互換性 第3長(zhǎng)度測(cè)量基礎(chǔ)(講稿)

2023/2/61/94BasisofTechnicalMeasurement第3章測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)2023/2/62/94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2023/2/63/943.1.1測(cè)量(measurement)3.1測(cè)量的概念ConceptsaboutMeasurement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?！鰷y(cè)量方程式或L——被測(cè)量u——計(jì)量單位q——比值2023/2/64/94用鋼板尺測(cè)量長(zhǎng)度2023/2/65/94用游標(biāo)卡尺測(cè)量直徑2023/2/66/94■測(cè)量的四要素●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。dLα2023/2/67/94●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(μm)、納米(nm)——常用單位角度：弧度(rad)——基本單位度(°)、分(′)、秒(″)——常用單位2023/2/68/94●測(cè)量方法廣義的測(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?！駵y(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：2023/2/69/943.1.2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)2023/2/610/943.1.4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2023/2/611/94游標(biāo)量具實(shí)物2023/2/612/943.1.4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)μm)千分尺是應(yīng)用螺旋副的傳動(dòng)原理，將角位移變?yōu)橹本€(xiàn)位移。千分尺讀數(shù)舉例外徑千分尺實(shí)物2023/2/613/943.1.4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)械量?jī)x、光學(xué)量?jī)x、工具顯微鏡、光波干涉儀等(1μm

)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2023/2/614/94雙面百分表深度百分表大量程百分表百分表實(shí)物2023/2/615/94

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2023/2/616/94

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2023/2/617/94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(xiàn)位移轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樀慕俏灰?。扭簧比較儀2023/2/618/94光學(xué)量?jī)x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(xiàn)位移轉(zhuǎn)換為反射鏡的偏轉(zhuǎn)，使反射光線(xiàn)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)2023/2/619/94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2023/2/620/943.1.4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(0.1μm

)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)微儀工作原理電感測(cè)微儀2023/2/621/943.1.4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(0.01μm

)2023/2/622/942.1.4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(guān)察石墨原子排列2023/2/623/94●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2023/2/624/943.2測(cè)量單位UnitsofMeasurement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)。2023/2/625/943.2.1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(xiàn)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(xiàn)間的距離”。國(guó)際米原器的不確定度為1.1×10–7(0.1μm)。2023/2/626/94■Kr86輻射波長(zhǎng)——自然基準(zhǔn)1960年第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)對(duì)米定義：“米”等于Kr86在2p10~5d5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4×10-9)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?！龉馑?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2.5×10-11。2023/2/627/943.2.2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(xiàn)進(jìn)行的：●線(xiàn)紋量具●端面量具2023/2/628/94●線(xiàn)紋量具線(xiàn)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(xiàn)的長(zhǎng)度測(cè)量和定位元件，也稱(chēng)刻線(xiàn)尺。線(xiàn)紋尺的線(xiàn)條間距一般為1毫米或0.1毫米。線(xiàn)紋尺可分為基準(zhǔn)線(xiàn)紋尺、標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)紋尺和工作線(xiàn)紋尺?；鶞?zhǔn)線(xiàn)紋尺和標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)紋尺用于長(zhǎng)度計(jì)量的量值傳遞。工作線(xiàn)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)等長(zhǎng)度測(cè)量工具中作為測(cè)量元件。2023/2/629/94●端面量具量塊2023/2/630/942023/2/631/943.2.3量塊(gaugeblock)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(xiàn)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/T6093-2001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2023/2/632/94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)2023/2/633/94■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。2023/2/634/94國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦的成套量塊的組合尺寸2023/2/635/94■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。2023/2/636/94摘自幾何量技術(shù)規(guī)范(GPS)長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)量塊GB/T6093-20012023/2/637/94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。2023/2/638/94■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。

37.867

—1.007(第1塊)————————36.86

—1.36(第2塊)————————35.5

—5.5(第3塊)————————

30(第4塊)為減小累積誤差，應(yīng)選用最少的塊數(shù)組合量塊組。2023/2/639/94■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。2023/2/640/943.2.4角度基準(zhǔn)多面棱體

精度：±0.5"～±1"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)2023/2/641/94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。

2023/2/642/94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：α在10°～79°間有一個(gè)測(cè)量角的稱(chēng)為Ⅰ型角度量塊；α在80°～100°間有4個(gè)測(cè)量角的稱(chēng)為Ⅱ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α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。

2023/2/643/943.3測(cè)量方法MethodofMeasurement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)。2023/2/644/943.3.1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(absolutemeasurement)被測(cè)量值直接由量具或量具刻度尺上示數(shù)表示?！?023/2/645/94●相對(duì)(比較、微差)測(cè)量(relativemeasurement)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?！鄬?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。2023/2/646/94■按直接測(cè)量的量是否為最終欲得到的量分●直接測(cè)量——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。2023/2/647/94■按測(cè)頭與被測(cè)表面有無(wú)機(jī)械接觸分●接觸測(cè)量——儀器的測(cè)量頭與測(cè)量零件表面接觸，并有機(jī)械作用力存在?！穹墙佑|測(cè)量——儀器的測(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(xiàn)測(cè)量線(xiàn)2023/2/648/94■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)?！窬C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?！霭礈y(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?！裰鲃?dòng)測(cè)量:機(jī)床或其他設(shè)備加工過(guò)程中的一種自動(dòng)測(cè)量，也稱(chēng)在線(xiàn)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?！駝?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。2023/2/649/94■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?！癫坏染葴y(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。2023/2/650/94■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?！?/p>

(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(xiàn)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。2023/2/651/94■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。2023/2/652/94■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?！?/p>

(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)。2023/2/653/943.3.2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?！霭礈y(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……2023/2/654/94■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2023/2/655/94●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(guān)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)x2023/2/656/94●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。2023/2/657/943.3.3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)2023/2/658/94■示值由測(cè)量器具所指示的被測(cè)量值。1~2.5■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?！龇侄戎?i)

標(biāo)尺分度所代表的被測(cè)量值?！鍪局捣秶?/p>

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?！鰷y(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。2023/2/659/94示值范圍與測(cè)量范圍2023/2/660/94■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?！鲂拚禐橄驕p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?！鍪局底儎?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。2023/2/661/943.4.1測(cè)量誤差及其表示法3.4測(cè)量誤差ErrorofMeasurement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)?！餃y(cè)量誤差是代數(shù)值，即可為正、負(fù)、零?！锉粶y(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?！餃y(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)。2023/2/662/94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。2023/2/663/943.4.2測(cè)量誤差的來(lái)源■測(cè)量器具誤差●基準(zhǔn)件(線(xiàn)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■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2023/2/664/943.4.3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)?！鱿到y(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，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。2023/2/665/94■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。2023/2/666/94■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2023/2/667/943.4.4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?！駥?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?！竦謨斝詫?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。2023/2/668/94■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。2023/2/669/94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(xiàn)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(xiàn)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)。2023/2/670/94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?！窭碚摴接捎谡嬷凳遣豢芍模虼艘彩遣豢汕蟮?，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。2023/2/671/94●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?！锼袣堄嗾`差的平方和等于最小。2023/2/672/94■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：測(cè)量誤差落在[]、[]和[]之間的概率分別為：2023/2/673/94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±1σP=68.27%±1.96σP=95%±2σP=95.44%2023/2/674/94■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2023/2/675/94測(cè)量結(jié)果表達(dá)式的含義：?jiǎn)未螠y(cè)量結(jié)果：2023/2/676/94多次重復(fù)測(cè)量的結(jié)果：2023/2/677/94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+0.0011050.455-0.002∑504.5700解：n=10①計(jì)算算術(shù)平均值②計(jì)算各測(cè)得值的殘差③估計(jì)單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差2023/2/678/94④計(jì)算單次測(cè)量的極限誤差⑤計(jì)算算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差⑥計(jì)算算術(shù)平均值的極限誤差⑦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？2023/2/679/943.4.5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(guān)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◆

χ2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

2023/2/680/94■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(3σ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(mǎn)足則可以認(rèn)為該測(cè)得值含有粗大誤差，應(yīng)予以剔除。

2023/2/681/9481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，使所選擇的計(jì)量器具的測(cè)量范圍能滿(mǎn)足工件的需要。