量值通過各等級(jí)計(jì) 量標(biāo)準(zhǔn)傳遞到工作計(jì)量器具,以保證對(duì)被測對(duì)象所測得的量值的準(zhǔn)確和一致。為什么要進(jìn)行量值傳遞呢？我們知道任何計(jì)量器具，由于加工、裝配等原因，都存在不同程度的誤差。新制造的計(jì)量器具，由于 設(shè)計(jì)、加工、裝配等各種原因引起的誤差是否在允許范圍內(nèi)，必須用一定等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)來檢定，判斷其 是否合格；使用過程中的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器和工作計(jì)量器具，由于使用中的磨損、環(huán)

12、境影響或使用不當(dāng)?shù)仍颍?也會(huì)引起其計(jì)量參數(shù)的變化，也需要定期地采用一定等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行檢定，根據(jù)檢定結(jié)果作出繼 續(xù)使用、進(jìn)行修理或報(bào)廢的判斷；經(jīng)過修理的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器或工作計(jì)量器具是否達(dá)到計(jì)量參數(shù)指標(biāo)的要求， 也須用相應(yīng)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢定。否則，由于各級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器不標(biāo)準(zhǔn)(不合格 ) 、工作計(jì)量器具合格與否便無從談起，就不能保證對(duì)被測對(duì)象所測得的量值的準(zhǔn)確和一致，就必然造成量值傳遞的混亂。由此可見， 建立量值傳遞體系是統(tǒng)一計(jì)量器具量值的重要手段，是保證計(jì)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)，是保證全國量值的 準(zhǔn)確可靠而采取的具體措施和技術(shù)保證。(4) 國家計(jì)量檢定系統(tǒng)表 國家計(jì)量檢定系統(tǒng)表 ( 簡稱檢定系統(tǒng)

13、 )被定義為：國家對(duì)計(jì)量基準(zhǔn)到各等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)直至工作計(jì)量 器具的檢定程序所作的技術(shù)規(guī)定。檢定系統(tǒng)由文字和框圖構(gòu)成，內(nèi)容包括：基準(zhǔn)、各等級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、工作 計(jì)量器具的名稱、 測量范圍、 準(zhǔn)確度 (或不確定度或允許誤差 ) 和檢定的方法等。 制定檢定系統(tǒng)的根本目的， 是為了保證工作計(jì)量器具具備應(yīng)有的準(zhǔn)確度。在此基礎(chǔ)上，考慮量值傳遞的合理性。即制定檢定系統(tǒng)時(shí)， 各等級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度要求，必須從工作計(jì)量器具的準(zhǔn)確度要求開始，由下向上地逐級(jí)確定。檢定系統(tǒng) 基本上是按各類計(jì)量器具 ( 如：量塊、線紋尺、表面粗糙度參數(shù)值樣板等 )分別制定的。在我國，每項(xiàng)國家 計(jì)量基準(zhǔn)對(duì)應(yīng)一種檢定系統(tǒng)。第四節(jié) 長度計(jì)量儀器

14、的分類長度計(jì)量儀器種類十分繁多，一般按儀器的工作原理或儀器的用途對(duì)其進(jìn)行分類。一、按儀器工作原理分類 按工作原理分類，實(shí)際上是一種以被測量的原始信號(hào)轉(zhuǎn)換原理的不同而命名不同儀器的分類方法，可 分以下四類：1 機(jī)械式儀器 用機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)原始信號(hào)轉(zhuǎn)換的儀器如游標(biāo)卡尺、百分衷、千分尺、各類機(jī)械式測微儀、機(jī)械式 萬能測齒儀及各類機(jī)械式檢定器等這種根據(jù)機(jī)械轉(zhuǎn)換傳動(dòng)原理設(shè)計(jì)的儀器結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，使用維 護(hù)方便，但缺點(diǎn)是精度不高，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量。游標(biāo)卡尺、百分表、千分尺等計(jì)量器具習(xí)慣上統(tǒng)稱為通用量具，其實(shí)這是與量具的定義不相符的。在 這里我們將此類計(jì)量器具一律稱為機(jī)械式儀器。2 光學(xué)儀器 用光學(xué)的方法

15、，實(shí)現(xiàn)對(duì)原始信號(hào)的轉(zhuǎn)換放大的儀器根據(jù)儀器中光學(xué)系統(tǒng)的不同，又可分為：(1) 望遠(yuǎn)系統(tǒng)的光學(xué)儀器，如準(zhǔn)直儀 ( 又稱平行光管 ) 、自準(zhǔn)直儀和以望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)為主的光學(xué)計(jì)等；(2) 顯微系統(tǒng)的光學(xué)儀器，如工具顯微鏡，測長機(jī)、測長儀、光學(xué)分度頭等；(3) 投影系統(tǒng)的光學(xué)儀器，如各種不同用途的大小投影儀；(4) 光干涉原理的光學(xué)儀器，在這一類儀器中有復(fù)現(xiàn)長度基準(zhǔn)光波的干涉儀和各種用途的干涉儀，如 絕對(duì)光波干涉儀、立式接觸干涉儀。干涉顯微鏡、干涉小孔測量儀等。由于這些儀器用光波作基準(zhǔn)，測量 精度很高，在長度量值傳遞中起著十分重要的作用；(5) 光柵，激光原理的數(shù)顯式光學(xué)儀器，這類儀器是利用近一、二十年內(nèi)

16、發(fā)展起來的光柵、激光新技 術(shù)，應(yīng)用光的干涉、衍射原理及光，機(jī)，電的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了測量的數(shù)字化與自動(dòng)化的高精度計(jì)量儀器，如 光柵式三坐標(biāo)測量機(jī)、光柵式光學(xué)分度頭、激光比長儀、激光量塊干涉儀等?？傊捎诠鈱W(xué)儀器具有精度高、性能穩(wěn)定、可以實(shí)現(xiàn)接觸測量與非接觸式測量，相對(duì)測量與絕對(duì)測 量等特點(diǎn)， 再有光學(xué)儀器品種規(guī)格比較配套、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及儀器附件考慮周全且能適應(yīng)相當(dāng)廣泛的測量對(duì)象， 所以在整個(gè)長度計(jì)量儀器中，光學(xué)儀器一直占有十分重要的地位。3 氣動(dòng)儀器以壓縮空氣為介質(zhì)，用氣源系統(tǒng)的狀態(tài) ( 如流量或壓力 )變化來實(shí)現(xiàn)對(duì)原始信號(hào)的轉(zhuǎn)換的儀器，包括壓 力式氣動(dòng)儀器和流量式氣動(dòng)儀器兩類，氣動(dòng)儀器可實(shí)現(xiàn)多參數(shù)

17、測量，非接觸測量、遠(yuǎn)距離測量和實(shí)現(xiàn)測量 的自動(dòng)化，并具有結(jié)構(gòu)簡單、使用維護(hù)方便、能夠?qū)δ承┢渌淼膬x器難于測量的部位進(jìn)行測量 （ 如處 于深孔部位的參數(shù) ） 等優(yōu)點(diǎn)，氣動(dòng)儀器的缺點(diǎn)是示值范圍小，示值穩(wěn)定時(shí)間長，對(duì)不同參數(shù)、不同測量范 圍的測量需要不同的測量頭。4 電動(dòng)儀器 是以把被測原始信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏縼韺?shí)現(xiàn)長度測量的儀器。由于電動(dòng)儀器的基本工作原理是將微小位移 量轉(zhuǎn)換成電路中電感或電容參數(shù)的變化或是接觸點(diǎn)的通斷，所以電動(dòng)儀器有電接觸式、電感式和電容式等 三種基本形式。 電動(dòng)儀器的特點(diǎn)是精度高， 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量， 數(shù)字顯示和對(duì)被測參數(shù)進(jìn)行各種數(shù)學(xué)運(yùn)算。二、按儀器用途分類 按用途分類是一種根據(jù)

18、測量對(duì)象的特征而分類的方法，可分以下幾類：1. 端度儀器 端度儀器主要包括各類測微儀、光學(xué)計(jì)、測長儀，測長機(jī)和接觸式干涉儀。這類儀器主要測量量塊、 量棒等端面長度，球形、圓柱形工件的直徑，板形工件的厚度、平行度，在配備適當(dāng)附件后，還能測量環(huán) 規(guī)的直徑、內(nèi)外螺紋的中徑和螺距等。2 線紋比較儀 線紋比較儀主要是用來測量刻線之間的距離，省級(jí)以下的計(jì)量部門用得較多的是阿貝線紋比較儀。3 角度儀器 角度儀器主要包括各類分度頭、測角儀以及小角度測量儀 （如自準(zhǔn)直儀、小角度檢定儀等 ） 。主要用途 是測量角度和對(duì)圓周進(jìn)行分度。4 表面粗糙度儀器 主要包括表面粗糙度顯微鏡、干涉顯微鏡及電動(dòng)輪廓儀。5 平直度儀

19、器 主要包括各類平面干涉儀、平直儀，自準(zhǔn)直儀等。這類儀器的主要測量對(duì)象是平晶、平板的平面度， 各種平尺、導(dǎo)軌的直線度。平直儀和自準(zhǔn)直儀配上適當(dāng)附件還可測量表面相對(duì)位置的垂直度和平行度。6 齒輪儀器 這是一類測量齒輪各參數(shù)的專用儀器，省級(jí)以下計(jì)量部門常用的有萬能測齒儀，各類漸開線齒形檢查 儀。7 通用儀器 這類儀器主要指工具顯微鏡、坐標(biāo)測量儀、投影儀等，是通用性較大、測量范圍較廣的儀器，它們備 有較多的附件，可以達(dá)到一機(jī)多用的目的，在計(jì)量部門和工廠企業(yè)中應(yīng)用較廣。除以上這些儀器外，還有測量孔徑，螺紋、絲杠、圓度等多種專用儀器。 隨著科技水平的不斷發(fā)展和提高，目前長度類測量儀器發(fā)展更新很快，并在向

20、光電數(shù)字一體化、智能 化、高精度、高速度的方向迅速發(fā)展。第五節(jié) 長度計(jì)量器具的維護(hù)保養(yǎng)長度計(jì)量用的量具和儀器，大多都是精度要求高、使用條件要求嚴(yán)格、且價(jià)格昂貴。為了保證量值傳 遞和計(jì)量檢定、檢測的準(zhǔn)確度，除按計(jì)量檢定規(guī)程定期檢定外，還必須十分注意對(duì)量具和儀器的維護(hù)、保 養(yǎng)。由于長度計(jì)量器具大部分是由金屬零件和光學(xué)零件組成，所以主要應(yīng)做好以下幾項(xiàng)工作。1. 防止銹蝕（1）工作室（計(jì)量室）除溫度要求外，要保持相應(yīng)濕度，一般以50%60%為宜。（2）檢定操作過程中，不得用手直接觸摸標(biāo)準(zhǔn)器及計(jì)量器具的各工作面，應(yīng)戴上細(xì)紗手套進(jìn)行操作。（3）標(biāo)準(zhǔn)器、計(jì)量器具使用后，應(yīng)及時(shí)清洗。清洗后用潔凈綢布擦拭干凈。

21、標(biāo)準(zhǔn)器、儀器測量附件（如量塊、測量刀、三針等 ） 如不涂油，應(yīng)收入有干燥劑的密封容器里保存。短時(shí)間 （一、兩日 ）不使用的計(jì)量 儀器各工作面可涂上無水變壓器油；標(biāo)準(zhǔn)器、量儀如較長時(shí)間不用，應(yīng)涂上純凈無水的凡士林油，油層不宜太厚。（4）防銹油的酸堿度應(yīng)符合規(guī)定要求。一般宜采用中性油脂。2 清洗 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器、計(jì)量器具必須按時(shí)地進(jìn)行擦洗、保養(yǎng)，它是防止銹蝕、劃傷、霉斑的重要措施。 清洗金屬表面可使用航空汽油 （1 級(jí)），純度 995的無水酒精或乙醚。 （ 清洗一般通用量具亦可使用 工業(yè)汽油 ） 。擦洗材料應(yīng)使用脫脂棉、白細(xì)布、綢布或高級(jí)衛(wèi)生紙。清洗光學(xué)玻璃零仟可使用航空汽油 （1 級(jí)） 、無水酒精或乙

22、醚、無水酒精與乙醚的混合 溶劑，擦洗材料應(yīng)使用脫脂長絲棉（ 為防止在光學(xué)零件上沾上絨毛 ） 和脫脂紗布。3. 防止劃痕 由于計(jì)量室、實(shí)驗(yàn)室空氣中不可避免地含有灰塵，被測件被測表面缺陷 （毛刺、劃痕、碰傷 ） 等，被測 件、標(biāo)準(zhǔn)器、量儀在使用中不小心發(fā)生碰撞等原因都可能導(dǎo)致在測量中因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生劃痕。為此， 在檢測前對(duì)要使用的標(biāo)準(zhǔn)器、計(jì)量器具、被測零件進(jìn)行目測檢查，在零件被測面、標(biāo)準(zhǔn)器工作面、計(jì)量器 具工作面 （臺(tái)） ，不得有目視可見的缺陷，并應(yīng)將測量面、被測面擦拭干凈。檢測過程中要細(xì)心操作，避免 碰撞和跌落。4 潤滑 對(duì)計(jì)量器具中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面， 應(yīng)定期力口注儀表油， 以使各部分相對(duì)運(yùn)動(dòng)自如

23、， 不致產(chǎn)生阻滯現(xiàn)象。5 預(yù)防變形對(duì)一些大尺寸標(biāo)準(zhǔn)器 （ 標(biāo)準(zhǔn)線紋尺、大量塊、大干分尺校對(duì)桿等） 、大尺寸量具 （ 大卡尺等 ） 、大尺寸待檢零件 （ 絲杠、細(xì)長件等 ）等，要注意由于其自重且支承點(diǎn)位置不正確所引起的變形。為此，計(jì)量檢定前要 正確確定其支承點(diǎn)，在不使用時(shí)應(yīng)放置在專用盒里或懸吊起來。6 其他 計(jì)量儀器要有相對(duì)固定位置，不要經(jīng)常搬動(dòng)，尤其是光學(xué)計(jì)量儀器或大型儀器設(shè)備；若必須搬運(yùn)時(shí)， 要嚴(yán)防震動(dòng)；要遠(yuǎn)離磁場、震動(dòng)源、熱源等；要有嚴(yán)格的管理制度和定期檢查制度。第六節(jié) 長度計(jì)量技術(shù)的發(fā)展當(dāng)前， 長度計(jì)量技術(shù)總的發(fā)展趨勢是由中小量程向大量程，由一般分辨率向高分辨率， 由靜態(tài)向動(dòng)態(tài)，由目測、

24、手動(dòng)、筆算向自動(dòng)檢測、記錄、數(shù)據(jù)處理等方向發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用又使長度計(jì)量技術(shù)朝著 實(shí)時(shí)控制和人工智能化方向發(fā)展。從工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展歷史可以看出，機(jī)械加工精度的每一步提高總是與長度測量技術(shù)的發(fā)展水平緊 密相關(guān)、相輔相成的。一種新的更高準(zhǔn)確度的計(jì)量器具，總是伴隨著工業(yè)發(fā)展的需求而產(chǎn)生，而一種新的 更高準(zhǔn)確度的計(jì)量器具的產(chǎn)生，也促進(jìn)加工精度的進(jìn)一步提高。從游標(biāo)卡尺產(chǎn)生的時(shí)代，即加工精度為0.1m m量級(jí)的時(shí)代，經(jīng)過了加工精度為0.01mm量級(jí) （ 千分尺類量具產(chǎn)生 ）的時(shí)代、加工精度為 0.00l 刪量級(jí) （測微比較儀類產(chǎn)生 ） 的時(shí)代，加工精度為 0. 0001（0.1卩m）（圓度儀等產(chǎn)生）的時(shí)

25、代到目前加工精度為 0. 001卩m,（高精度表面粗糙度測量儀 產(chǎn)生 ） 的時(shí)代，長度計(jì)量伴隨著工業(yè)的發(fā)展在不斷提其相對(duì)測量的準(zhǔn)確度。從整個(gè)長度計(jì)量領(lǐng)域來看，無論是對(duì)宇宙空間的星球間距離計(jì)量還是微觀世界極小尺寸的計(jì)量，都在 不斷探求提高其相對(duì)測量的準(zhǔn)確度。如：目前測量地球到月球表面之間的距離，其不確定度僅為幾厘米； 微觀計(jì)量方面，高度細(xì)分的光干涉和電容式測微儀已可達(dá)到10pm（0. 00005 m）量級(jí)的分辨率，比原子直徑還小一個(gè)量級(jí)。目前,我國長度計(jì)量為提高測量準(zhǔn)確度、檢測速度,減少誤判率,實(shí)現(xiàn)大量程高分辨率、動(dòng)態(tài)、自動(dòng) 化測量,改變以往的陳舊的測量方式,廣泛采用激光、光柵、光電、傳感以及計(jì)

26、算機(jī)控制、處理等技術(shù)改 造傳統(tǒng)儀器設(shè)備、研制新的測量儀器。我國長度計(jì)量在建立基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)方面,在儀器研制和某些高精度零部件的測試方面、有 些項(xiàng)目已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。尤其在近年來,長度計(jì)量技術(shù)在許多方面有較快的發(fā)展。(1) 不斷應(yīng)用新技術(shù)，如光電、光柵；激光、激光干涉、全息電視圖像分析等新技術(shù)。(2) 采用電子技術(shù)不斷改進(jìn)測量儀器的瞄準(zhǔn)、讀數(shù)及定位系統(tǒng)的精度。在通用量具和儀器上廣泛應(yīng)用 了數(shù)字顯示技術(shù)。(3) 采用計(jì)算機(jī)技術(shù)除采集和處理測量數(shù)據(jù)外，正在向?qū)崟r(shí)控制和人工智能方向發(fā)展：如：帶計(jì)算機(jī) 的三坐標(biāo)測量機(jī)，既可模擬手動(dòng)操作進(jìn)行自動(dòng)測量，又可根據(jù)被測零件的狀況選擇布置測量點(diǎn)的方案。(4)

27、實(shí)施在線測量。將加工與測量組成一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)，對(duì)加工過程中工藝參數(shù)的變化進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控 測量，使之保持在預(yù)定的最佳范圍內(nèi)。第二章 長度測量基礎(chǔ)第一節(jié) 測量的基本概念一、有關(guān)測量的名詞 在實(shí)際工作中，人們經(jīng)常會(huì)用到有關(guān)測量的名詞，如測量、計(jì)量、測試、檢定、檢驗(yàn)、比對(duì)、校準(zhǔn)等。 它們有相近的含義，但又有所區(qū)別，分別適用于不同的場合，但都是計(jì)量學(xué)所表現(xiàn)的具體方式。測量以確定量值為目的的一組操作。 ( 測量有時(shí)也稱計(jì)量 ) 計(jì)量實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準(zhǔn)確可靠的活動(dòng)。 測試是指具有試驗(yàn)性質(zhì)的測量?？衫斫鉃樵囼?yàn)和測量的全過程。檢驗(yàn)是判斷被測物理量是否合格(在規(guī)定范圍內(nèi) ) 的過程，通常不一定要求測出具體值。(

28、檢驗(yàn)的主要對(duì)象是工件 )檢定查明和確認(rèn)計(jì)量器具是否符合法定要求的程序，它包括檢查、加標(biāo)記和( 或)出具檢定證書。校準(zhǔn)在規(guī)定條件下，為確定測量儀器或測量系統(tǒng)所指示的量值，或?qū)嵨锪烤呋騾⒖嘉镔|(zhì)所代表的 量值，與對(duì)應(yīng)的由標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量值之間關(guān)系的一組操作。注： (1) 校準(zhǔn)結(jié)果既可給出被測量的示值，又可確定示值的修正值；(2) 校準(zhǔn)也可確定其他計(jì)量特性，如影響量的作用；(3) 校準(zhǔn)結(jié)果可以記錄在校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告中。 比對(duì)在規(guī)定條件下，對(duì)相同準(zhǔn)確度等級(jí)的同種計(jì)量基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)或工作計(jì)量器具之間的量值進(jìn)行的 比較。二、測量過程測量是為了確定被測對(duì)象的量值而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(操作 )的過程。更具體地講，就是將被測量

29、與一個(gè)作為測量單位的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，以求其比較值的過程。測量過程可以用式 (2-1) 表示，即L=K E (2-1)式中：L 被測量；E 長度單位 (標(biāo)準(zhǔn)量 )；K 比值。式(2 1)稱為測量的基本方程式，它說明被測量L等于所采用的長度單位 E與測量的比值K的乘積。例如 E 為 mm， K 為 150，則被測長度為 150mm。這里所指的長度是廣義的，它包括長度值(線值)、角度，表面粗糙度及表面形狀、位置等各種形式的幾何量。任何一個(gè)測量過程必須有被測對(duì)象和所采用的計(jì)量單位。此外還有二者是如何進(jìn)行比較和比較后它的 準(zhǔn)確程度如何的問題，即測量的方法和測量的準(zhǔn)確度問題。為此，一個(gè)完整的測量過程應(yīng)由下

30、述四部分組 成，即測量過程四要素。1 測量對(duì)象和被測量 幾何量測量的對(duì)象是多種多樣的，不同的測量對(duì)象有不同的被測量。如量塊被測量是中心長度和平面 度、平面平行性；螺紋零件的被測量有螺距、中徑、牙型半角等；孔和軸的主要被測量是直徑；箱體零件 的被測量有長、寬、高以及孔間距等；復(fù)雜的零件還有復(fù)合的被測量，如絲杠和滾刀的螺旋線誤差等。因 此對(duì)于被測對(duì)象的特性，被測參數(shù)的定義等都必須加以研究和熟悉，以便進(jìn)行測量。2 測量單位和標(biāo)準(zhǔn)量幾何量測量常用的長度單位有米 （m）、毫米（mm）、微米（卩m）,平面角度單位為度、角分、角秒。 在測量過程中， 測量單位是以物質(zhì)形式來體現(xiàn)的。 能體現(xiàn)測量單位和標(biāo)準(zhǔn)量的物

31、質(zhì)形式有： 光波波長、 量塊、線紋尺、多面棱體、圓分度盤等。3 測量方法測量方法是指完成測量工作所采用的方法、計(jì)量器具以及測量條件的總和。在JJF1001 1998通用計(jì)量術(shù)語及定義中測量方法被定義為： “進(jìn)行測量時(shí)所用的，按類別敘述的一組操作邏輯次序。 ” 擬定測量方法時(shí)，需要根據(jù)被測對(duì)象和被測量的特點(diǎn) （形狀、大小、準(zhǔn)確度要求等 ）確定標(biāo)準(zhǔn)量、選擇 量具或儀器；確定測量條件 （如溫度和其他環(huán)境要求等 ）；擬定測量方案，工件定位，讀數(shù)和瞄準(zhǔn)方式等?；镜臏y量方法有：直接測量和間接測量，絕對(duì)測量和相對(duì)測量，接觸測量和非接觸測量，單項(xiàng)測量 和綜合測量，手動(dòng)測量和自動(dòng)測量，工序測量和終結(jié)測量，主動(dòng)

32、測量（ 在線測量 ） 和被動(dòng)測量等。4 測量準(zhǔn)確度 測量準(zhǔn)確度是指測量結(jié)果與真值的一致程度。由于在測量過程中不可避免地總會(huì)存在測量誤差，使測量結(jié)果的可靠程序受到一定的影響，測量誤差大，則測量結(jié)果的可靠性低；測量誤差小，則測量結(jié)果的可 靠性高。第二節(jié) 測量誤差的基本概念一、測量誤差存在的普遍性及研究誤差的意義在進(jìn)行測量時(shí)，人們總是希望得到真實(shí)的被測量值，但由于人的感覺器官的某種局限性和測量設(shè)備、測量方法的不完善以及受外界條件的種種限制，我們無法獲得完全準(zhǔn)確的被測量值，即使在相同條件下對(duì) 同一被測的量作多次重復(fù)測量，所得各測得值也往往是不一致的、分散的，這種測量結(jié)果的不一致性在數(shù) 值上的表現(xiàn)就是誤

33、差隨著科學(xué)技術(shù)的逐步發(fā)展，人們對(duì)客觀世界認(rèn)識(shí)的不斷深入，測量誤差可以逐漸減 小，但仍不可避免，沒有誤差的測量是永遠(yuǎn)不可能存在的測量誤差存在的這種普遍性、必然性已為長期 的測量實(shí)踐所證實(shí)。因此，任何測量都只能得到在某種程度上接近于被測量值的近似結(jié)果計(jì)量工作是一項(xiàng)確保計(jì)量單位的統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確一致的重要工作，因此對(duì)歪曲測量結(jié)果、影響量值統(tǒng) 一的測量誤差的學(xué)習(xí)和研究具有十分重要的意義具體地說，研究誤差的意義體現(xiàn)在以下三方面：1. 正確認(rèn)識(shí)誤差的性質(zhì)，分析誤差產(chǎn)生的原因，以消除和減小誤差；2. 正確處理測量數(shù)據(jù)，合理計(jì)算所得結(jié)果，以便在一定條件下得到更接近于真實(shí)值的最佳結(jié)果；3 正確組織實(shí)驗(yàn)和測量，合理

34、設(shè)計(jì)儀器或合理選用儀器和選定測量方法，以便在最經(jīng)擠的條件下得 到理想的結(jié)果；二、測量誤差的定義測量誤差被定義為測量結(jié)果與被測量的真值之間的差，即測量誤差 =測量結(jié)果 - 被測量的真值如測量某三角形內(nèi)角之和，測量結(jié)果為179° 59' 55，則測量誤差為179 ° 59' 55 -180 ° =-5 被測量的真值是指一個(gè)量在被觀測瞬間的條件下， 被測量本身所具有的真實(shí)大小。 真值是客觀存在的，但在一般情況下又是未知的，這是因?yàn)榭陀^世界的一切物體都處于不斷運(yùn)動(dòng)之中，測量也不可能完全沒有 誤差，因此也就無法求得瞬息變化的被測的量的真值。所以量的真值僅是一

35、個(gè)理想的概念，在實(shí)際運(yùn)用中 的真值是指以下幾種情況：1. 理論真值：如平面三角形三內(nèi)角之和為180° , 一整圓周角為 360°等。2計(jì)量學(xué)約定真值：國際計(jì)量大會(huì)定義的各物理量的單位量值。如米的長度等于光在真空中，在1299 792 458 秒的時(shí)間間隔內(nèi)運(yùn)行路程的長度。3 實(shí)際值：是指滿足規(guī)定準(zhǔn)確度的用來代替真值的量值，或已修正過的測量結(jié)果的算術(shù)平均值用來代替真值的量值。在檢定中，通常把高一等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)所測得的量值稱為實(shí)際值。例如；標(biāo)稱值為10mm的量塊，在分度值為1卩m的立式光學(xué)計(jì)上用四等量塊相對(duì)測量，結(jié)果為9.9980mm如改用三等量塊在 0.2卩m投影光學(xué)計(jì)上相對(duì)

36、測量，結(jié)果為 9. 9975 mm則后者所得測量結(jié)果稱為實(shí)際值，在立式光學(xué)計(jì)上測量 的誤差為：9.9980-9. 9975=+0. 0005mm測量誤差的定義如用數(shù)學(xué)式表達(dá)，則為：d =l-L 真(3 1)式中：d測量誤差；I測量結(jié)果；L真一一被測量的真值。公式(3-1 )所表達(dá)的誤差d是和測量結(jié)果同單位的量：它反映了測量結(jié)果偏離真值的實(shí)際大小，因此 又稱之為絕對(duì)誤差。在計(jì)量檢定中，經(jīng)常使用修正值的概念。修正值等于符號(hào)相反的絕對(duì)誤差，即：修正值=-誤差=被測量真值-測量結(jié)果 (3 2)被測量真值=測量結(jié)果+修正值(3 3)測量誤差還可以用相對(duì)誤差表示，相對(duì)誤差定義為測量的絕對(duì)誤差與被測量的真值

37、之比，即:相對(duì)誤差=絕對(duì)誤差真值10 / 41由于被測量的真值是未知的，所以實(shí)際運(yùn)用中相對(duì)誤差用絕對(duì)誤差與實(shí)際值之比表示，也可近似用絕對(duì)誤差與測量結(jié)果之比表示，即:相對(duì)誤差=絕對(duì)誤差實(shí)測值絕對(duì)誤差測量結(jié)果相對(duì)誤差是一個(gè)沒有單位的數(shù)值，通常以百分?jǐn)?shù)()表示。例如一矩形工件用鋼直尺測量得長度為10. 5mm用游標(biāo)卡尺測量其長度為 10. 45mm則該工件用鋼直尺測量的絕對(duì)誤差為10. 50-10 . 45=0 . 05mm其相對(duì)誤差為：. 0.48%10.45絕對(duì)誤差只能判斷相同被測量值的測量準(zhǔn)確度，對(duì)不同被測量值的測量準(zhǔn)確度需用相對(duì)誤差判斷。三、測量誤差的分類按照測量誤差來源，誤差可分為下列四種

38、：1.計(jì)量器具誤差計(jì)量器具本身所具有的誤差，如由于制造工藝的不完善，計(jì)量器具的各組成部分的機(jī)構(gòu)誤差、調(diào)整誤 差，量值誤差、變形誤差等都有可能在測量中引入誤差。2 .環(huán)境誤差由于各種環(huán)境因素與所要求的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)不一致而引起的計(jì)量器具和被測量本身的變化所造成的誤差， 如溫度、濕度、氣流、振動(dòng)，照明等所引起的誤差。 計(jì)量器具在規(guī)定使用條件下產(chǎn)生的誤差稱為基本誤差， 超出規(guī)定使用條件時(shí)所增加的誤差稱為附加誤差。3 .人員誤差由于測量者受分辨能力的限制，因工作疲勞引起的視覺器官的生理變化，固有習(xí)慣引起的讀數(shù)誤差以 及精神上的因素產(chǎn)生的一時(shí)疏忽等引起的誤差。4 .方法誤差由于所用的測量方法不完善而引起的誤差

39、，如經(jīng)驗(yàn)公式函數(shù)類型選擇的近似性引入的誤差，在推導(dǎo)測 量結(jié)果表達(dá)式中沒有得到反映而在測量過程中又實(shí)際起作用的一些因素引起的誤差，在擬定測量方法時(shí)由 于知識(shí)的不足或研究不充分而引起的誤差，等等。根據(jù)誤差的特征和出現(xiàn)的規(guī)律，測量誤差可分為下列三種：1 隨機(jī)誤差（偶然誤差）。在實(shí)際測量條件下，多次測量同一量值時(shí)，誤差的絕對(duì)值和符號(hào)以不可預(yù) 定方式變化著的誤差。如儀器、儀表中傳動(dòng)部件的間隙和摩擦、連接件的變形等引起的示值不穩(wěn)定。由于 在多次重復(fù)測量時(shí)隨機(jī)誤差的出現(xiàn)可大可小、可正可負(fù)，因此它影響在實(shí)際相同條件下對(duì)同一量進(jìn)行多次 重復(fù)測量所得測量結(jié)果的一致性，即影響測量的重復(fù)性。2 系統(tǒng)誤差。在偏離測量規(guī)

40、定條件時(shí)或由于測量方法所引入的因素，按某確定規(guī)律所引起的誤差。3 粗大誤差。超出在規(guī)定條件下預(yù)計(jì)的誤差。這是一種明顯歪曲測量結(jié)果的誤差。在測量中是不允 許存在的。應(yīng)該指出，誤差的性質(zhì)是可以在一定條件下互相轉(zhuǎn)化的。例如尺子的分劃誤差，對(duì)于制造尺子來說 是隨機(jī)誤差，但用某一尺子作為基準(zhǔn)尺以檢定成批尺子時(shí)，該分劃誤差使得成批測量結(jié)果始終長些或短些，這就成了系統(tǒng)誤差，又如度盤的某一分劃誤差是恒定的，但各分劃誤差卻是大小不一、正負(fù)不一的，量塊 的檢定方法誤差，對(duì)某一尺寸的量塊而言，雖然無法知道其確切數(shù)值，但一當(dāng)檢定結(jié)束，檢定方法對(duì)該量 塊引入的誤差也就固定不變，但對(duì)各塊量塊而言，此檢定方法誤差則可大可小

41、、可正可負(fù)，則又具有隨機(jī) 性在檢定、測試中，人們常利用誤差相互轉(zhuǎn)化的這一特點(diǎn)，以減小誤差對(duì)測量結(jié)果的影響。四、精度反映測量結(jié)果與其真值接近程度的量稱為精度.因此可用誤差大小來表示測量精度的高低。誤差小， 說明測量結(jié)果與其真值較接近，精度高；反之，則精度低精度又分為幾種。1 精密度：表示測量結(jié)果中隨機(jī)誤差大小的程度。如前所述，隨機(jī)誤差影響測量的重復(fù)性，因此精密度也就是指在一個(gè)測量過程中，在同一條件下進(jìn)行重復(fù)測量時(shí)，所得結(jié)果彼此之間的符合的程度。2 正確度：表示測量結(jié)果中的系統(tǒng)誤差大小的程度。3 準(zhǔn)確度（精確度）：表示測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差大小的綜合程度，也就是測量結(jié)果與其 真值的一致程度。

42、對(duì)具體的測量，精密度高的正確度不一定高。正確度高的精密度也不一定高，但準(zhǔn)確度高則精密度與 正確度都高，三者之間的區(qū)別可用下述打靶的例子，來形象地說明。圖31中的（a）、（b） 、（c）表示三個(gè)射擊手的射擊成績，網(wǎng)紋處表示靶心，是每個(gè)射擊者的射擊目標(biāo)。由圖可見（a）表示精密度和正確度都很好，即準(zhǔn)確度很高；（b）只射中一邊，表示精密度很好，而正確度不高，（c）說明射擊點(diǎn)很分散，表示精密度與正確度都不好。計(jì)量器具（測量儀器）定義為：單獨(dú)地或連同輔助設(shè)備一起用以進(jìn)行測量的器具。計(jì)量器具能否適合測量目的的需要，依靠什么來評(píng)價(jià)？主要依據(jù)的是計(jì)量器具的計(jì)量特性（也有稱度量學(xué)指標(biāo)）。1 .標(biāo)稱值計(jì)量器具（測量

43、儀器）上表明其特性或指導(dǎo)其使用的量值，該值為整值或近似值。例：a）標(biāo)在千分尺上的量值：25-50mm；b）標(biāo)在單刻度量杯上的量值：1L。2 標(biāo)稱范圍計(jì)量器具（測量儀器）的操縱器件調(diào)到特定位置時(shí)可得到的示值范圍。注：（1）標(biāo)稱范圍通常用它的上限和下限表明，例如100200C。若下限為零，標(biāo)稱范圍一般只用其 上限表明，例如：0100V的標(biāo)稱范圍可表示為 100V。(2) 在有些知識(shí)領(lǐng)域中，最大值與最小值的差稱為范圍。3 測量范圍 ( 工作范圍 )計(jì)量器具 (測量儀器 )的誤差處在規(guī)定極限內(nèi)的一組被測量的值。注：按約定真值確定“誤差” 。4 示值由計(jì)量器具所指示的被測量值。注： (1) 示值用被測量

44、的單位表示，而與標(biāo)在標(biāo)尺上的單位無關(guān)。有時(shí)標(biāo)尺上的值( 有時(shí)稱為直接示值，直接讀數(shù)或標(biāo)尺值 ) 需乘以儀器常數(shù)以得到示值。(2) 量具的示值就是它的標(biāo)稱值。(3) 示值也適用于相鄰標(biāo)尺標(biāo)記間的內(nèi)插估計(jì)值。(4) 示值的含意有時(shí)又可以延伸到記錄和測量信號(hào)。5 。示值誤差 計(jì)量器具示值與被測量 ( 約定) 真值之差。注： (1) 由于真值不能確定，實(shí)際上用的是約定真值。(2) 此概念主要應(yīng)用于與參考標(biāo)準(zhǔn)相比較的儀器。(3) 就實(shí)物量具而言，示值就是賦予它的值。6 ( 顯示裝置的 )分辨力 顯示裝置能有效辨別的最小的示值差。注： (1) 對(duì)于數(shù)字式顯示裝置，這就是當(dāng)變化一個(gè)末位有效數(shù)字時(shí)其示值的變化

45、。(2) 此概念亦適用于記錄式裝置。7 穩(wěn)定性 計(jì)量器具保持其計(jì)量特性隨時(shí)間恒定的能力。8 準(zhǔn)確度等級(jí) 符合一定的計(jì)量要求，使誤差保持在規(guī)定極限以內(nèi)的計(jì)量器具的等別、級(jí)別。 例：一等量塊、二級(jí)鋼卷尺。9 重復(fù)性 在相同測量條件下，重復(fù)測量同一被測量，計(jì)量器具提供相近示值的能力。 注：相同測量條件是指：相同的測量程序，相同的觀測者，相同條件下使用相同測量設(shè)備，相同的地 點(diǎn)，在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)測量。第四節(jié) 長度測量的幾項(xiàng)基本原則一、最小變形原則長度計(jì)量中引起被測件和測量器具的變形，主要是由于熱變形和彈性變形( 接觸變形和自重引起的變形)，這些變形使被測件，測量器具尺寸發(fā)生變化，而影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠

46、。為此，在測量過程中， 應(yīng)盡量做到使各種原因引起的變形為最小，這就是測量的最小變形原則。( 一) 熱變形1 概述 熱脹冷縮，這是自然現(xiàn)象，正是這一特性，往往導(dǎo)致測量結(jié)果的嚴(yán)重失準(zhǔn)。 線性熱變形可用公式表示為：AL=L a t式中：L物體尺寸，mma 線性熱膨脹系數(shù)，10-6/ C； t 溫度變化，c。例：三等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺的線性熱膨脹系數(shù)。a =18. 5X 10-6/C,若溫度變化 t=1 C時(shí)，貝U 1 m長的尺寸將變化：6 L=L a t=1000 X 18.5 X 10- /C = 18 . 5C 卩 m對(duì)精密測量來講，這個(gè)數(shù)字已十分可觀了。結(jié)論：對(duì)高精度零件、大尺寸零件檢測時(shí)，溫度的

47、影響是一項(xiàng)不可忽視的因素。凡是精密測試都要規(guī)定溫度條件，尤其長度計(jì)量幾乎所有的檢定規(guī)程中都標(biāo)明了溫度要求。即在規(guī)定2.熱變形引起的測量誤差計(jì)算公式： L=La1（t1-20）-a2（t2-20）Lt1t2該式應(yīng)用時(shí)的幾個(gè)注意問題:溫度下測量可不做溫度修正，否則要進(jìn)行修正。對(duì)高精度、大尺寸的被測件的測量還做出等溫的要求。式中： L由于溫度變化引起的測量誤差，mm工件尺寸， mma 1 工件線性熱膨脹系數(shù)，106/C；a 2量具材料線性熱膨脹系數(shù)，106/C；工件的溫度，C；量具（儀）的溫度，C。（1）t1, t2因測量開始和測量結(jié)束時(shí)溫度是不會(huì)一致的，應(yīng)取始末均值計(jì)算。（2）一般不涉及a和t自身

48、測量精度問題，但更高精度測量時(shí)就要考慮a和t自身測量精度問題了。當(dāng)被測件與量具（儀）材料相同時(shí)，即a l= a 2= a時(shí)，上式可寫成： L=L a （tl-t2）=L at說明此時(shí)熱變形產(chǎn)生的測量誤差主要是由于被測件與量具（儀）之間的溫度差造成。如果在測量前把被測件與量具（儀）放置在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行等溫 （等溫的時(shí)間長短與溫差大小、物體質(zhì)量、散熱面積、周圍介質(zhì) 等因素有關(guān)，有的檢定規(guī)程中已給定經(jīng)過實(shí)驗(yàn)確定的等溫時(shí)間）。那么，假設(shè)經(jīng)過等溫厶t=0 ,此時(shí)， L=L - a t=0。當(dāng)然這是一種理想狀態(tài)，但盡管進(jìn)行等溫，大型零件表面和內(nèi)部溫度也不一定相等，即使在恒溫室中，溫度場分布也不會(huì)均勻，對(duì)溫度

49、測量也有一定誤差，測量環(huán)境溫度由于人體、照明熱源等也會(huì)有波動(dòng)。因 此，可以說，等溫后，熱變形引起的測量誤差會(huì)變得很小，在一定精度的測量時(shí)，可以忽略不計(jì)。我們在測量工作中，往往只注意恒溫條件，如要求（20 ± 3） C，而不注意人體的體溫傳導(dǎo)對(duì)測量結(jié)果的影響。如：長度 280 4000mm的內(nèi)卡規(guī)，在手掌中握上 2 5 min，長度應(yīng)增加2050卩m用食指與姆 指（不帶手套）拿20mm的量塊30s，量塊尺寸會(huì)增大 0. 5卩m （顯然是不允許的）。為此，對(duì)高精度測量儀器，如接觸式干涉儀、平晶等厚干涉儀等，都要有防止和減少熱輻射的隔離裝 置。（二）彈性變形1 概述測量過程中，由于測量力、

50、接觸形式、被測件的自重等原因?qū)⑹箿y量器具或被測件產(chǎn)生彈性變形，造成 測量誤差。具體講，彈性變形主要有儀器支架變形、被測件（如量塊、線紋尺等）的支承變形；測頭、工作臺(tái)與被測件的接觸變形等。為什么接觸式測量器具都規(guī)定有測量力；為什么要規(guī)定接觸形式；為什么在測量細(xì)長 的被測件時(shí)要恰當(dāng)?shù)剡x擇支承等，都是力圖減少彈性變形，以減少由彈性變形引起的測量誤差。圖2- 兩恵支承2 .彈性變形引起的測量誤差（1） 支承變形當(dāng)被測件水平放置時(shí)，其彎曲變形量的大小和變形狀態(tài)與支承方式和支點(diǎn)的位置有密切關(guān)系，對(duì)細(xì)長 被測件而言，自重的影響更為顯著。如一長度為工的細(xì)長的且截面均勻的被測件，采取如圖2-1的兩點(diǎn)支承方式，其

51、變形最小 （根據(jù)不同的變形狀態(tài)）的支點(diǎn)位置有表2 1的幾種類型，可根據(jù)不同用途進(jìn)行選擇。*2-1兩點(diǎn)支承變形罐小的支盒位置名稱蠻形狀態(tài)1用途0.2113阮艾利點(diǎn)兩端屈平行度變化為魅小大鼠塊檢定0,22051 2 L貝塞爾點(diǎn)中性層（中心軸）上丘度變化無址小ffl：棒、線紋檢淀0,223212/9中間與兩端變形樂（撓度）川等直線度.平面度檢定0.2386L=b6/25A支承點(diǎn)之同變形髦用彷中央為0中間部井為工作區(qū)（2）接觸變形不正確地選擇測量力的大小、接觸體的材料及接觸方式將會(huì)引起較大的表面接觸變形。 測量力引起的接觸變形接觸測量時(shí)、測量儀器必須有足夠的測量力。以保證測頭與被測件可靠的接觸。但測量

52、力的存在，將 在接觸位置產(chǎn)生壓陷變形而造成測量誤差。一般按被測件公差來確定測量力的大小，當(dāng)被測件公差小于2卩m時(shí)，測力不應(yīng)高于 2 . 5 N;被測件公差210卩m時(shí)，測力應(yīng)為2.54N;被測件公差大于 10卩m時(shí)，測力應(yīng)大于 4N,小于10N。 與接觸方式有關(guān)的接觸變形常見的接觸方式分為點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸。從變形與接觸面的關(guān)系講，接觸面積越小、壓強(qiáng)越大, 變形也越大。顯然在相同的測量力情況下點(diǎn)接觸變形最大，面接觸變形最小。幾種接觸方式如圖 2-2。a接觸方式的選用在檢定規(guī)程中大都已確定了。如量塊測量是用球測頭對(duì)平面；外徑千分尺測直徑是平 面測頭對(duì)圓柱面；內(nèi)徑千分表測內(nèi)徑是球測頭對(duì)圓柱面等

53、等。在檢定規(guī)程未作規(guī)定或尚無檢定規(guī)程的檢定、檢測中也一定要遵守上述原則。二、阿貝原則阿貝原則又稱布線原則、串聯(lián)原則，是長度計(jì)量中一個(gè)基本的重要的原則。定義：“如果要使測量儀器得出正確的測量結(jié)果，則必須將儀器的標(biāo)尺安裝在被測件測量中心線的延 長線上?！狈策`反阿貝原則所產(chǎn)生的誤差叫阿貝誤差。2-4。符合阿貝原則的測量示意如圖 2-3，不符合阿貝原則的測量示意如圖圖2-3符合阿貝原則的測駅圖2-4不符合阿貝原則的測園由圖（2-3）知, L s a （一次誤差，不可忽略）符合阿貝原則所產(chǎn)生的誤差是二次誤差，當(dāng)a很小時(shí)，此誤差可忽略不計(jì)。不符合阿貝原則所產(chǎn)生的誤差是一次誤差，標(biāo)準(zhǔn)尺與被測件距離S越大，誤

54、差越大，它是不可忽視的一種誤差。阿貝原則是長度計(jì)量的最基本的原則，其意義在于它避免了因?qū)к壵`差引起的一次測量誤差。在儀器設(shè)計(jì)中，遵守阿貝原則可在保證儀器設(shè)計(jì)精度的前提下，相應(yīng)降低儀器導(dǎo)軌的制造精度，如立式測長儀、萬能測長儀、阿貝線紋比較儀等都是根據(jù)阿貝原則設(shè)計(jì)的，其測量精度都比較高，而導(dǎo)軌的精度則比不符 合阿貝原則的同類儀器低，在檢定測試中遵守阿貝原則可提高測量精度，特別是在使用不符合阿貝原則的 儀器時(shí)，注意阿貝原則的運(yùn)用，可減小因儀器違反阿貝原則而引入的一次誤差，提高了儀器的使用精度， 如游標(biāo)卡尺是不符合阿貝原則的，如圖可看出，其誤差： L=Sa在使用中，如使被測工件盡可能地向主尺靠攏，以減

55、小兩軸線之間的距離 S,則可相應(yīng)減小測量誤差，提高測量精度。但是，阿貝原則并非在任何情況下都能實(shí)現(xiàn)的，特別是大尺寸計(jì)量儀器，如按阿貝原則設(shè) 計(jì)，將使儀器結(jié)構(gòu)龐大，不但使用不便。而且也會(huì)影響儀器剛度，造成精度下降。團(tuán)此在這種情況下，測 量軸線與基準(zhǔn)軸線一般均采用并聯(lián)式布置，同時(shí)采取其它的一些措施來補(bǔ)償由于違反阿貝原則而引起的一 次誤差，女口；提高導(dǎo)軌的制造精度，減小測量軸線與基準(zhǔn)軸線之間的距離或采用艾伯斯坦光學(xué)補(bǔ)償原理等。三、封閉原則封閉原則又稱閉合原則，它是角度計(jì)量的最基本原則。圓周被分割成若干等分，每等分實(shí)際上都不會(huì)是理想的等分值，都存在誤差，但圓周分度首尾相接的 間距誤差的總和為 0。（即

56、0°和360?？偸侵睾系模?。因此，在測量中，如能滿足封閉條件，則其誤差的總和必然為零，在沒有更高精度的圓分度標(biāo)準(zhǔn)器的情況下，采用“自檢法”可以實(shí)現(xiàn)高精度測量的目的。如在圓周分度器件：圓刻度盤、圓柱齒輪的測量； 方形類器件：方箱、方形角尺的測量都可以利用封閉原則進(jìn)行“自檢”。下面就介紹采用自檢法檢定方形角尺的垂直度。將被檢定的方形角尺垂直地放置在0級(jí)平板上，以角0 :的一個(gè)面作為定位面，用自準(zhǔn)直儀對(duì)準(zhǔn)角a1的另一面如圖25(a)。調(diào)整自準(zhǔn)直儀，使其讀數(shù)為零，即角a 1的讀數(shù)e1=0 ,然后以角a 1為定角(用 0表示)和其他各角進(jìn)行比較，測得相應(yīng)的e2, e3, e4(ei值是由自準(zhǔn)直儀的讀數(shù)鼓輪讀出)，自準(zhǔn)直儀目鏡視場如圖2 5(b)所示。32 自準(zhǔn)直儀圖2-5自檢法檢定方形角尺的垂直度示意各被測角的實(shí)際值為a i= 0 +ei由于a i和0中都含有90°值，將