第二章測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)課件

1、2021/2/71第第2章章 測(cè)測(cè) 量量 技技 術(shù)術(shù) 基基 礎(chǔ)礎(chǔ)2.1 測(cè)量的基本概念測(cè)量的基本概念2.1.1 測(cè)量、檢驗(yàn)與檢定測(cè)量、檢驗(yàn)與檢定1. 測(cè)量測(cè)量測(cè)量測(cè)量為確定被測(cè)量為確定被測(cè)量 x 數(shù)值大小的過(guò)程。數(shù)值大小的過(guò)程。用公式表示為用公式表示為Exq 即測(cè)量值測(cè)量單位被測(cè)量 2021/2/72測(cè)量的四要素測(cè)量的四要素:（1） 被測(cè)對(duì)象被測(cè)對(duì)象 x 幾何參數(shù)幾何參數(shù)（2）計(jì)量單位）計(jì)量單位 長(zhǎng)度長(zhǎng)度:m ,mm; （3）測(cè)量方法）測(cè)量方法 測(cè)量時(shí)所采用的測(cè)量原測(cè)量時(shí)所采用的測(cè)量原理、計(jì)量器具和測(cè)量條件的綜合。理、計(jì)量器具和測(cè)量條件的綜合。（4）測(cè)量精度）測(cè)量精度 測(cè)量結(jié)果與真值相一致的程

2、度。測(cè)量結(jié)果與真值相一致的程度。角度角度:rad, rad, (00)、（、（ ）、（）、（ ）。）。2021/2/732. 檢驗(yàn)檢驗(yàn)檢驗(yàn)是判斷被測(cè)量是否合格的過(guò)程。檢驗(yàn)是判斷被測(cè)量是否合格的過(guò)程。3. 檢定檢定評(píng)定計(jì)量器具的精度是否合格的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。評(píng)定計(jì)量器具的精度是否合格的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。如用量規(guī)來(lái)檢驗(yàn)被測(cè)件。如用量規(guī)來(lái)檢驗(yàn)被測(cè)件。不要求得出實(shí)際測(cè)量值。不要求得出實(shí)際測(cè)量值。2021/2/742.1.2 測(cè)量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng)測(cè)量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng)1. 長(zhǎng)度單位長(zhǎng)度單位 m, mm;rad2. 長(zhǎng)度基準(zhǔn)長(zhǎng)度基準(zhǔn) 實(shí)物基準(zhǔn)實(shí)物基準(zhǔn)自然基準(zhǔn)自然基準(zhǔn)1 m =4000000011889年（通過(guò)巴黎的地

3、球子午年（通過(guò)巴黎的地球子午線）線）1650763.73原子波長(zhǎng)）年（86r1960K(s)29979245811983年（光在真空行年（光在真空行 程的長(zhǎng)度）程的長(zhǎng)度）。rad0174533. 01 , rad10rad10-6mm;10m,1 mm10nm1-3-6過(guò)渡到過(guò)渡到2021/2/753.尺寸傳遞系統(tǒng)尺寸傳遞系統(tǒng)主基準(zhǔn)（副基準(zhǔn)主基準(zhǔn)（副基準(zhǔn)）工作基準(zhǔn)工作基準(zhǔn)工作器具工作器具被測(cè)對(duì)象被測(cè)對(duì)象圖圖2.1 尺寸傳遞系統(tǒng)尺寸傳遞系統(tǒng)國(guó)際基準(zhǔn)、國(guó)家基準(zhǔn)。國(guó)際基準(zhǔn)、國(guó)家基準(zhǔn)。為了復(fù)現(xiàn)為了復(fù)現(xiàn)“m” ,需建立的副基準(zhǔn)。需建立的副基準(zhǔn)。副基準(zhǔn)副基準(zhǔn) 主基準(zhǔn)主基準(zhǔn) 2021/2/76 測(cè)量零件所用

4、的計(jì)量器具。測(cè)量零件所用的計(jì)量器具。被測(cè)對(duì)象被測(cè)對(duì)象 經(jīng)過(guò)與國(guó)家基準(zhǔn)或副基準(zhǔn)比對(duì)經(jīng)過(guò)與國(guó)家基準(zhǔn)或副基準(zhǔn)比對(duì),用來(lái)檢用來(lái)檢定較低準(zhǔn)確度的基準(zhǔn)定較低準(zhǔn)確度的基準(zhǔn),或檢定工作器具用的或檢定工作器具用的計(jì)量器具。計(jì)量器具。工作基準(zhǔn)工作基準(zhǔn)工作器具工作器具例如量塊、標(biāo)準(zhǔn)線紋尺等。例如量塊、標(biāo)準(zhǔn)線紋尺等。如千分尺如千分尺 、比較儀、測(cè)長(zhǎng)儀等。、比較儀、測(cè)長(zhǎng)儀等。 2021/2/77長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)圖見(jiàn)圖長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)圖見(jiàn)圖2-2圖圖2-2長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)2021/2/78角度量值傳遞系統(tǒng)圖見(jiàn)圖角度量值傳遞系統(tǒng)圖見(jiàn)圖2-3。圖2-3 角度量值傳遞系統(tǒng)2021/2/793.1.3 定值長(zhǎng)度和

5、定值角度的基準(zhǔn)定值長(zhǎng)度和定值角度的基準(zhǔn)1. 量塊量塊長(zhǎng)度基準(zhǔn)長(zhǎng)度基準(zhǔn)量塊是一種無(wú)刻度的標(biāo)準(zhǔn)端面量具。量塊是一種無(wú)刻度的標(biāo)準(zhǔn)端面量具。 量塊按一定的尺寸系列成套生產(chǎn)。國(guó)家規(guī)定了量塊按一定的尺寸系列成套生產(chǎn)。國(guó)家規(guī)定了17套量塊套量塊,如表如表2-1所示（見(jiàn)教材）。所示（見(jiàn)教材）。表表2.1 成套量塊的組合尺寸（摘自成套量塊的組合尺寸（摘自CB/T60932001）套別套別總塊數(shù)總塊數(shù)級(jí)別級(jí)別尺寸系列尺寸系列(mm)間隔間隔(mm)塊數(shù)塊數(shù)1910,10.511.001,1.002,1.0091.01,1.02,1.491.5,1.6,1.92.0,2.5,9.510,20,1000.0010.0

6、10.10.51011949516102021/2/710 續(xù)表2.1 成套量塊的組合尺寸 （摘自CB/T6093 2001）套別套別總塊數(shù)總塊數(shù)級(jí)別級(jí)別尺寸系列尺寸系列(mm)間隔間隔(mm)塊數(shù)塊數(shù)2830,1,20.511.0051.01,1.02,1.491.5,1.6,1.92.0,2.5,9.510,20,1000.010.10.51011149516103460,1,211.001,1.002,1.0091.01, 1.02, 1.091.1, 1.2, , 1.92, 3, , 910,20,1000.0010.0010.111019998104380,1,211.0051.0

7、1, 1.02 , , 1.091.1, 1.2, , 1.91, 2, , 910,20,1000.010.111011998102021/2/711應(yīng)用時(shí),應(yīng)力求用最少的塊數(shù)組合所需的尺寸。如需組合51.995的尺寸,參照表2-1組合如下51.995 需要的量塊尺寸 99.50005. 1 5 .4949. 1 40 5 . 9一般不超過(guò)四塊。第一塊.第二塊.第三塊.第四塊圖 量塊組合量塊的組合方法量塊的組合方法2021/2/712（1） 有關(guān)量塊的精度術(shù)語(yǔ) 量塊長(zhǎng)度 l(見(jiàn)下圖) 量塊長(zhǎng)度量塊長(zhǎng)度是指量塊一個(gè)測(cè)量面上的任意點(diǎn)到與其相對(duì)的另一測(cè)量面相研合的輔助體表面之間的垂直距離。 量塊中

8、心長(zhǎng)度 lc 量塊中心長(zhǎng)度量塊中心長(zhǎng)度 是指對(duì)應(yīng)于量塊未研合測(cè)量面中心點(diǎn)的長(zhǎng)度。2021/2/713 量塊標(biāo)稱長(zhǎng)度 ln（見(jiàn)下圖） 量塊標(biāo)稱長(zhǎng)度量塊標(biāo)稱長(zhǎng)度是指在量塊上,用以表明其與主單位（m)之間關(guān)系的量值（量塊長(zhǎng)度的示值）。圖 量塊的精度指標(biāo) 任意點(diǎn)的量塊長(zhǎng)度偏差 e 任意點(diǎn)的量塊任意點(diǎn)的量塊長(zhǎng)度偏差長(zhǎng)度偏差是指任意點(diǎn)的量塊長(zhǎng)度與標(biāo)稱長(zhǎng)度的代數(shù)差。即 e = l ln2021/2/714圖中圖中 為量塊長(zhǎng)度極限偏差。和eett圖 量塊的精度指標(biāo) 合格條件為合格條件為eetet 量塊的長(zhǎng)度變量塊的長(zhǎng)度變 動(dòng)量動(dòng)量v 量塊測(cè)量面上量塊測(cè)量面上任意點(diǎn)中的最大量任意點(diǎn)中的最大量塊長(zhǎng)度與最小量塊塊長(zhǎng)

9、度與最小量塊長(zhǎng)度之差。長(zhǎng)度之差。其允許值為其允許值為 tv。合格條件：vtv 2021/2/715 量塊測(cè)量面的平面度誤差量塊測(cè)量面的平面度誤差 fd(見(jiàn)下圖見(jiàn)下圖) 量塊測(cè)量面的量塊測(cè)量面的平面度誤差平面度誤差是指包容量塊測(cè)量面的是指包容量塊測(cè)量面的實(shí)際表面且距離為最小的兩個(gè)平行平面之間的距離。實(shí)際表面且距離為最小的兩個(gè)平行平面之間的距離。其公差為其公差為 td (見(jiàn)表見(jiàn)表2-4)。 合格條件為圖平面度誤差 500ddtf 2021/2/716（2）量塊的精度等級(jí)）量塊的精度等級(jí) 量塊的分級(jí)（量塊的分級(jí)（ 按按GB/T6093-2001） 按量塊的制造精度分按量塊的制造精度分五級(jí)五級(jí):K、0

10、、1、2、3級(jí)級(jí),其中其中K級(jí)精度最高級(jí)精度最高,精度依次降低精度依次降低,3級(jí)最低。級(jí)最低。各級(jí)的精度指標(biāo)如表各級(jí)的精度指標(biāo)如表2-2所示。所示。2021/2/717 量塊的分等量塊的分等 (JJG1462003)按量塊的檢定精度分五等按量塊的檢定精度分五等,即即1、2、3、4、5等。等。各等的精度指標(biāo)如表各等的精度指標(biāo)如表2-3所示。所示。2021/2/718（3） 量塊的使用和檢驗(yàn)量塊的使用和檢驗(yàn)量塊的使用可分量塊的使用可分 按按級(jí)級(jí)使用時(shí)使用時(shí),是以量塊的是以量塊的標(biāo)稱長(zhǎng)度標(biāo)稱長(zhǎng)度為工作尺為工作尺寸寸,不計(jì)量塊的制造誤差和磨損誤差。不計(jì)量塊的制造誤差和磨損誤差。 按按等等使用時(shí)使用時(shí),

11、是以量塊經(jīng)檢定后給出的是以量塊經(jīng)檢定后給出的實(shí)際實(shí)際中心長(zhǎng)度中心長(zhǎng)度尺寸為尺寸為工作尺寸工作尺寸。它排除了制造誤差。它排除了制造誤差的影響的影響,提高了測(cè)量精度。提高了測(cè)量精度。 因此因此,量塊按等使用比按級(jí)使用的測(cè)量精度量塊按等使用比按級(jí)使用的測(cè)量精度要高。要高。按按級(jí)級(jí)使用使用按按等等使用使用2021/2/7192. 多面棱體多面棱體 多面棱體是角度的最常用的實(shí)物基準(zhǔn)。它是多面棱體是角度的最常用的實(shí)物基準(zhǔn)。它是用特殊的合金鋼或石英玻璃制成的多面棱體。用特殊的合金鋼或石英玻璃制成的多面棱體。常見(jiàn)的有常見(jiàn)的有4、6、8、12、24、36、72面體等。面體等。 如如 圖圖2-5 為正八面棱體為正

12、八面棱體,它所有相鄰兩工作面它所有相鄰兩工作面法線間夾角為法線間夾角為450。圖圖 2- 5 正八面棱體正八面棱體 因此因此,可以用作可以用作基準(zhǔn)來(lái)測(cè)量任意的基準(zhǔn)來(lái)測(cè)量任意的n450的角度。的角度。2021/2/7202.2.1 計(jì)量器具及其分類計(jì)量器具及其分類計(jì)量器具為測(cè)量?jī)x器和測(cè)量工具的統(tǒng)稱。計(jì)量器具為測(cè)量?jī)x器和測(cè)量工具的統(tǒng)稱。1. 計(jì)量器具分類計(jì)量器具分類按其原理、結(jié)構(gòu)和用途分為按其原理、結(jié)構(gòu)和用途分為（1） 基準(zhǔn)量具基準(zhǔn)量具定值基準(zhǔn)量具定值基準(zhǔn)量具,如量塊、如量塊、 角度塊角度塊 。 變值基準(zhǔn)量具變值基準(zhǔn)量具,如線紋刻如線紋刻 線尺等。線尺等。 2.2 計(jì)量器具和測(cè)量方法計(jì)量器具和測(cè)量

13、方法2021/2/721(2) 通用計(jì)量器具通用計(jì)量器具 將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成可直接觀測(cè)的示值或?qū)⒈粶y(cè)量轉(zhuǎn)換成可直接觀測(cè)的示值或等效信息的測(cè)量工具。等效信息的測(cè)量工具。按其原理可分按其原理可分: 游標(biāo)類量具游標(biāo)類量具如游標(biāo)卡尺等。如游標(biāo)卡尺等。 微動(dòng)螺旋類量具微動(dòng)螺旋類量具如千分尺等。如千分尺等。 機(jī)械比較儀機(jī)械比較儀如齒輪杠桿比較儀等。如齒輪杠桿比較儀等。 光學(xué)量?jī)x光學(xué)量?jī)x如光學(xué)計(jì)、光學(xué)測(cè)角儀等。如光學(xué)計(jì)、光學(xué)測(cè)角儀等。 氣動(dòng)量?jī)x氣動(dòng)量?jī)x如浮標(biāo)式氣動(dòng)量?jī)x的。如浮標(biāo)式氣動(dòng)量?jī)x的。 電動(dòng)量?jī)x電動(dòng)量?jī)x如電動(dòng)輪廓儀等。如電動(dòng)輪廓儀等。 微機(jī)化量?jī)x（機(jī)電一體化量?jī)x）微機(jī)化量?jī)x（機(jī)電一體化量?jī)x）如微機(jī)控制的數(shù)

14、顯測(cè)量?jī)x如微機(jī)控制的數(shù)顯測(cè)量?jī)x:數(shù)顯光學(xué)計(jì)、數(shù)顯光學(xué)計(jì)、數(shù)顯測(cè)長(zhǎng)儀、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。數(shù)顯測(cè)長(zhǎng)儀、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。2021/2/722（3）量規(guī)類量規(guī)類如光滑極限量規(guī)、螺紋量規(guī)、功能量規(guī)等。如光滑極限量規(guī)、螺紋量規(guī)、功能量規(guī)等。（4） 檢驗(yàn)夾具檢驗(yàn)夾具測(cè)量時(shí)所需的夾具等輔助設(shè)備。測(cè)量時(shí)所需的夾具等輔助設(shè)備。2. 計(jì)量器具的度量指標(biāo)計(jì)量器具的度量指標(biāo)（1）分度值（）分度值（i ) 分度值分度值是指計(jì)量器具的刻尺或度盤(pán)上相是指計(jì)量器具的刻尺或度盤(pán)上相鄰兩刻線所代表的量值之差。鄰兩刻線所代表的量值之差。 (2) 刻度間距（刻度間距（a） 刻度間距刻度間距是指相鄰兩刻線中心之間的距離是指相鄰兩刻線中心之

15、間的距離和圓弧長(zhǎng)。為便于估讀和圓弧長(zhǎng)。為便于估讀,其值為其值為12.5mm。2021/2/723（3）示值范圍）示值范圍 示值范圍示值范圍是指標(biāo)尺所指示或顯示的最低值到是指標(biāo)尺所指示或顯示的最低值到最高值的范圍。最高值的范圍。（4） 測(cè)量范圍測(cè)量范圍 測(cè)量范圍測(cè)量范圍是指在允許誤差范圍內(nèi)是指在允許誤差范圍內(nèi),測(cè)量器具測(cè)量器具所能測(cè)量零件的最低值到最高值的范圍。所能測(cè)量零件的最低值到最高值的范圍。（5）靈敏度）靈敏度 （k） 靈敏度靈敏度是指計(jì)量器具示值裝置對(duì)被測(cè)量變化是指計(jì)量器具示值裝置對(duì)被測(cè)量變化的反應(yīng)能力。的反應(yīng)能力。靈敏度也稱放靈敏度也稱放大比大比,可用可用式式(2-1)表示表示k（2-

16、2）iak 2021/2/724(6) 靈敏限（靈敏閾）靈敏限（靈敏閾） 靈敏限靈敏限是指能引起計(jì)量器具示值可能覺(jué)察變化是指能引起計(jì)量器具示值可能覺(jué)察變化的被測(cè)量的最小變化值。的被測(cè)量的最小變化值。靈敏限越小靈敏限越小,計(jì)量器具精度越高。計(jì)量器具精度越高。（7）測(cè)量力）測(cè)量力 測(cè)量力測(cè)量力是指在測(cè)量過(guò)程中是指在測(cè)量過(guò)程中,計(jì)量器具與被測(cè)計(jì)量器具與被測(cè)表面的接觸力。表面的接觸力。（8）示值誤差）示值誤差 示值誤差示值誤差是指計(jì)量器具的示值與被測(cè)量是指計(jì)量器具的示值與被測(cè)量真真 值之差。值之差。2021/2/725（9）示值變動(dòng)性）示值變動(dòng)性 示值變動(dòng)性示值變動(dòng)性是指在測(cè)量條件不變的情況下是指在測(cè)

17、量條件不變的情況下,對(duì)對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量讀數(shù)時(shí)（同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量讀數(shù)時(shí)（510次）次）,其讀數(shù)的最大變動(dòng)量。其讀數(shù)的最大變動(dòng)量。（10）回程誤差（滯后誤差）回程誤差（滯后誤差） 回程誤差回程誤差是指在相同測(cè)量條件下是指在相同測(cè)量條件下,對(duì)同一被對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行往返兩個(gè)方向測(cè)量時(shí)測(cè)量進(jìn)行往返兩個(gè)方向測(cè)量時(shí),測(cè)量器具的示值變測(cè)量器具的示值變化量?；?。（11）修正值）修正值 修正值修正值是指為了消除或減少系統(tǒng)誤差是指為了消除或減少系統(tǒng)誤差,用代用代數(shù)法加到測(cè)量結(jié)果上的值。數(shù)法加到測(cè)量結(jié)果上的值。2021/2/726（12）不確定度）不確定度 不確定度不確定度是指由于測(cè)量誤差是指

18、由于測(cè)量誤差的存在而對(duì)被測(cè)量量值不能肯定的的存在而對(duì)被測(cè)量量值不能肯定的程度。程度。2021/2/7272.2.2 測(cè)量方法分類及其特點(diǎn)測(cè)量方法分類及其特點(diǎn) 按測(cè)量值獲得方式的的不同按測(cè)量值獲得方式的的不同,測(cè)量方法可分為測(cè)量方法可分為:1. 絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量（1）絕對(duì)測(cè)量絕對(duì)測(cè)量 （見(jiàn)圖（見(jiàn)圖2.6） 在計(jì)量器具在計(jì)量器具的示數(shù)裝置上可的示數(shù)裝置上可表示出表示出被測(cè)量的被測(cè)量的全值全值。圖圖 2-6絕對(duì)測(cè)量法絕對(duì)測(cè)量法2021/2/728(2) 相對(duì)測(cè)量相對(duì)測(cè)量 （見(jiàn)圖（見(jiàn)圖 2-7） 在計(jì)量器具在計(jì)量器具的示數(shù)裝置上只的示數(shù)裝置上只表示出被測(cè)量相表示出被測(cè)量相對(duì)已知標(biāo)準(zhǔn)

19、量的對(duì)已知標(biāo)準(zhǔn)量的偏差值偏差值。圖圖 2-7 相對(duì)測(cè)量法相對(duì)測(cè)量法 即測(cè)出即測(cè)出的值為尺寸實(shí)的值為尺寸實(shí)際的偏差。際的偏差。2021/2/7292. 直接測(cè)量和間接測(cè)量直接測(cè)量和間接測(cè)量 （1） 直接測(cè)量直接測(cè)量用計(jì)量器具直接測(cè)量被測(cè)量用計(jì)量器具直接測(cè)量被測(cè)量的的整個(gè)數(shù)值或相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)量的偏差整個(gè)數(shù)值或相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)量的偏差。（2）間接測(cè)量間接測(cè)量測(cè)得的量與被測(cè)量有函數(shù)關(guān)系測(cè)得的量與被測(cè)量有函數(shù)關(guān)系的其他量的其他量,再再通過(guò)函數(shù)關(guān)系式求出被測(cè)量通過(guò)函數(shù)關(guān)系式求出被測(cè)量。如圖如圖 2-8 所示測(cè)所示測(cè) R:282hhsR通過(guò)測(cè)量通過(guò)測(cè)量 s、h)(hsfR、R圖圖 2-8間及測(cè)量法間及測(cè)量法2021/2/7303. 單項(xiàng)測(cè)量和綜合測(cè)量單項(xiàng)測(cè)量和綜合測(cè)量（1）單項(xiàng)測(cè)量單項(xiàng)測(cè)量對(duì)被測(cè)件的個(gè)別參數(shù)分對(duì)被測(cè)件的個(gè)別參數(shù)分 別進(jìn)別進(jìn) 行測(cè)量。行測(cè)量。 例如例如,用工具顯微鏡對(duì)外螺紋用工具顯微鏡對(duì)外螺紋(量規(guī)量規(guī))的單一中的單一中經(jīng)、螺距和牙側(cè)角分別進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)、螺距和牙側(cè)角分別進(jìn)行測(cè)量。 （2）綜合測(cè)量綜合測(cè)量對(duì)被測(cè)件某些相關(guān)聯(lián)參數(shù)的對(duì)被測(cè)件某些相關(guān)聯(lián)參數(shù)的綜合效果進(jìn)行檢驗(yàn)綜合效果進(jìn)行檢驗(yàn),以判斷綜合結(jié)果是否合格。以判斷綜合結(jié)果是否合格。 例如例如,用螺紋量規(guī)通規(guī)檢驗(yàn)普通螺紋的單一中用螺紋量規(guī)通規(guī)檢驗(yàn)普通螺紋的單一中經(jīng)、