測量基本概念課件

1、第一節(jié)測量的基本概念第一節(jié)測量的基本概念第二節(jié)長度和角度計量單位與尺寸傳遞一、長度和角度的計量單位二、尺寸和角度量值傳遞系統三、量塊第二節(jié)長度和角度計量單位與尺寸傳遞一、長度和角度的計量單位二、尺寸和角度量值傳遞系統圖3-1長度尺寸量值傳遞系統二、尺寸和角度量值傳遞系統圖3-1長度尺寸量值傳遞系統圖3-2正8面棱體圖3-2正8面棱體圖3-3角度量值傳遞系統圖3-3角度量值傳遞系統三、量塊圖3-4量塊三、量塊圖3-4量塊第三節(jié)計量器具的分類及其主要技術指標一、計量器具的分類二、計量器具的主要技術指標第三節(jié)計量器具的分類及其主要技術指標一、計量器具的分類二一、計量器具的分類1.標準量具2.極限量規(guī)

2、3.計量儀器4.計量裝置一、計量器具的分類1.標準量具2.極限量規(guī)3.計量儀器3.計量儀器(1)游標式量儀如游標卡尺、游標高度尺及游標量角器等。(2)微動螺旋副式量儀如外徑千分尺、內徑千分尺等。(3)機械式量儀指通過機械結構實現對被測量的感受、傳遞和放大的計量器具，如百分表、千分表、杠桿比較儀和扭簧比較儀等。(4)光學式量儀指用光學方法實現對被測量的轉換和放大的計量器具，如光學比較儀、自準直儀、投影儀、工具顯微鏡、干涉儀等。(5)電動式量儀指將被測量通過傳感器轉變?yōu)殡娏?，再經過變換而獲得讀數的計量器具，如電感測微儀、電動輪廓儀等。(6)氣動式量儀指靠壓縮空氣通過氣動系統時的狀態(tài)(流量或壓力)變

3、化來實現對被測量的轉換的計量器具，如水柱式和浮標式氣動量儀等。(7)光電式量儀指利用光學方法放大或瞄準，通過光電元件再轉換為電量進行檢測的計量器具，如光電顯微鏡、光電測長儀等。3.計量儀器(1)游標式量儀如游標卡尺、游標高度尺及游標量二、計量器具的主要技術指標1.刻度間距2.分度值3.示值范圍4.測量范圍5.靈敏度6.測量力7.示值誤差8.示值變動9.回程誤差(滯后誤差)10.不確定度二、計量器具的主要技術指標1.刻度間距2.分度值3.示值圖3-5示值范圍與測量范圍圖3-5示值范圍與測量范圍第四節(jié)測 量 方 法一、測量方法的分類二、測量的基本原則第四節(jié)測 量 方 法一、測量方法的分類二、測量的

4、基本原則一、測量方法的分類1.按獲得測量結果的方法,分為直接測量和間接測量2.按示值是否為被測量的整個量值,分為絕對測量和相對測量3.按測量時被測表面與計量器具的測頭是否接觸，分為接觸測量和非接觸測量4.按工件上同時測量被測量的多少，分為單項測量和綜合測量5.按測量在加工過程中所起作用，分為主動測量和被動測量6.按被測工件在測量時所處的狀態(tài)，分為等精度測量和不等精度測量一、測量方法的分類1.按獲得測量結果的方法,分為直接測量和間1.按獲得測量結果的方法,分為直接測量和間接測量(1)直接測量不需對被測的量與其他實測的量進行函數關系的輔助計算而直接得到被測量值的測量。(2)間接測量通過直接測量與被

5、測量有已知關系的其他量而得到該被測量量值的測量。1.按獲得測量結果的方法,分為直接測量和間接測量(1)直接測2.按示值是否為被測量的整個量值,分為絕對測量和相對測量(1)絕對測量計量器具顯示或指示的示值是被測量的整個量值。(2)相對測量又稱比較測量。2.按示值是否為被測量的整個量值,分為絕對測量和相對測量(13.按測量時被測表面與計量器具的測頭是否接觸，分為接觸測量和非接觸測量(1)接觸測量測量時計量器具的測頭與被測表面接觸的測量。(2)非接觸測量測量時計量器具的測頭不與被測表面接觸的測量。3.按測量時被測表面與計量器具的測頭是否接觸，分為接觸測量和4.按工件上同時測量被測量的多少，分為單項測

6、量和綜合測量(1)單項測量指對工件上的每一參數分別進行測量。(2)綜合測量指同時測量工件上幾個有關幾何量的綜合結果，以判斷綜合結果是否合格，而不要求知道有關單項值。4.按工件上同時測量被測量的多少，分為單項測量和綜合測量(15.按測量在加工過程中所起作用，分為主動測量和被動測量(1)主動測量也稱在線測量，是指在零件加工過程中進行測量。(2)被動測量也稱離線測量，是指在零件加工完畢后進行的測量。5.按測量在加工過程中所起作用，分為主動測量和被動測量(1)6.按被測工件在測量時所處的狀態(tài)，分為等精度測量和不等精度測量(1)等精度測量指決定測量精度的全部因素或條件都不變的測量。(2)不等精度測量指在

7、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的測量。6.按被測工件在測量時所處的狀態(tài)，分為等精度測量和不等精度測二、測量的基本原則1.阿貝原則2.圓周封閉原則3.最短尺寸鏈原則二、測量的基本原則1.阿貝原則2.圓周封閉原則3.最短尺圖3-6游標卡尺不符合阿貝原則圖3-6游標卡尺不符合阿貝原則圖3-7千分尺符合阿貝原則圖3-7千分尺符合阿貝原則1.阿貝原則1.阿貝原則第五節(jié)測量誤差與數據處理一、測量誤差的概述二、隨機誤差三、系統誤差四、粗大誤差五、等精度測量列的數據處理第五節(jié)測量誤差與數據處理一、測量誤差的概述二、隨機誤差一、測量誤差的概述1.測量誤差的基本概念2.測量誤差的來源

8、3.測量誤差的種類4.關于測量精度的幾個概念一、測量誤差的概述1.測量誤差的基本概念2.測量誤差的來源2.測量誤差的來源(1)計量器具誤差計量器具誤差是指計量器具本身在設計、制造和使用過程中造成的各項誤差。(2)測量方法誤差測量方法誤差是指測量方法不完善所引起的誤差。(3)測量環(huán)境誤差測量環(huán)境誤差是指測量時的環(huán)境條件不符合標準條件所引起的誤差。(4)人員誤差人員誤差是指測量人員的主觀因素(如技術熟練程度、分辨能力、思想情緒等)引起的誤差。2.測量誤差的來源(1)計量器具誤差計量器具誤差是指計量器3.測量誤差的種類(1)隨機誤差隨機誤差是指在一定測量條件下，多次測量同一量值時，其數值大小和符號以

9、不可預定的方式變化的誤差。(2)系統誤差系統誤差是指在同一測量條件下，多次測量同一量時，誤差的大小和符號均不變(如千分尺的零位不正確而引起的測量誤差)；或在條件改變時，按某一確定的規(guī)律變化的誤差。(3)粗大誤差粗大誤差是指由于主觀疏忽大意或客觀條件發(fā)生突然變化而產生的誤差，在正常情況下，一般不會產生這類誤差。3.測量誤差的種類(1)隨機誤差隨機誤差是指在一定測量條件4.關于測量精度的幾個概念(1)正確度表示測最結果中的系統誤差大小的程度。(2)精密度表示測量結果中的隨機分散的特性。(3)準確度是指測量的精密和正確程度的綜合反映，說明測量結果與真值的一致程度。4.關于測量精度的幾個概念(1)正確

10、度表示測最結果中的系統圖3-8精密度、正確度和準確度a)精密度高b)正確度高c)準確度高d)準確度低圖3-8精密度、正確度和準確度a)精密度高b)正確度高二、隨機誤差1.隨機誤差的分布規(guī)律及其特性2.隨機誤差的極限值3.測量列中隨機誤差的處理二、隨機誤差1.隨機誤差的分布規(guī)律及其特性2.隨機誤差的極圖3-9頻率直方圖和正態(tài)分布曲線a)頻率直方圖b)正態(tài)分布曲線圖圖3-9頻率直方圖和正態(tài)分布曲線a)頻率直方圖b)正態(tài)圖3-10總體標準偏差對隨機誤差分布特性的影響圖3-10總體標準偏差對隨機誤差分布特性的影響3.測量列中隨機誤差的處理(1)測量列的算術平均值在評定有限測量次數測量列的隨機誤差時，必

11、須獲得真值，但真值是不知道的，因此只能從測量列中找到一個接近真值的數值加以代替，這就是測量列的算術平均值。(2)殘差(剩余誤差)及其應用(3)測量列算術平均值的標準偏差相同條件下，對同一被測量，將測量列分為若干組，每組進行n次的測量稱為多次測量。3.測量列中隨機誤差的處理(1)測量列的算術平均值在評定有(2)殘差(剩余誤差)及其應用1)當測量次數n足夠多時，殘差的代數和趨近于零，即ni=1vi0；2)殘差的平方和為最小，即ni=1v2i=min。(2)殘差(剩余誤差)及其應用1)當測量次數n足夠多時，殘差三、系統誤差1.系統誤差的發(fā)現2.系統誤差的消除三、系統誤差1.系統誤差的發(fā)現2.系統誤差

12、的消除1.系統誤差的發(fā)現(1)定值系統誤差的發(fā)現定值系統誤差可以用實驗對比的方法發(fā)現，即通過改變測量條件進行不等精度的測量來揭示系統誤差。(2)變值系統誤差的發(fā)現變值系統誤差可以從測得值的處理和分析觀察中揭示。1.系統誤差的發(fā)現(1)定值系統誤差的發(fā)現定值系統誤差可以圖3-11用殘差作圖來判斷系統誤差圖3-11用殘差作圖來判斷系統誤差2.系統誤差的消除(1)從產生誤差根源上消除這是消除系統誤差最根本的方法，因此，在測量前，應對測量過程中可能產生系統誤差的環(huán)節(jié)作仔細分析，將誤差從產生根源上加以消除。(2)用加修正值的方法消除這種方法是預先檢定出測量器具的系統誤差，將其數值反號后作為修正值，用代數

13、法加到實測值上，即可得到不包含該系統誤差的測量結果。(3)用兩次讀數方法消除若兩次測量所產生的系統誤差大小相等(或相近)、符號相反，則取兩次測量的平均值作為測量結果，就可消除系統誤差。(4)用對稱法消除對于線性系統誤差，可采用對稱測量法消除。(5)用半波法消除對于周期變化的系統誤差，可采用半波法消除，即取相隔半個周期的兩測量值的平均值作為測量結果。2.系統誤差的消除(1)從產生誤差根源上消除這是消除系統誤圖3-12用兩次讀數消除系統誤差圖3-12用兩次讀數消除系統誤差五、等精度測量列的數據處理1.等精度直接測量列的數據處理2.等精度間接測量列的數據處理五、等精度測量列的數據處理1.等精度直接測

14、量列的數據處理2例3-1對某一軸徑等精度測量14次，測得值列于表3-3，假設已消除了定值系統誤差，試求其測量結果。解：(1)求出算術平均值x=1nni=1xi=24.957mm(2)計算殘差用式(3-16)，計算值列入表3-3中，同時計算出ni=1vi=0及ni=1v2i=68，見表3-3。(3)判斷變值系統誤差根據“殘差觀察法”判斷，由于該測量列中的殘差大體上正負相間，無明顯的變化規(guī)律，所以認為無變值系統誤差。(4)計算測量列單次測量的標準偏差(5)判斷粗大誤差用3準則判斷式(3-22)，由測量列殘差(表3-3)可知，測量序號為12的測得值的殘差的絕對值已大于6.86m，故12序號的測得值存

15、在粗大誤差，應將12序號的測得值剔除后重新計算單次測量值的標準偏差。(6)計算測量列算術平均值的標準偏差和極限誤差(7)確定測量結果例3-1對某一軸徑等精度測量14次，測得值列于表3-3，假2.等精度間接測量列的數據處理(1)函數及其微分表達式(2)函數的系統誤差計算式(3)函數的隨機誤差計算式由于各實測量的測得值中存在著隨機誤差，因此被測幾何量(函數)也存在著隨機誤差。(4)間接測量列數據處理的步驟2.等精度間接測量列的數據處理(1)函數及其微分表達式(2(4)間接測量列數據處理的步驟1)找出函數表達式y=f(x1，x2，xn)。2)求出欲測量(函數)值y。3)計算函數的系統誤差y。4)計算

16、函數的標準偏差值y和函數的測量極限誤差值lim(y)。5)給出欲測量(函數)的結果表達式(4)間接測量列數據處理的步驟1)找出函數表達式y=f(x1第六節(jié)光滑工件尺寸的檢測一、通用計量器具測量工件二、用光滑極限量規(guī)檢驗工件第六節(jié)光滑工件尺寸的檢測一、通用計量器具測量工件二、用光一、通用計量器具測量工件1.計量器具的選擇原則2.誤廢和誤收的概念3.光滑工件尺寸的檢驗一、通用計量器具測量工件1.計量器具的選擇原則2.誤廢和誤1.計量器具的選擇原則1)按被測工件的部位、外形及尺寸來選擇計量器具，使所選擇的計量器具的測量范圍滿足工件的要求。2)按被測工件的公差來選擇計量器具。1.計量器具的選擇原則1)

17、按被測工件的部位、外形及尺寸來選擇圖3-13誤收或誤廢圖3-13誤收或誤廢3.光滑工件尺寸的檢驗(1)驗收極限的確定驗收極限是檢測工件尺寸時判斷合格與否的尺寸極限。(2)驗收極限的適用性(3)計量器具的選擇標準規(guī)定計量器具的選擇，應按測量不確定度的允許值U來進行。(2)選擇計量器具3.光滑工件尺寸的檢驗(1)驗收極限的確定驗收極限是檢測工圖3-14內縮方式圖3-14內縮方式圖3-15不內縮方式圖3-15不內縮方式(2)驗收極限的適用性1)對采用包容要求的尺寸,公差等級較高的尺寸，應選用內縮方式確定驗收極限。2)當工藝能力指數Cp1時(Cp=T/(6)，其驗收極限可以按不內縮的方式確定；但當采用

18、包容要求時，在最大實體尺寸一側仍應按內縮方式確定驗收極限，如圖所示。3)當工件的實際尺寸服從偏態(tài)分布時，可以只對尺寸偏向的一側(如生產批量不大，用試切法獲得尺寸時，尺寸會偏向MMS一邊)按內縮方式確定驗收極限，如圖3-17所示。4)對于非配合尺寸和一般公差尺寸，可按不內縮的方式確定驗收極限。(2)驗收極限的適用性1)對采用包容要求的尺寸,公差等級較高圖3-161采用包容要求時的驗收極限圖3-161采用包容要求時的驗收極限圖3-17偏態(tài)分布時的驗收極限圖3-17偏態(tài)分布時的驗收極限二、用光滑極限量規(guī)檢驗工件1.光滑極限量規(guī)的作用、種類及公差帶2.量規(guī)的設計1.測量技術的基礎知識2.光滑工件尺寸的

19、檢測二、用光滑極限量規(guī)檢驗工件1.光滑極限量規(guī)的作用、種類及公差1.光滑極限量規(guī)的作用、種類及公差帶(1)量規(guī)的作用光滑極限量規(guī)是檢驗光滑工件尺寸的一種量規(guī)。(2)量規(guī)的種類(3)量規(guī)公差帶量規(guī)是一種精密檢驗工具，制造量規(guī)和制造工件一樣，不可避免地會產生誤差，尺寸不可能恰好等于被檢工件的極限尺寸，故必須規(guī)定制造公差。1.光滑極限量規(guī)的作用、種類及公差帶(1)量規(guī)的作用光滑極圖3-18光滑極限量規(guī)a)塞規(guī)b)卡規(guī)圖3-18光滑極限量規(guī)a)塞規(guī)b)卡規(guī)(2)量規(guī)的種類1)工作量規(guī)。2)驗收量規(guī)。3)校對量規(guī)。 檢驗軸用量規(guī)通規(guī)的校對量規(guī)，校驗時要求通過，稱為“校通通”量規(guī)，用代號“TT”表示； 檢驗軸用量規(guī)止規(guī)的校對量規(guī)，校驗時要求通過，稱為“校止通”量規(guī)，用代號“ZT”表示； 檢驗軸用量規(guī)通規(guī)磨損極限的校對量規(guī)，校驗時要求不通過，若通過則磨損已超過極限，稱為“校通損”量規(guī)，用代號“TS”表示。(2)量規(guī)的種類1)工作量規(guī)。2)驗收量規(guī)。3)校對量規(guī)圖3-19工作量規(guī)及軸用校對量規(guī)的公差帶圖解圖3-19工作量規(guī)及軸用校對量規(guī)的公差帶圖解2.量規(guī)的設計(1)量規(guī)的形狀(2)量規(guī)型式的選擇光滑極限量規(guī)的型式很多。(3)量規(guī)工作尺寸的計算(2)由表3-9查出工作量規(guī)制造公差T和位置要素Z，見表3-10。(3)畫公差帶圖，如圖3-22所