互換性與技術(shù)測量第二章 長度測量基礎(chǔ)

1、互換性與技術(shù)測量第二章 長度測量基礎(chǔ)第1頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)2.1 測量的基本概念 “測量”就是以確定量值為目的的一組操作。測量過程實(shí)際上就是一個(gè)比較過程，也就是將被測量與標(biāo)準(zhǔn)的單位量進(jìn)行比較，確定其比值的過程。若被測量為L，計(jì)量單位為E，確定的比值為q，則測量可表示為L=qE 一個(gè)完整的測量過程應(yīng)包含測量對象、計(jì)量單位、測量方法（含測量器具）和測量精度等四個(gè)要素。第2頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)測量對象 測量對象在機(jī)械精度的檢測中主要是有關(guān)幾何精度方面的參數(shù)量，其基本對象是長度和角度。但是

2、，長度量和角度量在各種機(jī)械零件上的表現(xiàn)形式卻是多種多樣的，表達(dá)被測對象性能的特征參數(shù)也可能是相當(dāng)復(fù)雜的。因此，認(rèn)真分析被測對象的特性，研究被測對象的含義是十分重要的。例如，表面粗糙度的各種評定參數(shù)，齒輪的各種誤差項(xiàng)目，尺寸公差與形位公差之間的獨(dú)立與相關(guān)關(guān)系等等。 第3頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)計(jì)量單位 計(jì)量單位（簡稱單位）是以定量表示同種量的量值而約定采用的特定量。我國規(guī)定采用以國際單位制（SI）為基礎(chǔ)的“法定計(jì)量單位制”。它是由一組選定的基本單位和由定義公式與比例因數(shù)確定的導(dǎo)出單位所組成的。如“米”、“千克”、“秒”、“安”等為基本單位。機(jī)械

3、工程中常用的長度單位有“毫米”、“微米” 和“納米” ，常用的角度單位有“度”、“分”、“秒” 。 在測量過程中，測量單位必須以物質(zhì)形式來體現(xiàn)，能體現(xiàn)計(jì)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量的物質(zhì)形式有：光波波長、精密量塊、線紋尺、各種分度圓盤等。 第4頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)測量方法 測量方法是根據(jù)一定的測量原理，在一定測量條件下對測量原理的運(yùn)用及操作。 廣義地說，測量方法可以理解為測量原理、測量人員、測量器具（計(jì)量器具）和測量環(huán)境的總和。 在實(shí)施測量過程中，應(yīng)該根據(jù)被測對象的特點(diǎn)（如材料硬度、外形尺寸、生產(chǎn)批量、制造精度、測量目的等）和被測參數(shù)的定義來擬定測量方

4、案、選擇測量器具和規(guī)定測量條件，合理地獲得可靠的測量結(jié)果。 第5頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)測量精度 測量結(jié)果與真值的一致程度。不考慮測量精度而得到的測量結(jié)果是沒有任何意義的。 由于測量會受到許多因素的影響，其過程總是不完善的，即任何測量都不可能沒有誤差。對于每一個(gè)測量值都應(yīng)給出相應(yīng)的測量誤差范圍，說明其可信度。第6頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)測量的作用 “測量” 主要用來判定產(chǎn)品是否合格。測量方法可以分為兩類：定性測量和定量測量。定性測量的方法只能得到被檢驗(yàn)對象合格與否的結(jié)論，而不能得到其具體的量

5、值。因其檢驗(yàn)效率高、檢驗(yàn)成本低而在大批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。定量測量的方法是在對被檢驗(yàn)對象進(jìn)行測量后，得到其實(shí)際值并判斷其是否合格的方法。設(shè)計(jì)功能比較檢驗(yàn)人員制造人員設(shè)計(jì)人員工件制造實(shí)際工件檢驗(yàn)測量值第7頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)測量的一般步驟1、確定被檢測項(xiàng)目 認(rèn)真審閱被測件圖紙及有關(guān)的技術(shù)資料，了解被測件的用途，熟悉各項(xiàng)技術(shù)要求，明確需要檢測的項(xiàng)目。2、設(shè)計(jì)檢測方案 根據(jù)檢測項(xiàng)目的性質(zhì)、具體要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、批量大小、檢測設(shè)備狀況、檢測環(huán)境及檢測人員的能力等多種因素，設(shè)計(jì)一個(gè)能滿足檢測精度要求，且具有低成本、高效率的檢測方案。3、選擇檢測器具

6、 按照規(guī)范要求選擇適當(dāng)?shù)臋z測器具，設(shè)計(jì)、制作專用的檢測器具和輔助工具，并進(jìn)行必要的誤差分析。 第8頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)測量的一般步驟4、檢測前準(zhǔn)備 清理檢測環(huán)境并檢查是否滿足檢測要求，清洗標(biāo)準(zhǔn)器、被測件及輔助工具，對檢測器具進(jìn)行調(diào)整使之處于正常的工作狀態(tài)。5、采集數(shù)據(jù) 安裝被測件，按照設(shè)計(jì)預(yù)案采集測量數(shù)據(jù)并規(guī)范地作好原始記錄。6、數(shù)據(jù)處理 對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理，獲得檢測結(jié)果。7、填報(bào)檢測結(jié)果 將檢測結(jié)果填寫在檢測報(bào)告單及有關(guān)的原始記錄中，并根據(jù)技術(shù)要求作出合格性的判定。第9頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章

7、 長度測量基礎(chǔ)2.2 尺寸傳遞 在國際單位制及我國法定計(jì)量單位中，長度的基本單位名稱是“米”，其單位符號為“m”。 “米”的定義于18世紀(jì)末始于法國，當(dāng)時(shí)規(guī)定“米等于經(jīng)過巴黎的地球子午線的四千萬分之一”。19世紀(jì)“米”逐漸成為國際通用的長度單位。1889年在法國巴黎召開了第一屆國際計(jì)量大會，從國際計(jì)量局訂制的30根米尺中，選出了作為統(tǒng)一國際長度單位量值的一根米尺，把它稱之為“國際米原器”。 1983年第17屆國際計(jì)量大會又更新了米的定義，規(guī)定：“米”是平面電磁波在真空中于1/299,792,458s的時(shí)間內(nèi)所行進(jìn)的距離。 第10頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長

8、度測量基礎(chǔ)量 塊 使用波長作為長度基準(zhǔn)，雖然可以達(dá)到足夠的精確度，但因?qū)?fù)現(xiàn)的條件有很高的要求，不便在生產(chǎn)中直接用于尺寸的測量。因此，需要將基準(zhǔn)的量值按照定義的規(guī)定，復(fù)現(xiàn)在實(shí)物計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器上。常見的實(shí)物計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器有量塊（塊規(guī)）和線紋尺。 量塊用鉻錳鋼等特殊合金鋼或線膨脹系數(shù)小、性質(zhì)穩(wěn)定、耐磨以及不易變形的其它材料制成。其形狀有長方體和圓柱體兩種，常用的是長方體。 第11頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)量塊的構(gòu)成長方體的量塊有兩個(gè)平行的測量面，其余為非測量面。測量面極為光滑、平整，其表面粗糙度Ra值達(dá)0.012m以上，兩測量面之間的距離即為量塊的工作長度

9、（標(biāo)稱長度）。標(biāo)稱長度到5.5mm的量塊，其公稱值刻印在上測量面上；標(biāo)稱長度大于5.5mm的量塊，其公稱長度值刻印在上測量面左側(cè)較寬的一個(gè)非測量面上。 第12頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)量塊的用途 作為長度尺寸標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)物載體，將國家的長度基準(zhǔn)按照一定的規(guī)范逐級傳遞到機(jī)械產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)量值統(tǒng)一。 作為標(biāo)準(zhǔn)長度標(biāo)定量儀，檢定量儀的示值誤差。 相對測量時(shí)以量塊為標(biāo)準(zhǔn)，用測量器具比較量塊與被測尺寸的差值。 也可直接用于精密測量、精密劃線和精密機(jī)床的調(diào)整。第13頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)量塊的精度（級）

10、 按國標(biāo)GB/T 6093-2001，量塊按制造精度分5級，即K、0、1、2、3級，其中K級精度最高，3級精度最低，量塊精度主要是根據(jù)量塊長度極限偏差、測量面的平面度、粗糙度及量塊的研合性等指標(biāo)來劃分的。 量塊生產(chǎn)企業(yè)大都按“級”向市場銷售量塊。用量塊長度極限偏差（中心長度與標(biāo)稱長度允許的最大誤差）控制一批相同規(guī)格量塊的長度變動范圍；用量塊長度變動量（量塊最大長度與最小長度之差）控制每一個(gè)量塊兩測量面間各對應(yīng)點(diǎn)的長度變動范圍。用戶則按量塊的標(biāo)稱尺寸使用量塊。因此，按“級”使用量塊必然受到量塊長度制造偏差的影響，將把制造誤差帶入測量結(jié)果。第14頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星

11、期日第二章 長度測量基礎(chǔ)量塊的精度（等） 制造高精度的量塊的工藝要求高、成本也高，而且即使制造成高精度量塊，在使用一段時(shí)間后，也會因磨損而引起尺寸減小，使其原有的精度級別降低。因此，經(jīng)過維修或使用一段時(shí)間后的量塊，要定期送專業(yè)部門按照標(biāo)準(zhǔn)對其各項(xiàng)精度指標(biāo)進(jìn)行檢定，確定符合哪一“等”，并在檢定證書中給出的標(biāo)稱尺寸的修正值。 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了量塊按其檢定精度分為5等，即1、2、3、4、5等，其中1等精度最高，5等精度最低，“等”主要依據(jù)量塊中心長度的測量不確定度和長度變動量來劃分的。第15頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)量塊的“級”與“等” 量塊的“級”和“等

12、”是從成批制造和單個(gè)檢定兩種不同的角度出發(fā)，對其精度進(jìn)行劃分的兩種形式。 按“級”使用時(shí)，以標(biāo)記在量塊上的標(biāo)稱尺寸作為工作尺寸，該尺寸包含其制造誤差。 按“等”使用時(shí)，必須以檢定后的實(shí)際尺寸作為工作尺寸，該尺寸不包含制造誤差，但包含了檢定時(shí)的測量誤差。 就同一量塊而言，檢定時(shí)的測量誤差要比制造誤差小得多。所以，量塊按“等”使用時(shí)其精度比按“級”使用要高，且能在保持量塊原有使用精度的基礎(chǔ)上延長其使用壽命。第16頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)量塊的選用 量塊是定尺寸量具，一個(gè)量塊只有一個(gè)尺寸。為了滿足一定范圍的不同要求，量塊可以利用其測量面的高精度所具

13、有粘合性，將多個(gè)量塊研合在一起，組合使用。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB609385規(guī)定，我國成套生產(chǎn)的量塊共有17種套別，每套的塊數(shù)分別為91、83、46、12、10、8、6、5等。 粘合性：測量層表面有一層極薄的油膜，在切向推合力的作用下，由于分子間吸引力，使兩量塊研合在一起的特性。第17頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)量塊的組合為了減少量塊的組合誤差，應(yīng)盡量減少量塊的組合塊數(shù)，一般不超過4塊。選用量塊時(shí)，應(yīng)從所需組合尺寸的最后一位數(shù)開始，每選一塊至少應(yīng)減去所需尺寸的一位尾數(shù)。例如，從83塊一套的量塊中選取尺寸為36.745mm的量塊組，選取方法： 36.745

14、所需尺寸 1.005 第一塊量塊尺寸 1.24 第二塊量塊尺寸 4.5 第三塊量塊尺寸 30.0 第四塊量塊尺寸 35.7434.5第18頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)量塊使用的注意事情項(xiàng)量塊必須在使用有效期內(nèi)，否則應(yīng)及時(shí)送專業(yè)部門檢定。使用環(huán)境良好，防止各種腐蝕性物質(zhì)及灰塵對測量面的損傷，影響其粘合性。分清量塊的“級”與“等”，注意使用規(guī)則。所選量塊應(yīng)用航空汽油清洗、潔凈軟布擦干，待量塊溫度與環(huán)境溫度相同后方可使用。輕拿、輕放量塊，杜絕磕碰、跌落等情況的發(fā)生。不得用手直接接觸量塊，以免造成汗液對量塊的腐蝕及手溫對測量精確度的影響。使用完畢，應(yīng)用航

15、空汽油清洗所用量塊，并擦干后涂上防銹脂存于干燥處。 第19頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)長度的量值傳遞量值傳遞是“將國家計(jì)量基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的計(jì)量值，通過檢定（或其它方法）傳遞給下一等級的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（器），并依次逐級傳遞到工作計(jì)量器具上，以保證被測對象的量值準(zhǔn)確一致的方式”。我國長度量值傳遞系統(tǒng)如圖所示，從最高基準(zhǔn)譜線向下傳遞，有兩個(gè)平等的系統(tǒng)，即端面量具（量塊）和刻線量具（線紋尺）系統(tǒng)。其中尤以量塊傳遞系統(tǒng)應(yīng)用最廣。第20頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第21頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第22頁，共61

16、頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)量值的傳遞 量值系統(tǒng)的建立和執(zhí)行，保證了國家計(jì)量行政機(jī)關(guān)自上而下的對量值進(jìn)行合理的統(tǒng)一控制。企業(yè)要確保產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)市場競爭力，必須主動采取措施，保證量值的可靠。因此，在GB/T9000“質(zhì)量管理和質(zhì)量保證”系列標(biāo)準(zhǔn)中，對企業(yè)的測量設(shè)備（器具）提出了“溯源性”的要求，即測量結(jié)果必須具有能與國家計(jì)量基準(zhǔn)或國際計(jì)量基準(zhǔn)相聯(lián)系的特性。所用計(jì)量器具要獲得這一特性，就必須經(jīng)過具有較高準(zhǔn)確度的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的檢定，而該計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)又需受到上一級計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的檢定，逐級往上溯源，直至國家計(jì)量基準(zhǔn)或國際計(jì)量基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的量值在國際范圍內(nèi)的合理的統(tǒng)一。第23

17、頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)角度的量值傳遞角度基準(zhǔn)與長度基準(zhǔn)有本質(zhì)的區(qū)別。角度的自然基準(zhǔn)是客觀存在的，不需要建立，因?yàn)橐粋€(gè)整圓所對應(yīng)的圓心角是定值（360）。因此，將整圓任意等分得到的角度的實(shí)際大小，可以通過各角度相互比較，利用圓周角的封閉性求出，實(shí)現(xiàn)對角度基準(zhǔn)的復(fù)現(xiàn)。為了檢定和測量需要，仍然要建立角度度量的基準(zhǔn) 。第24頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)2.3 測量儀器與測量方法的分類 測量儀器是指單獨(dú)地或連同輔助設(shè)備一起用以進(jìn)行測量的器具。按用途的不同量具可分為以下幾類：單值量具 只能體現(xiàn)一個(gè)單一量值

18、的量具?？蓙硇驼{(diào)整其它測量器具或作為標(biāo)準(zhǔn)量與被測量直接進(jìn)行比較。如量塊、角度量塊等。多值量具 可體現(xiàn)一組同類量值的量具。同樣能校對和調(diào)整其它測量器具或作為標(biāo)準(zhǔn)量與被測量直接進(jìn)行比較。如線紋尺、90角尺等。2.3.1 測量儀器分類 第25頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日 （1）機(jī)械量儀： 螺旋變換、杠桿變換、齒輪變換、 彈簧變換 （2）氣動量儀： 氣壓變換、氣流變換 （3）光學(xué)量儀： 光波干涉變換、圖像變換 （4）電學(xué)量儀： 電感變換、電容變換 第二章 長度測量基礎(chǔ)按照工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類： 第26頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度

19、測量基礎(chǔ)第27頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)2.3.2 測量方法分類 1、按所測得量（參數(shù)）是否為被測量分類直接測量 從測量器具的讀數(shù)裝置上得到欲測之量的數(shù)值或?qū)?biāo)準(zhǔn)值的偏差。例如用游標(biāo)卡尺、外徑千分尺測量外圓直徑，用比較儀測量長度尺寸等。間接測量 先測出與欲測之量有一定函數(shù)關(guān)系的相關(guān)量，然后按相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式，求得欲測之量的測量結(jié)果。 第28頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)相對法測量舉例例如用“弦高法”測量大尺寸圓柱體的直徑，由弦長L與弦高H的測量結(jié)果，可求得直徑D的實(shí)際值，如圖所示。第29頁，共61頁

20、，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)測量方法分類2、按測量結(jié)果的讀數(shù)值不同分類絕對測量 從測量器具上直接得到被測參數(shù)的整個(gè)量值的測量。例如用游標(biāo)卡尺測量零件軸徑值。相對測量 將被測量和與其量值只有微小差別的同一種已知量（一般為測量標(biāo)準(zhǔn)量）相比較，得到被測量與已知量的相對偏差。例如比較儀用量塊調(diào)零后，測量軸的直徑，比較儀的示值就是量塊與軸徑的量值之差。 第30頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)測量方法分類 3、按被測件表面與測量器具測頭是否有機(jī)械接觸分類接觸測量 測量器具的測頭與零件被測表面接觸后有機(jī)械作用力的測量。如用外徑千

21、分尺、游標(biāo)卡尺測量零件等。為了保證接觸的可靠性，測量力是必要的，但它可能使測量器具及被測件發(fā)生變形而產(chǎn)生測量誤差，還可能造成對零件被測表面質(zhì)量的損壞。非接觸測量 測量器具的感應(yīng)元件與被測零件表面不直接接觸，因而不存在機(jī)械作用的測量力。屬于非接觸測量的儀器主要是利用光、氣、電、磁等作為感應(yīng)元件與被測件表面聯(lián)系。如干涉顯微鏡、磁力測厚儀、氣動量儀等。第31頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)測量方法分類4、按測量在工藝過程中所起作用分類主動測量（在線） 在加工過程中進(jìn)行的測量。其測量結(jié)果直接用來控制零件的加工過程，決定是否繼續(xù)加工或判斷工藝過程是否正常、是否

22、需要進(jìn)行調(diào)整，故能及時(shí)防止廢品的發(fā)生，所以又稱為積極測量。被動測量（離線） 加工完成后進(jìn)行的測量。其結(jié)果僅用于發(fā)現(xiàn)并剔除廢品，所以被動測量又稱消極測量。第32頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)測量方法分類5、按零件上同時(shí)被測參數(shù)的多少分類單項(xiàng)測量 單獨(dú)地、彼此沒有聯(lián)系地測量零件的單項(xiàng)參數(shù)。如分別測量齒輪的齒厚、齒形、齒距等。這種方法一般用于量規(guī)的檢定、工序間的測量，或?yàn)榱斯に嚪治?、調(diào)整機(jī)床等目的。綜合測量 檢測零件幾個(gè)相關(guān)參數(shù)的綜合效應(yīng)或綜合參數(shù)，從而綜合判斷零件的合格性。例如齒輪運(yùn)動誤差的綜合測量、用螺紋量規(guī)檢驗(yàn)螺紋的作用中徑等。綜合測量一般用于終結(jié)

23、檢驗(yàn)，其測量效率高，能有效保證互換性，在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。第33頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)測量方法分類6、按被測工件在測量時(shí)所處狀態(tài)分類靜態(tài)測量 測量時(shí)被測件表面與測量器具測頭處于靜止?fàn)顟B(tài)。例如用外徑千分尺測量軸徑、用齒距儀測量齒輪齒距等。動態(tài)測量 測量時(shí)被測零件表面與測量器具測頭處于相對運(yùn)動狀態(tài)，或測量過程是模擬零件在工作或加工時(shí)的運(yùn)動狀態(tài)，它能反映生產(chǎn)過程中被測參數(shù)的變化過程。例如用激光比長儀測量精密線紋尺，用電動輪廓儀測量表面粗糙度等。第34頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)測量方法分類7、按

24、測量中測量因素是否變化分類等精度測量 在測量過程中，決定測量精度的全部因素或條件不變。例如，由同一個(gè)人，用同一臺儀器，在同樣的環(huán)境中，以同樣方法，同樣仔細(xì)地測量同一個(gè)量。在一般情況下，為了簡化測量結(jié)果的處理，大都采用等精度測量。實(shí)際上，絕對的等精度測量是做不到的。不等精度測量 在測量過程中，決定測量精度的全部因素或條件可能完全改變或部分改變。由于不等精度測量的數(shù)據(jù)處理比較麻煩，因此一般用于重要的科研實(shí)驗(yàn)中的高精度測量。第35頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ) 2.4 測量器具的技術(shù)性能指標(biāo)標(biāo)稱值 標(biāo)注在量具上用以標(biāo)明其特性或指導(dǎo)其使用的量值。如標(biāo)在量塊

25、上的尺寸，標(biāo)在刻線尺上的尺寸，標(biāo)在角度量塊上的角度等?？潭乳g距(標(biāo)尺間距) 測量器具標(biāo)尺上兩相鄰刻線中心間的距離（或圓弧長度）。為便于讀數(shù)，一般做成刻線間距為0.752.5mm的等距離刻線。分度值 測量器具的標(biāo)尺上每一個(gè)刻度間距所代表的量值。如一外徑千分尺的微分筒上相鄰兩刻線所代表的量值之差為0.01mm，則該測量器具的分度值為0.01mm。分度值是一種測量器具所能直接讀出的最小單位量值，它反映了讀數(shù)精度的高低，從一個(gè)側(cè)面說明了該測量器具的測量精度高低。第36頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ) 測量器具的技術(shù)性能指標(biāo)示值 由測量器具所給出的被測量的值。

26、示值范圍 由測量器具所顯示或指示的最低值到最高值的范圍。如機(jī)械式比較儀的示值范圍為-0.1+0.1mm（或0.1mm）。測量范圍 在允許不確定度內(nèi)，測量器具所能測量的被測量值的范圍。例如，外徑千分尺的測量范圍有025mm、2550mm等，機(jī)械式比較儀的測量范圍為0180mm。測量力 在接觸式測量過程中，測量器具測頭與被測量面間的接觸壓力。測量力太大會引起彈性變形，測量力太小會影響接觸的穩(wěn)定性。 第37頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)測量器具的技術(shù)性能指標(biāo)靈敏度 測量器具反映被測幾何量微小變化的能力，即相應(yīng)變化除以對應(yīng)的激勵變化。如果被測參數(shù)的變化量為

27、L，引起測量器具示值變化量為x，則靈敏度S=x/L。當(dāng)分子分母為同一類量時(shí)，靈敏度又稱放大比K。靈敏閾（鑒別力閾） 引起測量器具示值可覺察變化的被測量值的最小變化量。反映量儀對被測量值微小變動的敏感程度。重復(fù)性 在規(guī)定的使用條件下，重復(fù)用相同的激勵，測量儀器給予出非常相似響應(yīng)的能力。反映的是測量儀器的工作穩(wěn)定性。第38頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)測量器具的技術(shù)性能指標(biāo)示值誤差 測量儀器的示值與被測量的真值之差。示值誤差是測量儀器本身各種誤差的綜合反映。因此，儀器示值范圍內(nèi)的不同工作點(diǎn)，示值誤差是不相同的。一般可用適當(dāng)精度的量塊或其它計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器，來

28、檢定測量器具的示值誤差。分辨力 測量儀器的顯示裝置能有效辨別的最小的示值差。第39頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)測量器具的技術(shù)性能指標(biāo)測量不確定度第40頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)測量器具的技術(shù)性能指標(biāo)新一代GPS不確定度第41頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日檢測中應(yīng)遵循的重要原則 為了獲得正確可靠的測量結(jié)果，在測量過程中，要注意應(yīng)用并遵守有關(guān)測量原則，而阿貝原則、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則、最短測量鏈原則、最小變形原則是其中比較重要的原則。 （1）阿貝原則 要求在測量 過程中被測長度與基準(zhǔn)

29、長度 應(yīng)安置在同一直線上的原則， 如圖，若被測長度與基準(zhǔn)長 度并排放置，在測量比較過 程中由于制造誤差的存在， 移動方向的偏移，兩長度之 間出現(xiàn)夾角而產(chǎn)生較大的誤 差。 第二章 長度測量基礎(chǔ)第42頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日（2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 測量基準(zhǔn)要與加工基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一。即工序測量應(yīng)以工藝基準(zhǔn)作為測量基準(zhǔn)，終結(jié)測量應(yīng)以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為測量基準(zhǔn)。第二章 長度測量基礎(chǔ)第43頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日（3）最短測量鏈原則（減小誤差傳遞） 由測量信號從輸入到輸出量值通道的各個(gè)環(huán)節(jié)所構(gòu)成的測量鏈，其環(huán)節(jié)越多測量誤差越大。因此，應(yīng)盡可能減少測量

30、鏈的環(huán)節(jié)數(shù)，以保證測量精度。間接測量比直接測量組成的環(huán)節(jié)要多、測量鏈要長、測量誤差要大。因此，只有在不可能采用直接測量，或直接測量的精度不能保證時(shí),才采用間接測量。最少數(shù)目的量塊組成所需尺寸的量塊組，就是最短測量鏈原則的一種實(shí)際應(yīng)用。 第二章 長度測量基礎(chǔ)第44頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日（4） 最小變形原則 測量器具與被測零件都會因?qū)嶋H溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度和受力（重力和測量力）而發(fā)生變形，形成測量誤差。 第二章 長度測量基礎(chǔ)第45頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日2.8 測量誤差與數(shù)據(jù)處理 2.8.1 測量誤差的基本概念 定義：測量誤差是指測量結(jié)

31、果減去被測量的真值所得的代數(shù)差。= l - L1）絕對誤差（）2）相對誤差：絕對誤差與被測量的真值之比，常用百分?jǐn)?shù)表示。f =/L 測量誤差產(chǎn)生的原因：測量器具的誤差；測量方法的誤差；測量環(huán)境與人員的誤差等。第二章 長度測量基礎(chǔ)第46頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日2.8.2 測量誤差的分類（一）隨機(jī)誤差 在同一條件下，對同一被測值進(jìn)行多次重復(fù)測量時(shí)，絕對值和符號以不可預(yù)定方式變化的誤差。1、 隨機(jī)誤差的分布規(guī)律及其特性1） 單峰性：絕對誤差為零，出現(xiàn)次數(shù)最多。2） 對稱性：絕對值相等的正、負(fù)誤差出現(xiàn)的次數(shù)接近相等，圖形近似對稱分布，測得值的平均值為中心。3） 有界性：

32、在一定測量條件下，隨機(jī)誤差的絕對值不會超過一定的界限。4） 抵償性：當(dāng)測量次數(shù)無窮次時(shí)，正負(fù)誤差的總和趨于零。第二章 長度測量基礎(chǔ)第47頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日 2. 隨機(jī)誤差的評定指標(biāo)： L 、 1) 算術(shù)平均值 L：L=（l1+l2+l3+.+ ln）/N L是最接近真值的，但不能表示測得值的精度。 2) 標(biāo)準(zhǔn)偏差 大小與誤差分布曲線的形狀有密切關(guān)系,愈小,曲線愈陡，表明分布集中，測量方法精度愈高。 3) 測量的算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差 =/n 第二章 長度測量基礎(chǔ)第48頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日（二）系統(tǒng)誤差 定義：在重復(fù)條件下，

33、多次測量同一量值時(shí)，誤差的絕對值和符號保持不變，或按一定的規(guī)律變化的誤差，稱系統(tǒng)誤差。1、系統(tǒng)誤差的分類1）定值系統(tǒng)誤差 在全部測量過程中，它的數(shù)值和符號均不變。 特點(diǎn) ：使隨機(jī)誤差曲線產(chǎn)生平移。2）變值系統(tǒng)誤差 累積的系統(tǒng)誤差 誤差逐漸增大或減小。 周期的系統(tǒng)誤差 誤差的大小和符號周期性的變化。 特點(diǎn)：使隨機(jī)誤差曲線改變形狀，不具備抵償性。 第二章 長度測量基礎(chǔ)第49頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日 2、消除系統(tǒng)誤差的一些方法 1）修正法：量塊、溫度補(bǔ)償 2）抵消法：對稱測量法（三）粗大誤差 定義：超出規(guī)定條件下預(yù)期的誤差。 特點(diǎn)：數(shù)值大，對測量結(jié)果有明顯的歪曲，應(yīng)予

34、以剔除。 發(fā)現(xiàn)方法（3準(zhǔn)則）：當(dāng)出現(xiàn)i3，即認(rèn)為是有粗大誤差的測量值。 第二章 長度測量基礎(chǔ)第50頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日2.8.3 等精度測量的數(shù)據(jù)處理 等精度測量是指采用相同的測量基準(zhǔn)、測量工具與測量方法，在相同的測量環(huán)境下，由同一個(gè)測量者進(jìn)行的測量。在這種重復(fù)條件下測得的一組數(shù)據(jù)，每個(gè)測量值都具有相同的精度。等精度測量測量列通常按以下五個(gè)步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)處理： 1、檢查測量列中有無系統(tǒng)誤差存在，如有定值系統(tǒng)誤差或能確定其變化規(guī)律的變值系統(tǒng)誤差（線性系統(tǒng)誤差、周期性變化的系統(tǒng)誤差），應(yīng)查明原因，在測量前加以減小與清除，或在測量列中加以修正。2、計(jì)算測量列的算術(shù)平

35、均值、殘余誤差和標(biāo)準(zhǔn)偏差。3、判斷測量列中有無粗大誤差存在，若存在，則應(yīng)將其剔除后重新計(jì)算新測量列的算術(shù)平均值、殘余誤差和標(biāo)準(zhǔn)偏差。4、計(jì)算測量列算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差值。5、寫出測量結(jié)果的表達(dá)式。 第二章 長度測量基礎(chǔ)第51頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日 例題：以一個(gè)30mm的5等量塊為標(biāo)準(zhǔn)，用立式光學(xué)比較儀對一圓柱軸進(jìn)行十次等精度測量，測得值如表第二列，已知量塊長度的修正值為-1m，試對其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后寫出測量結(jié)果。 解:（1） 對量塊的系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正，全部測得值分別加上量塊的修正值-0.001mm，如表中第三列。 （2） 求算術(shù)平均值、殘余誤差i、標(biāo)準(zhǔn)偏差S算術(shù)

36、平均值：殘余誤差i=Xi-X,計(jì)算結(jié)果見表中第四列；標(biāo)準(zhǔn)偏差： （3） 判斷粗大誤差 測量列中每個(gè)數(shù)據(jù)的殘余誤差i應(yīng)在三倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差以內(nèi)，否則作為壞值予以剔除。即3S=30.0028=0.0084mm，而表第四列i最大絕對值|i|=0.0050.0084mm。因此，測量列中不存在粗大誤差。第二章 長度測量基礎(chǔ)第52頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日第二章 長度測量基礎(chǔ)等精度直接測量的數(shù)據(jù)處理表序號測量值去除系統(tǒng)誤差的測量值殘余誤差殘差的平方130.05030.049+0.0010.000 001230.04830.047-0.0010.000 001330.04930.0

37、4800430.04730.046-0.0020.000 004530.05130.050+0.0020.000 004630.05230.051+0.0030.000 009730.04430.043-0.0050.000 025830.05330.052+0.0040.000 016930.04630.045-0.0030.000 0091030.05030.049+0.0010.000 001第53頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日（4） 計(jì)算測量列算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差 (5) 測量結(jié)果 該工件測量結(jié)果為30.048mm,測量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.00088mm.第二章 長度測量基礎(chǔ)第54頁，共61頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)35分，星期日2.9 測量器具的選擇 1、測量器具選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素 普通測量器測量器具的選擇應(yīng)綜合考慮以下幾方面的因素：（1） 測量精度：所選的測量器具的精度指標(biāo)必須滿足被測對象的精度要求，才能保證測量的準(zhǔn)確度。被測對象的精度要求主要由其公差的大小來體現(xiàn)。公差值越大，對測量的精度 要求就越低；公差越小，對測量的精度要求就越高。一般情況下，所選測量器具的測量不確定度只能占被測零件尺寸公差的1/101/3，精度低時(shí)取