互換性 第3長(zhǎng)度測(cè)量基礎(chǔ)(講稿)ppt

1、2022/9/181/94Basis of Technical Measurement第3章 測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)2022/9/182/94本章學(xué)習(xí)內(nèi)容3.3 測(cè)量方法3.4 測(cè)量誤差3.2 測(cè)量單位3.1 測(cè)量的概念2022/9/183/943.1.1 測(cè)量(measurement)3.1 測(cè)量的概念Concepts about Measurement 測(cè)量是指將被測(cè)量與作為測(cè)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較求比值，從而確定被測(cè)量的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。 測(cè)量方程式或L被測(cè)量 u計(jì)量單位 q比值2022/9/184/94用鋼板尺測(cè)量長(zhǎng)度2022/9/185/94用游標(biāo)卡尺測(cè)量直徑2022/9/186/94 測(cè)量的四要素

2、測(cè)量對(duì)象 一個(gè)完整的測(cè)量過(guò)程包括測(cè)量對(duì)象、測(cè)量單位、測(cè)量方法、測(cè)量精度(誤差、結(jié)果)四個(gè)要素。 技術(shù)測(cè)量的測(cè)量對(duì)象是幾何量，包括長(zhǎng)度、角度、表面粗糙度、形狀和位置誤差以及螺紋、齒輪的幾何參數(shù)等。dL2022/9/187/94 測(cè)量單位 我國(guó)采用國(guó)際計(jì)量單位制，常用的計(jì)(測(cè))量單位有： 用來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量比較過(guò)程的測(cè)量單位借助于測(cè)量器具來(lái)體現(xiàn)，它們是從相應(yīng)的基準(zhǔn)通過(guò)一定的技術(shù)手段傳遞到測(cè)量器具上的。長(zhǎng)度： 米(m)基本單位 毫米(mm)、微米( m )、納米(nm)常用單位角度： 弧度(rad)基本單位 度()、分()、秒()常用單位2022/9/188/94 測(cè)量方法 廣義的測(cè)量方法指的是測(cè)量原理、

3、測(cè)量器具和測(cè)量條件(環(huán)境和操作者等)的總和。一般意義的測(cè)量方法通常是指被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量比較的方法。 測(cè)量精度(誤差、結(jié)果) 測(cè)量精度表示測(cè)量結(jié)果與真值的一致程度，通常以某種形式的測(cè)量誤差來(lái)表示。 由于任何測(cè)量都不可避免地存在測(cè)量誤差，因此對(duì)于每個(gè)測(cè)量結(jié)果都應(yīng)給出測(cè)量誤差范圍(必要時(shí)還要給出置信概率)。不考慮測(cè)量誤差的測(cè)量結(jié)果是沒(méi)有意義的。例：2022/9/189/943.1.2 檢驗(yàn)(inspection) 無(wú)需測(cè)出被測(cè)對(duì)象的具體數(shù)值即可判斷其是否合格的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。軸用光滑極限量規(guī)孔用光滑極限量規(guī)螺紋量規(guī) 測(cè)量與檢驗(yàn)統(tǒng)稱(chēng)為檢測(cè)。測(cè)量屬于定量檢測(cè)，檢驗(yàn)屬于定性檢測(cè)。3.1.3 檢測(cè)2022/9/18

4、10/943.1.4 幾何量測(cè)量技術(shù)的發(fā)展史 商朝象牙尺 秦朝統(tǒng)一了度量衡 西漢銅制卡尺 19世紀(jì)中葉游標(biāo)卡尺(0.02mm) 為了讀數(shù)方便，有的游標(biāo)卡尺上裝有測(cè)微表頭。帶表游標(biāo)卡尺 電子數(shù)顯卡尺具有非接觸性電容式測(cè)量系統(tǒng)，由液晶顯示器顯示，電子數(shù)顯卡尺測(cè)量方便。電子數(shù)顯卡尺2022/9/1811/94 游標(biāo)量具 實(shí)物2022/9/1812/943.1.4 幾何量測(cè)量技術(shù)的發(fā)展史 20世紀(jì)初葉 -螺旋測(cè)微類(lèi)量具-千分尺(幾個(gè)m)千分尺是應(yīng)用螺旋副的傳動(dòng)原理，將角位移變?yōu)橹本€位移。千分尺讀數(shù)舉例外徑千分尺實(shí)物2022/9/1813/943.1.4 幾何量測(cè)量技術(shù)的發(fā)展史 20世紀(jì)三、四十年代機(jī)械

5、量?jī)x、光學(xué)量?jī)x、工具顯微鏡、光波干涉儀等(1 m )機(jī)械量?jī)x(1)百分表 百分表是應(yīng)用最廣的機(jī)械量?jī)x。百分表2022/9/1814/94雙面百分表深度百分表大量程百分表 百分表 實(shí)物2022/9/1815/94 機(jī)械量?jī)x (2)內(nèi)徑百分表 內(nèi)徑百分表是一種用相對(duì)測(cè)量法測(cè)量孔徑的常用量?jī)x，特別適合于測(cè)量深孔。內(nèi)徑百分表內(nèi)徑百分表、內(nèi)徑千分表實(shí)物2022/9/1816/94 機(jī)械量?jī)x (3)杠桿百分表 杠桿百分表又稱(chēng)靠表。杠桿百分表2022/9/1817/94機(jī)械量?jī)x (4)扭簧比較儀 是利用扭簧作為傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)，將測(cè)量桿的直線位移轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樀慕俏灰啤Ｅせ杀容^儀2022/9/1818/94光學(xué)量?jī)x

6、 光學(xué)量?jī)x是利用光學(xué)原理制成的量?jī)x，在長(zhǎng)度測(cè)量中應(yīng)用比較廣泛的有光學(xué)計(jì)、測(cè)長(zhǎng)儀等。(1)立式光學(xué)計(jì) 立式光學(xué)計(jì)是利用光學(xué)杠桿放大作用將測(cè)量桿的直線位移轉(zhuǎn)換為反射鏡的偏轉(zhuǎn)，使反射光線也發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而得到標(biāo)尺影像的一種光學(xué)量?jī)x。立式光學(xué)計(jì)2022/9/1819/94光學(xué)量?jī)x(2)萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀 是一種精密量?jī)x，它是利用光學(xué)系統(tǒng)和電氣部分相結(jié)合的長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器。萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀2022/9/1820/943.1.4 幾何量測(cè)量技術(shù)的發(fā)展史 20世紀(jì)五、六十年代電感比較儀、電容比較儀等(0.1 m ) 電動(dòng)量?jī)x 電感測(cè)微儀是一種常用的電動(dòng)量?jī)x。它是利用磁路中氣隙的改變，引起電感量相應(yīng)改變的一種量?jī)x。數(shù)字式電感測(cè)微

7、儀工作原理電感測(cè)微儀2022/9/1821/943.1.4 幾何量測(cè)量技術(shù)的發(fā)展史 20世紀(jì)七十年代激光干涉儀(0.01 m )2022/9/1822/942.1.4 幾何量測(cè)量技術(shù)的發(fā)展史 20世紀(jì)末隧道顯微鏡、高精度電容測(cè)微儀等(nm)STM隧道顯微鏡(STM)實(shí)物照片 石墨三維圖像 用隧道顯微鏡(STM)觀察石墨原子排列2022/9/1823/94 現(xiàn)代多功能、高精度、自動(dòng)化測(cè)量?jī)x器3.1.4 幾何量測(cè)量技術(shù)的發(fā)展史2022/9/1824/943.2 測(cè)量單位Units of Measurement 為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度、角度等幾何量的測(cè)量，首先要建立、制定國(guó)際統(tǒng)一的、穩(wěn)定可靠的、精度足夠高的基

8、準(zhǔn)。 我國(guó)采用國(guó)際單位制單位，長(zhǎng)度基準(zhǔn)是“米”(m)，角度基準(zhǔn)是“弧度”(rad)。 本節(jié)主要討論長(zhǎng)度基準(zhǔn)。2022/9/1825/943.2.1 長(zhǎng)度基準(zhǔn)(“米”的定義) 國(guó)際米原器實(shí)物基準(zhǔn) “米”的最初定義是法國(guó)于1791年定義的，當(dāng)時(shí)規(guī)定“米等于經(jīng)過(guò)巴黎的地球子午線的四千萬(wàn)分之一”。1889年在法國(guó)巴黎召開(kāi)了第1屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)，從國(guó)際計(jì)量局訂制的30根鉑銥合金米尺中，選出了作為統(tǒng)一國(guó)際長(zhǎng)度單位量值的一根米尺(稱(chēng)之為“國(guó)際米原器”) ，規(guī)定“1米就是米原器在0時(shí)兩端的兩條刻線間的距離”。 國(guó)際米原器的不確定度為1.1107(0.1m)。2022/9/1826/94 Kr86輻射波長(zhǎng)自然基準(zhǔn)

9、 1960年第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)對(duì)米定義：“米”等于Kr86在 2p105d5之間能級(jí)躍遷時(shí)，輻射光真空波長(zhǎng)的1650763.73倍，使米成為自然基準(zhǔn)，取消了鉑銥合金米原器。(不確定度為410-9) 1983年第17屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)又更新了米的定義，規(guī)定：“米”是光在真空中在1/299792458s的時(shí)間間隔內(nèi)行進(jìn)路程的長(zhǎng)度。 光速(時(shí)間法/頻率法/輻射法)自然基準(zhǔn) 米的定義主要采用穩(wěn)頻激光器來(lái)復(fù)現(xiàn)，具有極好的穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性，使米定義和基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立。我國(guó)自主研制的穩(wěn)頻633nm激光器的不確定度為2.510-11。2022/9/1827/943.2.2 長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng) 為保證測(cè)量的準(zhǔn)確、可靠和

10、統(tǒng)一，必須建立科學(xué)的從計(jì)量單位到測(cè)量實(shí)踐的量值傳遞系統(tǒng)。量值傳遞系統(tǒng)是指通過(guò)對(duì)計(jì)量器具的檢定或校準(zhǔn)，將國(guó)家基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的計(jì)量單位的量值通過(guò)各級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器逐級(jí)傳遞到工作計(jì)量器具，以保證被測(cè)對(duì)象所測(cè)得的量值準(zhǔn)確一致的工作系統(tǒng)。 長(zhǎng)度量值的傳遞系統(tǒng)是沿兩條路線進(jìn)行的： 線紋量具 端面量具2022/9/1828/94 線紋量具線紋尺:用金屬或玻璃制成的、表面上準(zhǔn)確地刻有等間距平行線的長(zhǎng)度測(cè)量和定位元件，也稱(chēng)刻線尺。線紋尺的線條間距一般為1毫米或0.1毫米。線紋尺可分為基準(zhǔn)線紋尺、標(biāo)準(zhǔn)線紋尺和工作線紋尺?；鶞?zhǔn)線紋尺和標(biāo)準(zhǔn)線紋尺用于長(zhǎng)度計(jì)量的量值傳遞。工作線紋尺用于比長(zhǎng)儀、測(cè)長(zhǎng)機(jī)、萬(wàn)能工具顯微鏡、萬(wàn)能測(cè)量機(jī)

11、等長(zhǎng)度測(cè)量工具中作為測(cè)量元件 。2022/9/1829/94 端面量具量塊2022/9/1830/942022/9/1831/943.2.3 量塊(gauge block)的基本知識(shí) 量塊分為長(zhǎng)度量塊和角度量塊兩種(以下僅介紹長(zhǎng)度量塊)。量塊用耐磨材料(鉻錳鋼等，具有符合要求的線脹系數(shù)、硬度、尺寸穩(wěn)定性)制成，橫截面為矩形，并具有一對(duì)相互平行測(cè)量面的實(shí)物量具。參照： GB/T 6093-2001 幾何量技術(shù)規(guī)范(GPS)長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)量塊 主要技術(shù)參數(shù) 量塊長(zhǎng)度 l 量塊中心長(zhǎng)度 lc 量塊標(biāo)稱(chēng)長(zhǎng)度 ln 任意點(diǎn)的量塊長(zhǎng)度相對(duì)于標(biāo)稱(chēng)長(zhǎng)度的偏差 e 量塊長(zhǎng)度變動(dòng)量 V 平面度誤差 fd 研合性2022

12、/9/1832/94 它有兩個(gè)測(cè)量面和四個(gè)非測(cè)量面。兩相互平行的測(cè)量面之間的距離為量塊的工作長(zhǎng)度，稱(chēng)為標(biāo)稱(chēng)長(zhǎng)度(量塊上標(biāo)出的長(zhǎng)度)。從量塊一個(gè)測(cè)量面上任意點(diǎn)到與這個(gè)量塊另一個(gè)測(cè)量面相研合的面的垂直距離稱(chēng)為量塊長(zhǎng)度Li。從量塊一個(gè)測(cè)量面中心點(diǎn)到與這個(gè)量塊另一個(gè)測(cè)量面相研合的面的垂直距離稱(chēng)為量塊的中心長(zhǎng)度。L4L3L2L量塊L1平晶 主要技術(shù)參數(shù)2022/9/1833/94 可研合性和成套性 量塊表面之間因分子力的作用可相互粘合在一起，稱(chēng)為可研合性。因此，量塊通常成套制造、使用，根據(jù)需要可從其中選取若干量塊，研合在一起后即可組合成各種不同的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。2022/9/1834/94國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦的成套量

13、塊的組合尺寸2022/9/1835/94 量塊的精度 量塊按制造時(shí)所允許的長(zhǎng)度極限偏差和長(zhǎng)度變動(dòng)量分為6級(jí)： 00、0、1、2、3、K 量塊的精度有“級(jí)”和“等”兩種。高 低 按制造精度分“級(jí)”長(zhǎng)度極限偏差反映制造時(shí)量塊長(zhǎng)度的準(zhǔn)確性長(zhǎng)度變動(dòng)量反映兩測(cè)量面的平行性，影響可研合性 若按“級(jí)”使用量塊，則應(yīng)以標(biāo)稱(chēng)長(zhǎng)度作為其工作尺寸，同時(shí)應(yīng)將該尺寸制造時(shí)的長(zhǎng)度極限偏差作為該尺寸的誤差。2022/9/1836/94摘自 幾何量技術(shù)規(guī)范(GPS)長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)量塊 GB/T6093-20012022/9/1837/94 量塊按“級(jí)”制造出來(lái)后，為充分體現(xiàn)其作為長(zhǎng)度基準(zhǔn)的精度，可對(duì)其長(zhǎng)度再進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)長(zhǎng)度測(cè)量不

14、確定度和長(zhǎng)度變動(dòng)量分為5“等”： 1、2、3、4、5高 低 按檢定測(cè)量精度分“等”長(zhǎng)度測(cè)量不確定度反映量塊長(zhǎng)度的實(shí)測(cè)準(zhǔn)確性長(zhǎng)度變動(dòng)量反映兩測(cè)量面的平行性，影響可研合性 量塊檢定測(cè)量成“等”后使用時(shí)，應(yīng)以測(cè)量后的實(shí)際中心長(zhǎng)度作為其工作尺寸，同時(shí)應(yīng)將檢定測(cè)量時(shí)的測(cè)量極限誤差作為該尺寸的誤差。2022/9/1838/94 量塊的組合一般來(lái)說(shuō)，按“等”使用量塊比按“級(jí)”使用精度高。例：用91塊一套的量塊組合37.867mm的量塊組。 3 7 . 8 6 7 1 . 0 0 7 (第1塊) 3 6 . 8 6 1 . 3 6 (第2塊) 3 5 . 5 5 . 5 (第3塊) 3 0 (第4塊)為減小累

15、積誤差，應(yīng)選用最少的塊數(shù)組合量塊組。2022/9/1839/94 量塊使用的注意事項(xiàng)1. 量塊必須在使用有效期內(nèi)，否則應(yīng)及時(shí)送專(zhuān)業(yè)部門(mén)檢定。2. 使用環(huán)境良好，防止各種腐蝕性物質(zhì)及灰塵對(duì)測(cè)量面的損傷，影響其粘合性。3. 分清量塊的“級(jí)”與“等”，注意使用規(guī)則。4. 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。5. 輕拿、輕放量塊，杜絕磕碰、跌落等情況的發(fā)生。6. 不得用手直接接觸量塊，以免造成汗液對(duì)量塊的腐蝕及手溫對(duì)測(cè)量精確度的影響。7. 使用完畢，應(yīng)用航空汽油清洗所用量塊，并擦干后涂上防銹脂存于干燥處。2022/9/1840/943.2.4 角度基準(zhǔn)多面棱體精

16、度：0.51角度塊規(guī)精度：3、10、30精密測(cè)角儀分辨率0.01 多齒分度盤(pán)精度：0.1 簡(jiǎn)要介紹多面棱體和角度塊規(guī)2022/9/1841/94金屬多面棱體是一種高精度標(biāo)準(zhǔn)器具，它主要用于檢定光學(xué)分度頭、分度臺(tái)、測(cè)角儀等圓分度儀器的分度誤差，在高精度的機(jī)械加工或測(cè)量中也可以作為角度的定位基準(zhǔn)。它分為偶數(shù)面和奇數(shù)面兩種，前者的工作角為整度數(shù)，他用于檢定圓分度器具軸系的大周期誤差，還可以進(jìn)行對(duì)徑測(cè)量，而后者的工件角為非整度數(shù)，它可綜合檢定圓分度器具軸系的大周期誤差和測(cè)微器的小周期誤差，能較正確地確定圓分度器具的不確定度。 測(cè)量面數(shù)一般為8、12、24和36等， 最多可達(dá)72面。 2022/9/18

17、42/94 角度塊規(guī)能在兩個(gè)具有研合性的平面間形成準(zhǔn)確角度的量規(guī)。利用角度量塊附件把不同角度的量塊組成需要的角度，常用于檢定角度樣板和萬(wàn)能角度尺等，也可用于直接測(cè)量工件的角度。圖為兩種角度量塊：在1079間有一個(gè)測(cè)量角的稱(chēng)為型角度量塊；在80100間有4個(gè)測(cè)量角的稱(chēng)為型角度量塊。角度塊規(guī)成套供應(yīng)，分0級(jí)、1級(jí)、2級(jí)3種精度，其測(cè)量角的允許偏差分別為3、10和30。 角度塊規(guī)是一種角度計(jì)量基準(zhǔn)， 適用于萬(wàn)能角度尺和角度樣板的檢定。 2022/9/1843/943.3 測(cè)量方法Method of Measurement 廣義的測(cè)量方法指的是測(cè)量原理、測(cè)量器具和測(cè)量條件(環(huán)境和操作者等)的總和。一般

18、意義的測(cè)量方法通常是指被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量比較的方法。 本節(jié)主要介紹一般意義的測(cè)量方法的分類(lèi)以及測(cè)量器具的相關(guān)知識(shí)。2022/9/1844/943.3.1 測(cè)量方法及其分類(lèi) 按測(cè)量時(shí)讀數(shù)是否為被測(cè)量的全值分 絕對(duì)測(cè)量(absolute measurement) 被測(cè)量值直接由量具或量具刻度尺上示數(shù)表示。 全值2022/9/1845/94 相對(duì)(比較、微差)測(cè)量(relative measurement)由量具或量?jī)x上讀出的是被測(cè)量值相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)量值的值。相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)量的偏差值一般來(lái)說(shuō)，相對(duì)測(cè)量比絕對(duì)測(cè)量精度高，但設(shè)備、過(guò)程復(fù)雜。2022/9/1846/94 按直接測(cè)量的量是否為最終欲得到的量分 直接測(cè)量

19、是 間接測(cè)量直接測(cè)量與欲得到的量有函數(shù)關(guān)系的量， 然后通過(guò)函數(shù)計(jì)算間接得到欲得到的量。2022/9/1847/94 按測(cè)頭與被測(cè)表面有無(wú)機(jī)械接觸分 接觸測(cè)量?jī)x器的測(cè)量頭與測(cè)量零件表面接觸，并有機(jī)械作用力存在。 非接觸測(cè)量?jī)x器的測(cè)量頭與被測(cè)量零件表面不接觸，沒(méi)有機(jī)械作用力存在。被測(cè)表面杠桿測(cè)頭軸線測(cè)量線2022/9/1848/94 按一次測(cè)量所檢測(cè)的被測(cè)量多少分 單項(xiàng)測(cè)量: 分別測(cè)量零件的各個(gè)參數(shù)。 綜合測(cè)量: 同時(shí)測(cè)量零件上的幾個(gè)有關(guān)參數(shù)，從而綜合評(píng)定零件是否合格。 按測(cè)量在工藝過(guò)程中的作用分 被動(dòng)測(cè)量: 加工完畢進(jìn)行測(cè)量，以確定工件的有關(guān)參考值，主要用于驗(yàn)收中。 主動(dòng)測(cè)量:機(jī)床或其他設(shè)備加工

20、過(guò)程中的一種自動(dòng)測(cè)量，也稱(chēng)在線測(cè)量。 按被測(cè)量的狀態(tài)是否隨時(shí)間變化分 靜態(tài)測(cè)量: 測(cè)量時(shí)，被測(cè)表面與測(cè)量頭是相對(duì)靜止的。動(dòng)態(tài)測(cè)量: 測(cè)量時(shí)，被測(cè)表面與測(cè)量頭有相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 它能反映被測(cè)參數(shù)的變化過(guò)程。2022/9/1849/94按測(cè)量中測(cè)量因素是否變化分類(lèi) 等精度測(cè)量：在測(cè)量過(guò)程中，決定測(cè)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(tái)儀器，在同樣的環(huán)境中，以同樣方法，同樣仔細(xì)地測(cè)量同一個(gè)量。在一般情況下，為了簡(jiǎn)化測(cè)量結(jié)果的處理，大都采用等精度測(cè)量。實(shí)際上，絕對(duì)的等精度測(cè)量是做不到的。 不等精度測(cè)量：在測(cè)量過(guò)程中，決定測(cè)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(cè)量的數(shù)據(jù)處

21、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(cè)量。2022/9/1850/94 檢測(cè)中應(yīng)遵循的重要原則 為了獲得正確可靠的測(cè)量結(jié)果，在測(cè)量過(guò)程中，要注意應(yīng)用并遵守有關(guān)測(cè)量原則，而阿貝原則、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則、最短測(cè)量鏈原則、最小變形原則和封閉原則是其中比較重要的原則。 (1) 阿貝原則 要求在測(cè)量過(guò)程中被測(cè)長(zhǎng)度與基準(zhǔn)長(zhǎng)度應(yīng)安置在同一直線上的原則，如圖，若被測(cè)長(zhǎng)度與基準(zhǔn)長(zhǎng)度并排放置，在測(cè)量比較過(guò)程中由于制造誤差的存在，移動(dòng)方向的偏移，兩長(zhǎng)度之間出現(xiàn)夾角而產(chǎn)生較大的誤差。2022/9/1851/94 檢測(cè)中應(yīng)遵循的重要原則 (2) 最短測(cè)量鏈原則 由測(cè)量信號(hào)從輸入到輸出量值通道的各個(gè)環(huán)節(jié)所構(gòu)成的測(cè)量

22、鏈，其環(huán)節(jié)越多測(cè)量誤差越大。因此，應(yīng)盡可能減少測(cè)量鏈的環(huán)節(jié)數(shù)，以保證測(cè)量精度。間接測(cè)量比直接測(cè)量組成的環(huán)節(jié)要多、測(cè)量鏈要長(zhǎng)、測(cè)量誤差要大。因此，只有在不可能采用直接測(cè)量，或直接測(cè)量的精度不能保證時(shí),才采用間接測(cè)量。 以最少數(shù)目的量塊組成所需尺寸的量塊組，就是最短測(cè)量鏈原則的一種實(shí)際應(yīng)用。2022/9/1852/94 檢測(cè)中應(yīng)遵循的重要原則 (3) 最小變形原則 測(cè)量器具與被測(cè)零件都會(huì)因?qū)嶋H溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度和受力(重力和測(cè)量力)而發(fā)生變形，形成測(cè)量誤差。 (4) 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 測(cè)量基準(zhǔn)要與加工基準(zhǔn)和使用基準(zhǔn)統(tǒng)一。即工序測(cè)量應(yīng)以工藝基準(zhǔn)作為測(cè)量基準(zhǔn)，終結(jié)測(cè)量應(yīng)以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為測(cè)量基準(zhǔn)。2022/9/

23、1853/943.3.2 測(cè)(計(jì))量器具及其分類(lèi) 測(cè)量器具可單獨(dú)地或與其他測(cè)量器具一起，用以確定幾何量值的器具。 按測(cè)量對(duì)象的幾何特征分 長(zhǎng)度測(cè)量器具 角度測(cè)量器具 坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 形狀和位置誤差測(cè)量器具 表面質(zhì)量(結(jié)構(gòu))測(cè)量器具 齒輪測(cè)量器具 螺紋測(cè)量器具 2022/9/1854/94 按測(cè)量器具的結(jié)構(gòu)特征分 實(shí)物量具(簡(jiǎn)稱(chēng)量具) 以固定形態(tài)復(fù)現(xiàn)或提供給定量的一個(gè)或多個(gè)已知量值的器具。單值量具多值量具2022/9/1855/94 測(cè)量?jī)x器(簡(jiǎn)稱(chēng)量?jī)x) 將被測(cè)量值轉(zhuǎn)換成直接觀察的示值或等效信息的測(cè)量器具。 按工作原理，測(cè)量?jī)x器大致可分為： 機(jī)械量?jī)x 光學(xué)量?jī)x 電動(dòng)量?jī)x 氣動(dòng)量?jī)x2022/9/185

24、6/94 測(cè)量裝置 由測(cè)量器具和輔助裝置組成，用于完成特定測(cè)量的整體。2022/9/1857/943.3.3 測(cè)(計(jì))量器具的特性指標(biāo) 標(biāo)稱(chēng)值 標(biāo)在測(cè)量器具上用以標(biāo)明其特性或指導(dǎo)使用的量值。螺紋量規(guī)光滑極限量規(guī)2022/9/1858/94 示值 由測(cè)量器具所指示的被測(cè)量值。12.5 標(biāo)尺間距( a ) 沿標(biāo)尺長(zhǎng)度方向測(cè)得的任意兩相鄰標(biāo)尺標(biāo)記間的距離。 分度值( i ) 標(biāo)尺分度所代表的被測(cè)量值。 示值范圍 測(cè)量器具所能顯示的被測(cè)幾何量起始值到終止值的范圍。 測(cè)量范圍 測(cè)量器具在允許的誤差限內(nèi)所能測(cè)出的被測(cè)幾何量下限值到上限值的范圍。 2022/9/1859/94示值范圍與測(cè)量范圍2022/9/

25、1860/94 示值誤差 測(cè)量器具的示值與被測(cè)量的(約定)真值的代數(shù)差。 修正值 為消除或減少系統(tǒng)誤差，用代數(shù)法加到測(cè)量結(jié)果上的數(shù)值。 其他：靈敏度、重復(fù)性、穩(wěn)定性、測(cè)量力 在被測(cè)對(duì)象不做任何變動(dòng)的情況下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)讀數(shù)，測(cè)量器具示值變化的特性。 示值變動(dòng)性 不確定度 由于測(cè)量誤差的存在，被測(cè)量值不能準(zhǔn)確獲得。這種偏離又是不確定的。表達(dá)測(cè)得值對(duì)真值偏離程度的量化參數(shù)，即為不確定度。2022/9/1861/943.4.1 測(cè)量誤差及其表示法3.4 測(cè)量誤差Error of Measurement 被測(cè)量的測(cè)得值 與被測(cè)量的真值 L之代數(shù)差稱(chēng)為測(cè)量誤差(簡(jiǎn)稱(chēng)誤差)。 測(cè)量誤差是代數(shù)值

26、，即可為正、負(fù)、零。 被測(cè)量的真值是不可知的，因此在處理測(cè)量誤差時(shí)，經(jīng)常用約定真值代替真值。 測(cè)量誤差的絕對(duì)值越小測(cè)量精度越高，反之亦反。 被測(cè)量的測(cè)得值 與被測(cè)量的真值 L之代數(shù)差稱(chēng)為測(cè)量誤差(簡(jiǎn)稱(chēng)誤差)。 2022/9/1862/94 測(cè)量誤差有兩種表示方法： 絕對(duì)誤差同前面的定義 相對(duì)誤差絕對(duì)誤差與真值之比的百分?jǐn)?shù)(一般 取絕對(duì)值)，即 相對(duì)誤差常用于比較測(cè)量不同大小的被測(cè)量時(shí)的測(cè)量精度，例如： 由于 ，因此后者的測(cè)量精度高。 2022/9/1863/943.4.2 測(cè)量誤差的來(lái)源 測(cè)量器具誤差 基準(zhǔn)件(線紋尺、度盤(pán)、量塊等)誤差 原理誤差(阿貝誤差等) 儀器零部件的制造、裝配、調(diào)整誤差

27、 測(cè)量方法誤差 安裝、定位誤差 瞄準(zhǔn)時(shí)的對(duì)準(zhǔn)誤差 測(cè)力引起的誤差 環(huán)境誤差 溫度(測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)溫度為20) 濕度 壓力等 人員誤差 瞄準(zhǔn)誤差 讀數(shù)、估讀誤差等2022/9/1864/943.4.3 測(cè)量誤差的分類(lèi)及各類(lèi)誤差的處理原則 按誤差性質(zhì)可分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差三類(lèi)。 系統(tǒng)誤差 系統(tǒng)誤差是指在一定測(cè)量條件下，多次測(cè)量同一量值時(shí)，大小和符號(hào)均保持不變、或者大小和符號(hào)按某一規(guī)律變化的測(cè)量誤差。定值系統(tǒng)誤差大小和符號(hào)均保持不變變值系統(tǒng)誤差大小和符號(hào)按某一規(guī)律變化已定系統(tǒng)誤差大小和符號(hào)或變化規(guī)律已知未定系統(tǒng)誤差大小和符號(hào)或變化規(guī)律未知根據(jù)變化規(guī)律分為根據(jù)掌握程度分為處理原則：對(duì)已定系統(tǒng)誤差

28、，確定出符號(hào)和大小或變化規(guī)律后進(jìn)行修正；對(duì)未定系統(tǒng)誤差，估計(jì)出其范圍后按隨機(jī)誤差處理。2022/9/1865/94 隨機(jī)誤差 隨機(jī)誤差是指在相同測(cè)量條件下，多次測(cè)量同一量值時(shí)，大小和符號(hào)均以不可預(yù)測(cè)的方式變化的測(cè)量誤差。 注意：盡管任一次測(cè)量的隨機(jī)誤差的大小和符號(hào)無(wú)規(guī)律，但多次測(cè)量的隨機(jī)誤差整體分布一般都符合某種概率統(tǒng)計(jì)規(guī)律 。 常見(jiàn)的分布規(guī)律有：正態(tài)分布、均勻分布、反正弦分布、偏心分布等。處理原則：用概率和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法減小其影響，但無(wú)法完全消除其影響。2022/9/1866/94 粗大誤差 粗大誤差是指超出在規(guī)定條件下預(yù)計(jì)的測(cè)量誤差，即明顯歪曲測(cè)量結(jié)果的測(cè)量誤差。處理原則：發(fā)現(xiàn)并剔除含有粗大

29、誤差的測(cè)得值。 關(guān)于精密度、正(準(zhǔn))確度、精確度精密度隨機(jī)誤差的影響小正確度系統(tǒng)誤差的影響小精確度系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合影響小2022/9/1867/943.4.4 隨機(jī)誤差的處理 隨機(jī)誤差的特性 通過(guò)對(duì)大量的測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，隨機(jī)誤差通常服從正態(tài)分布規(guī)律。這種正態(tài)分布的隨機(jī)誤差具有以下幾個(gè)特性： 單峰性 絕對(duì)值小的隨機(jī)誤差比絕對(duì)值大的隨機(jī)誤差出現(xiàn)的概率大。 對(duì)稱(chēng)性 絕對(duì)值相等、符號(hào)相反的隨機(jī)誤差出現(xiàn)的概率相等。 抵償性 對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次等精度重復(fù)測(cè)量，則所有隨機(jī)誤差的代數(shù)和等于零。 有界性 在一定的測(cè)量條件下，隨機(jī)誤差的絕對(duì)值不會(huì)超過(guò)一定的界限。 2022/9/1868/94

30、 算術(shù)平均值原理 由于測(cè)量隨機(jī)誤差總體上存在以上幾個(gè)特性，因此實(shí)際測(cè)量工作中經(jīng)常采用對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，通過(guò)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理即可減小隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。 在對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量后，應(yīng)以多次測(cè)得值的算術(shù)平均值作為測(cè)量結(jié)果(當(dāng)然還要估計(jì)其誤差)。算術(shù)平均值也稱(chēng)為最可信賴(lài)值。 依據(jù)：隨機(jī)誤差具有抵償性。2022/9/1869/94 服從正態(tài)分布的隨機(jī)誤差的概率密度函數(shù)為：測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差 測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差 越小，曲線越陡峭，表明測(cè)得值越集中，且大部分誤差的絕對(duì)值較小； 越大，曲線越平坦，表明測(cè)得值越分散，絕對(duì)值大的誤差出現(xiàn)得相對(duì)越多。標(biāo)準(zhǔn)偏差是表征測(cè)量精度(測(cè)得值分散性)的唯一指標(biāo)

31、。2022/9/1870/94標(biāo)準(zhǔn)偏差(不確定度)的確定： 依據(jù)有關(guān)資料判斷。這些資料的來(lái)源有以前的測(cè)量數(shù)據(jù)、測(cè)量器具的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)、檢定證書(shū)、技術(shù)手冊(cè)等。 理論公式 由于真值是不可知的，因此 也是不可求的，上面的理論公式只適用于理論研究中。在實(shí)際工作中，經(jīng)常用實(shí)驗(yàn)的方法通過(guò)多次重復(fù)測(cè)量估計(jì)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差。2022/9/1871/94 實(shí)驗(yàn)估計(jì)式(白塞爾Bessel公式)式中稱(chēng)為殘余誤差或剩余誤差，簡(jiǎn)稱(chēng)殘差。殘余誤差有兩個(gè)性質(zhì)： 所有殘余誤差的代數(shù)和等于零。 所有殘余誤差的平方和等于最小。2022/9/1872/94 測(cè)量極限誤差 測(cè)量極限誤差指的是誤差不超過(guò)的界限。測(cè)量誤差落在 之間的概率為：

32、測(cè)量誤差落在 、 和 之間的概率分別為：2022/9/1873/94 考慮到測(cè)量誤差落在 之間的概率達(dá)到99.73%(相當(dāng)于370次測(cè)量?jī)H有一次超出此范圍)，因此通常將這一界限認(rèn)為是誤差不可能超過(guò)的界限，稱(chēng)為測(cè)量極限誤差，即(P=99.73%)置信限置信概率 在一些特殊情況下有時(shí)也采用其他的置信限：置信限置信概率1P=68.27%1.96P=95%2P=95.44%2022/9/1874/94 算術(shù)平均值的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)偏差及測(cè)量極限誤差 測(cè)量結(jié)果的表示 單次測(cè)量 多次重復(fù)測(cè)量2022/9/1875/94測(cè)量結(jié)果表達(dá)式的含義：?jiǎn)未螠y(cè)量結(jié)果：2022/9/1876/94多次重復(fù)測(cè)量的結(jié)果：2022/9

33、/1877/94例：對(duì)某軸重復(fù)測(cè)量10次，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)下表(單位：mm)。假設(shè)測(cè)量列中不含系統(tǒng)誤差和粗大誤差，且測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差未知，試用實(shí)驗(yàn)估計(jì)法估計(jì)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差，寫(xiě)出測(cè)量結(jié)果。序號(hào)i測(cè)得值xi殘差vi150.454-0.003250.459+0.002350.459+0.002450.454-0.003550.458+0.001650.459+0.002750.456-0.001850.458+0.001950.458+0.0011050.455-0.002504.5700解：n =10 計(jì)算算術(shù)平均值 計(jì)算各測(cè)得值的殘差 估計(jì)單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差2022/9/1878/94 計(jì)算單次測(cè)量的極

34、限誤差 計(jì)算算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差 計(jì)算算術(shù)平均值的極限誤差 寫(xiě)出用算術(shù)平均值表示的測(cè)量結(jié)果問(wèn)：假設(shè)在同樣的條件下又對(duì)該軸測(cè)量了一次，測(cè)得值為50.453mm，此時(shí)的測(cè)量結(jié)果應(yīng)如何表示？2022/9/1879/943.4.5 系統(tǒng)誤差和粗大誤差的處理 系統(tǒng)誤差的處理 系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn) 實(shí)驗(yàn)對(duì)比法 殘差觀察法 殘差校核法 不同公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差 比較法 多組數(shù)據(jù)比較法 秩和檢驗(yàn)法 t 檢驗(yàn)法 2 檢驗(yàn)法等 系統(tǒng)誤差的減小與消除 從產(chǎn)生誤差的根源上消除 用加修正值的方法消除 (對(duì)于定值系統(tǒng)誤差) 用兩次讀數(shù)法消除 用對(duì)稱(chēng)測(cè)量法消除 用半周期法消除 2022/9/1880/94 粗大誤差的處理 粗大誤差也稱(chēng)為疏忽誤差或過(guò)失誤差，指的是明顯歪曲測(cè)量結(jié)果的誤差，其數(shù)值通常較大。當(dāng)懷疑測(cè)量序列中某些測(cè)得值可能含有粗大誤差時(shí)，應(yīng)根據(jù)一定的判別準(zhǔn)則對(duì)它們是否含有粗大誤差進(jìn)行判斷，若是則應(yīng)把含有粗大誤差的測(cè)得值從測(cè)量序列中剔除。 最常用的粗大誤差判別準(zhǔn)則是萊依達(dá)準(zhǔn)則(3準(zhǔn)則)： 對(duì)于某一無(wú)系統(tǒng)誤差的測(cè)量序列，若其中某一測(cè)得值的殘余誤差 滿足則可以認(rèn)為該測(cè)得值含有粗大誤差，應(yīng)予以剔除。 2022/9/1881/9481第九節(jié) 計(jì)量器具的選擇 機(jī)械制造中，計(jì)量器具的選擇主要決定于計(jì)量器具的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。綜合考慮這些指標(biāo)時(shí)，主要有以下兩點(diǎn)要求。(1)按被測(cè)工件的部位、外形和及尺寸來(lái)選擇計(jì)量器具，使所