《技术测量基础》PPT课件.ppt

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1、Basis of Technical Measurement第第2章章 技术测量基础技术测量基础2023/1/191第第2章章 技术测量基础技术测量基础本章学习内容本章学习内容2.3 测量方法测量方法2.4 测量误差测量误差2.2 测量单位测量单位2.1 测量的概念测量的概念2023/1/192第第2章章 技术测量基础技术测量基础 测量测量(measurement)2.1 测量的概念测量的概念Concepts about Measurement 测量是指将被测量与作为测量单位的标准量进行比较测量是指将被测量与作为测量单位的标准量进行比较求比值，从而确定被测量的实验过程。求比值，从而确定被测量的

2、实验过程。测量方程式测量方程式或或x被测量被测量 u测量单位测量单位 q比值比值2023/1/193第第2章章 技术测量基础技术测量基础用钢板尺测量长度用钢板尺测量长度2023/1/194第第2章章 技术测量基础技术测量基础用游标卡尺测量直径用游标卡尺测量直径2023/1/195第第2章章 技术测量基础技术测量基础 测量的四要素测量的四要素 测量对象测量对象 一个完整的测量过程包括一个完整的测量过程包括测量对象、测量单位、测量方测量对象、测量单位、测量方法、测量精度法、测量精度(误差、结果误差、结果)四个要素。四个要素。技术测量的测量对象是几何量，包括长度、角度、表面技术测量的测量对象是几何量

3、，包括长度、角度、表面粗糙度、形状和位置误差以及螺纹、齿轮的几何参数等。粗糙度、形状和位置误差以及螺纹、齿轮的几何参数等。dL2023/1/196第第2章章 技术测量基础技术测量基础 测量单位测量单位 我国采用国际计量单位制，常用的计我国采用国际计量单位制，常用的计(测测)量单位有：量单位有：用来实现测量比较过程的测量单位借助于测量器具来体用来实现测量比较过程的测量单位借助于测量器具来体现，它们是从相应的基准通过一定的技术手段传递到测量器现，它们是从相应的基准通过一定的技术手段传递到测量器具上的。具上的。长度：长度：米米(m)基本单位基本单位 毫米毫米(mm)、微米、微米(m)、纳米、纳米(n

4、m)常用单位常用单位角度：角度：弧度弧度(rad)基本单位基本单位 度度()、分、分()、秒、秒()常用单位常用单位2023/1/197第第2章章 技术测量基础技术测量基础 测量方法测量方法 广广义义的的测测量量方方法法指指的的是是测测量量原原理理、测测量量器器具具和和测测量量条条件件(环环境境和和操操作作者者等等)的的总总和和。一一般般意意义义的的测测量量方方法法通通常常是是指指被被测测量量与与标准量标准量比较比较的方法。的方法。测量精度测量精度(误差、结果误差、结果)测测量量精精度度表表示示测测量量结结果果与与真真值值的的一一致致程程度度，通通常常以以某某种种形形式的测量误差来表示。式的测

5、量误差来表示。由由于于任任何何测测量量都都不不可可避避免免地地存存在在测测量量误误差差，因因此此对对于于每每个个测测量量结结果果都都应应给给出出测测量量误误差差范范围围(必必要要时时还还要要给给出出置置信信概概率率)。不考虑测量误差的测量结果是没有意义的。不考虑测量误差的测量结果是没有意义的。例：例：2023/1/198第第2章章 技术测量基础技术测量基础 检验检验(inspection)无需测出被测对象的具体数值即可判断其是否合格的实无需测出被测对象的具体数值即可判断其是否合格的实验过程。验过程。轴用光滑极限量规轴用光滑极限量规孔用光滑极限量规孔用光滑极限量规螺纹量规螺纹量规 测量与检验统称

6、为测量与检验统称为检测检测。测量属于定量检测，检验属于。测量属于定量检测，检验属于定性检测。定性检测。检测检测2023/1/199第第2章章 技术测量基础技术测量基础 几何量测量技术的发展史几何量测量技术的发展史 商朝商朝象牙尺象牙尺 秦朝秦朝统一了度量衡统一了度量衡 西汉西汉铜制卡尺铜制卡尺 19世纪中叶世纪中叶游标卡尺游标卡尺(0.02mm)为了读数方便，有的游标卡尺上装有测微表头。为了读数方便，有的游标卡尺上装有测微表头。带表游标卡尺带表游标卡尺 电子数显卡尺具有非接触性电容式测量系统，由液晶显示器电子数显卡尺具有非接触性电容式测量系统，由液晶显示器显示，电子数显卡尺测量方便。显示，电子

7、数显卡尺测量方便。电电子子数数显显卡卡尺尺2023/1/1910第第2章章 技术测量基础技术测量基础 游标量具游标量具 实物实物2023/1/1911第第2章章 技术测量基础技术测量基础 几何量测量技术的发展史几何量测量技术的发展史 20世纪初叶世纪初叶-螺旋测微类量具螺旋测微类量具-千分尺千分尺(几个几个m)千分尺是应用螺旋副的传动原理，将角位移变为直线位移。千分尺是应用螺旋副的传动原理，将角位移变为直线位移。千分尺读数举例千分尺读数举例外径千分尺实物外径千分尺实物2023/1/1912第第2章章 技术测量基础技术测量基础 几何量测量技术的发展史几何量测量技术的发展史 20世纪三、四十年代世

8、纪三、四十年代机械量仪、光学量仪、工具显微镜、光机械量仪、光学量仪、工具显微镜、光波干涉仪等波干涉仪等(1 m)机械量仪机械量仪(1)(1)百分表百分表 百分表是应用最广的机械量仪。百分表是应用最广的机械量仪。百分表百分表2023/1/1913第第2章章 技术测量基础技术测量基础双双面面百百分分表表深深度度百百分分表表大大量量程程百百分分表表 百分表百分表 实物实物2023/1/1914第第2章章 技术测量基础技术测量基础 机械量仪机械量仪 (2)(2)内径百分表内径百分表 内径百分表是一种用相对测量法测内径百分表是一种用相对测量法测量孔径的常用量仪，特别适合于测量深孔。量孔径的常用量仪，特别

9、适合于测量深孔。内径百分表内径百分表内径百分表、内径千分表实物内径百分表、内径千分表实物2023/1/1915第第2章章 技术测量基础技术测量基础 机械量仪机械量仪 (3)(3)杠杆百分表杠杆百分表 杠杆百分表又称靠表。杠杆百分表又称靠表。杠杆百分表杠杆百分表2023/1/1916第第2章章 技术测量基础技术测量基础机械量仪机械量仪 (4)(4)扭簧比较仪扭簧比较仪 是利用扭簧作为传动放大机是利用扭簧作为传动放大机构，将测量杆的直线位移转构，将测量杆的直线位移转变为指针的角位移。变为指针的角位移。扭簧比较仪扭簧比较仪2023/1/1917第第2章章 技术测量基础技术测量基础光学量仪光学量仪 光

10、光学学量量仪仪是是利利用用光光学学原原理理制制成成的的量量仪仪，在在长长度度测测量量中中应应用用比比较较广广泛泛的的有光学计、测长仪等。有光学计、测长仪等。(1)(1)立立式式光光学学计计 立立式式光光学学计计是是利利用用光光学学杠杠杆杆放放大大作作用用将将测测量量杆杆的的直直线线位位移移转转换换为为反反射射镜镜的的偏偏转转，使使反反射射光光线线也也发发生生偏偏转转，从从而而得得到到标标尺尺影影像像的的一一种光学量仪。种光学量仪。立式光学计立式光学计2023/1/1918第第2章章 技术测量基础技术测量基础光学量仪光学量仪(2)(2)万能测长仪万能测长仪 是一种精密量仪，它是利用光学系统和电气

11、部分是一种精密量仪，它是利用光学系统和电气部分相结合的长度测量仪器。相结合的长度测量仪器。万能测长仪万能测长仪2023/1/1919第第2章章 技术测量基础技术测量基础 几何量测量技术的发展史几何量测量技术的发展史 20世纪五、六十年代世纪五、六十年代电感比较仪、电容比较仪等电感比较仪、电容比较仪等(0.1 m)电动量仪电动量仪 电感测微仪电感测微仪是一种常用的电动量仪。它是利用磁路中气隙的是一种常用的电动量仪。它是利用磁路中气隙的改变，引起电感量相应改变的一种量仪。改变，引起电感量相应改变的一种量仪。数字式电感测微仪工作原理数字式电感测微仪工作原理电电感感测测微微仪仪2023/1/1920第

12、第2章章 技术测量基础技术测量基础 几何量测量技术的发展史几何量测量技术的发展史 20世纪七十年代世纪七十年代激光干涉仪激光干涉仪(0.01 m)2023/1/1921第第2章章 技术测量基础技术测量基础 几何量测量技术的发展史几何量测量技术的发展史 20世纪末世纪末隧道显微镜、高精度电容测微仪等隧道显微镜、高精度电容测微仪等(nm)STM隧道显微镜隧道显微镜(STM)实物照片实物照片 石墨三维图像 用隧道显微镜用隧道显微镜(STM)观察石墨原子排列观察石墨原子排列2023/1/1922第第2章章 技术测量基础技术测量基础 现代多功能、高精度、自动化测量仪器现代多功能、高精度、自动化测量仪器

13、几何量测量技术的发展史几何量测量技术的发展史2023/1/1923第第2章章 技术测量基础技术测量基础2.2 测量单位测量单位Units of Measurement 为了实现长度、角度等几何量的测量，首先要建立、制为了实现长度、角度等几何量的测量，首先要建立、制定国际统一的、稳定可靠的、精度足够高的基准。定国际统一的、稳定可靠的、精度足够高的基准。我国采用国际单位制单位，长度基准是我国采用国际单位制单位，长度基准是“米米”(m)，角度，角度基准是基准是“弧度弧度”(rad)。本节主要讨论长度基准。本节主要讨论长度基准。2023/1/1924第第2章章 技术测量基础技术测量基础 长度基准长度基

14、准(“米米”的定义的定义)国际米原器国际米原器实物基准实物基准 “米米”的的最最初初定定义义是是法法国国于于1791年年定定义义的的，当当时时规规定定“米米等等于于经经过过巴巴黎黎的的地地球球子子午午线线的的四四千千万万分分之之一一”。1889年年在在法法国国巴巴黎黎召召开开了了第第1届届国国际际计计量量大大会会，从从国国际际计计量量局局订订制制的的30根根铂铂铱铱合合金金米米尺尺中中，选选出出了了作作为为统统一一国国际际长长度度单单位位量量值值的的一一根根米米尺尺(称称之之为为“国国际际米米原原器器”)，规规定定“1米米就就是是米米原原器器在在0时时两两端端的的两两条条刻刻线线间间的的距离距

15、离”。国际米原器的不确定度为国际米原器的不确定度为1.1107(0.1m)。2023/1/1925第第2章章 技术测量基础技术测量基础 Kr86辐射波长辐射波长自然基准自然基准 1960年年第第11届届国国际际计计量量大大会会对对米米定定义义：“米米”等等于于Kr86在在 2p105d5之之间间能能级级跃跃迁迁时时，辐辐射射光光真真空空波波长长的的1650763.73倍倍，使使米米成成为为自自然然基基准准，取消了铂铱合金米原器。取消了铂铱合金米原器。(不确定度为不确定度为410-9)1983年第年第17届国际计量大会又更新了米的定义，规定：届国际计量大会又更新了米的定义，规定：“米米”是光是光

16、在真空中在在真空中在1/299792458s的时间间隔内行进路程的长度的时间间隔内行进路程的长度。光速光速(时间法时间法/频率法频率法/辐射法辐射法)自然基准自然基准 米米的的定定义义主主要要采采用用稳稳频频激激光光器器来来复复现现，具具有有极极好好的的稳稳定定性性和和复复现现性性，使使米米定定义义和和基基准准实实现现了了独独立立。我我国国自自主主研研制制的的稳稳频频633nm激激光光器器的的不不确确定度为定度为2.510-11。2023/1/1926第第2章章 技术测量基础技术测量基础 长度量值传递系统长度量值传递系统 为保证测量的准确、可靠和统一，必须建立科学的从计为保证测量的准确、可靠和

17、统一，必须建立科学的从计量单位到测量实践的量值传递系统。量值传递系统是指通过量单位到测量实践的量值传递系统。量值传递系统是指通过对计量器具的检定或校准，将国家基准所复现的计量单位的对计量器具的检定或校准，将国家基准所复现的计量单位的量值通过各级计量标准器逐级传递到工作计量器具，以保证量值通过各级计量标准器逐级传递到工作计量器具，以保证被测对象所测得的量值准确一致的工作系统。被测对象所测得的量值准确一致的工作系统。长度量值的传递系统是沿两条路线进行的：长度量值的传递系统是沿两条路线进行的：线纹量具线纹量具 端面量具端面量具2023/1/1927第第2章章 技术测量基础技术测量基础 线纹量具线纹量

18、具线线纹纹尺尺:用用金金属属或或玻玻璃璃制制成成的的、表表面面上上准准确确地地刻刻有有等等间间距距平平行行线线的的长长度度测测量量和和定定位位元元件件，也也称称刻刻线线尺尺。线线纹纹尺尺的的线线条条间间距距一一般般为为1毫毫米米或或0.1毫毫米米。线线纹纹尺尺可可分分为为基基准准线线纹纹尺尺、标标准准线线纹纹尺尺和和工工作作线线纹纹尺尺。基基准准线线纹纹尺尺和和标标准准线线纹纹尺尺用用于于长长度度计计量量的的量量值值传传递递。工工作作线线纹纹尺尺用用于于比比长长仪仪、测测长长机机、万万能能工工具具显显微微镜镜、万万能能测测量量机机等等长长度度测测量量工工具具中中作为测量元件作为测量元件。202

19、3/1/1928第第2章章 技术测量基础技术测量基础 端面量具端面量具量块量块2023/1/1929第第2章章 技术测量基础技术测量基础2023/1/1930第第2章章 技术测量基础技术测量基础 量块量块(gauge block)的基本知识的基本知识 量块分为长度量块和角度量块两种量块分为长度量块和角度量块两种(以下仅介绍长度量块以下仅介绍长度量块)。量块用。量块用耐磨材料耐磨材料(铬锰钢等，具有符合要求的线胀系数、硬度、尺寸稳定性铬锰钢等，具有符合要求的线胀系数、硬度、尺寸稳定性)制制成，横截面为矩形，并具有一对相互平行测量面的实物量具。成，横截面为矩形，并具有一对相互平行测量面的实物量具。

20、参照：参照：GB/T 6093-2001 几何量技术规范几何量技术规范(GPS)长度标准量块长度标准量块 主要技术参数主要技术参数 量块长度量块长度 l 量块中心长度量块中心长度 lc 量块标称长度量块标称长度 ln 任意点的量块长度相对于标任意点的量块长度相对于标称长度的偏差称长度的偏差 e 量块长度变动量量块长度变动量 V 平面度误差平面度误差 fd 研合性研合性2023/1/1931第第2章章 技术测量基础技术测量基础 它它有有两两个个测测量量面面和和四四个个非非测测量量面面。两两相相互互平平行行的的测测量量面面之之间间的的距距离离为为量量块块的的工工作作长长度度，称称为为标标称称长长度

21、度(量量块块上上标标出出的的长长度度)。从从量量块块一一个个测测量量面面上上任任意意点点到到与与这这个个量量块块另另一一个个测测量量面面相相研研合合的的面面的的垂垂直直距距离离称称为为量量块块长长度度Li。从从量量块块一一个个测测量量面面中中心心点点到到与与这这个个量量块另一个测量面相研合的面的垂直距离称为量块的块另一个测量面相研合的面的垂直距离称为量块的中心长度中心长度。L4L3L2L量块量块L1平晶平晶 主要技术参数主要技术参数2023/1/1932第第2章章 技术测量基础技术测量基础 可研合性和成套性可研合性和成套性 量块表面之间因分子力的作用可相互粘合在一起，称为可研量块表面之间因分子

22、力的作用可相互粘合在一起，称为可研合性。因此，量块通常成套制造、使用，根据需要可从其中选取合性。因此，量块通常成套制造、使用，根据需要可从其中选取若干量块，研合在一起后即可组合成各种不同的基准长度。若干量块，研合在一起后即可组合成各种不同的基准长度。2023/1/1933第第2章章 技术测量基础技术测量基础国国家家标标准准推推荐荐的的成成套套量量块块的的组组合合尺尺寸寸2023/1/1934第第2章章 技术测量基础技术测量基础 量块的精度量块的精度 量块按制造时所允许的量块按制造时所允许的长度极限偏差长度极限偏差和和长度变动量长度变动量分为分为5级：级：K、0、1、2、3 量块的精度有量块的精

23、度有“级级”和和“等等”两种。两种。高高 低低 按制造精度分按制造精度分“级级”长度极限偏差长度极限偏差反映制造时量块长度的准确性反映制造时量块长度的准确性长度变动量长度变动量反映两测量面的平行性，影响可研合性反映两测量面的平行性，影响可研合性 若按若按“级级”使用量块，则应以标称长度作为其工作尺寸，使用量块，则应以标称长度作为其工作尺寸，同时应将该尺寸制造时的长度极限偏差作为该尺寸的误差。同时应将该尺寸制造时的长度极限偏差作为该尺寸的误差。2023/1/1935第第2章章 技术测量基础技术测量基础各级量块的长度极限偏差和长度变动量允许值各级量块的长度极限偏差和长度变动量允许值摘自摘自 几何量

24、技术规范几何量技术规范(GPS)长度标准量块长度标准量块 GB/T6093-20012023/1/1936第第2章章 技术测量基础技术测量基础 量块按量块按“级级”制造出来后，为充分体现其作为长度基准制造出来后，为充分体现其作为长度基准的精度，可对其长度再进行测量，根据的精度，可对其长度再进行测量，根据长度测量不确定度长度测量不确定度和和长度变动量长度变动量分为分为5“等等”：1、2、3、4、5高高 低低 按检定测量精度分按检定测量精度分“等等”长度测量不确定度长度测量不确定度反映量块长度的实测准确性反映量块长度的实测准确性长度变动量长度变动量反映两测量面的平行性，影响可研合性反映两测量面的平

25、行性，影响可研合性 量块检定测量成量块检定测量成“等等”后使用时，应以测量后的实际中后使用时，应以测量后的实际中心长度作为其工作尺寸，同时应将检定测量时的测量极限误心长度作为其工作尺寸，同时应将检定测量时的测量极限误差作为该尺寸的误差。差作为该尺寸的误差。2023/1/1937第第2章章 技术测量基础技术测量基础2023/1/1938第第2章章 技术测量基础技术测量基础 量块的组合量块的组合一般来说，按一般来说，按“等等”使用量块比按使用量块比按“级级”使用精度高。使用精度高。例：用例：用91块一套的量块组合块一套的量块组合37.867mm的量块组。的量块组。3 7.8 6 7 1.0 0 7

26、 (第第1块块)3 6.8 6 1.3 6 (第第2块块)3 5.5 5.5 (第第3块块)3 0 (第第4块块)为减小累积误差，应选用最少的块数组合量块组。为减小累积误差，应选用最少的块数组合量块组。2023/1/1939第第2章章 技术测量基础技术测量基础 量块使用的注意事项量块使用的注意事项1.量块必须在使用有效期内，否则应及时送专业部门检定。量块必须在使用有效期内，否则应及时送专业部门检定。2.使使用用环环境境良良好好，防防止止各各种种腐腐蚀蚀性性物物质质及及灰灰尘尘对对测测量量面面的的损损伤伤，影影响响其粘合性。其粘合性。3.分清量块的分清量块的“级级”与与“等等”，注意使用规则。，

27、注意使用规则。4.所所选选量量块块应应用用航航空空汽汽油油清清洗洗、洁洁净净软软布布擦擦干干，待待量量块块温温度度与与环环境境温温度相同后方可使用。度相同后方可使用。5.轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等情况的发生。轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等情况的发生。6.不不得得用用手手直直接接接接触触量量块块，以以免免造造成成汗汗液液对对量量块块的的腐腐蚀蚀及及手手温温对对测测量量精确度的影响。精确度的影响。7.使使用用完完毕毕，应应用用航航空空汽汽油油清清洗洗所所用用量量块块，并并擦擦干干后后涂涂上上防防锈锈脂脂存存于于干燥处。干燥处。2023/1/1940第第2章章 技术测量基础技术测量基础 角度

28、基准角度基准多面棱体多面棱体精度：精度：0.51角度块规角度块规精度：精度：3、10、30精密测角仪精密测角仪分辨率分辨率0.01 多齿分度盘多齿分度盘精度：精度：0.1 简要介绍多面棱体和角度块规2023/1/1941第第2章章 技术测量基础技术测量基础n金金属属多多面面棱棱体体是是一一种种高高精精度度标标准准器器具具，它它主主要要用用于于检检定定光光学学分分度度头头、分分度度台台、测测角角仪仪等等圆圆分分度度仪仪器器的的分分度度误误差差，在在高高精精度度的的机机械械加加工工或或测测量量中中也也可可以以作作为为角角度度的的定定位位基基准准。它它分分为为偶偶数数面面和和奇奇数数面面两两种种，前

29、前者者的的工工作作角角为为整整度度数数，他他用用于于检检定定圆圆分分度度器器具具轴轴系系的的大大周周期期误误差差，还还可可以以进进行行对对径径测测量量，而而后后者者的的工工件件角角为为非非整整度度数数，它它可可综综合合检检定定圆圆分分度度器器具具轴轴系系的的大大周周期期误误差差和和测测微微器器的的小小周周期期误误差差，能能较较正正确确地地确确定定圆圆分分度度器器具具的的不不确确定度。定度。n测量面数一般量面数一般为8、12、24和和36等，等，最多可达最多可达72面。面。2023/1/1942第第2章章 技术测量基础技术测量基础 角角度度块规能能在在两两个个具具有有研研合合性性的的平平面面间形

30、形成成准准确确角角度度的的量量规。利利用用角角度度量量块附附件件把把不不同同角角度度的的量量块组成成需需要要的的角角度度，常常用用于于检定定角角度度样板板和和万万能能角角度度尺尺等等，也也可可用用于于直直接接测量量工工件件的的角角度度。图为两两种种角角度度量量块：在在1079间有有一一个个测量量角角的的称称为型型角角度度量量块；在在80100间有有4个个测量量角角的的称称为型型角角度度量量块。角角度度块规成成套套供供应，分分0级、1级、2级3种种精精度度，其其测量量角角的的允允许偏偏差分差分别为3、10和和30。角度角度块规是一种角度是一种角度计量基准，量基准，适用于万能角度尺和角度适用于万能

31、角度尺和角度样板的板的检定。定。2023/1/1943第第2章章 技术测量基础技术测量基础2.3 测量方法测量方法Method of Measurement 广广义义的的测测量量方方法法指指的的是是测测量量原原理理、测测量量器器具具和和测测量量条条件件(环环境境和和操操作作者者等等)的的总总和和。一一般般意意义义的的测测量量方方法法通通常常是是指指被被测量与标准量测量与标准量比较比较的方法。的方法。本本节节主主要要介介绍绍一一般般意意义义的的测测量量方方法法的的分分类类以以及及测测量量器器具具的相关知识。的相关知识。2023/1/1944第第2章章 技术测量基础技术测量基础 测量方法及其分类测

32、量方法及其分类 按测量时读数是否为被测量的全值分按测量时读数是否为被测量的全值分 绝对测量绝对测量(absolute measurement)被测量值直接由量具或量具被测量值直接由量具或量具刻度尺上示数表示。刻度尺上示数表示。全值全值2023/1/1945第第2章章 技术测量基础技术测量基础 相相对对(比比较较、微微差差)测测量量(relative measurement)由由量量具具或或量量仪仪上上读读出的是被测量值相对于标准量值的值。出的是被测量值相对于标准量值的值。相对于标准量的偏差值相对于标准量的偏差值一般来说，相对测量比绝对测量精度高，但设备、过程复杂。一般来说，相对测量比绝对测量精

33、度高，但设备、过程复杂。2023/1/1946第第2章章 技术测量基础技术测量基础 按直接测量的量是否为最终欲得到的量分按直接测量的量是否为最终欲得到的量分 直接测量直接测量是是 间接测量间接测量直接测量与欲得到的量有函数关系的量，直接测量与欲得到的量有函数关系的量，然后通过函数计算间接得到欲得到的量。然后通过函数计算间接得到欲得到的量。2023/1/1947第第2章章 技术测量基础技术测量基础 按测头与被测表面有无机械接触分按测头与被测表面有无机械接触分 接触测量接触测量仪器的测量头与测量零件表面接触，并有仪器的测量头与测量零件表面接触，并有机械作用力存在。机械作用力存在。非接触测量非接触测

34、量仪器的测量头与被测量零件表面不接触，仪器的测量头与被测量零件表面不接触，没有机械作用力存在。没有机械作用力存在。被测表面被测表面杠杆测头轴线杠杆测头轴线测量线测量线2023/1/1948第第2章章 技术测量基础技术测量基础 按一次测量所检测的被测量多少分按一次测量所检测的被测量多少分 单项测量单项测量:分别测量零件的各个参数。分别测量零件的各个参数。综合测量综合测量:同时测量零件上的几个有关参数，从而综合评定零同时测量零件上的几个有关参数，从而综合评定零件是否合格。件是否合格。按测量在工艺过程中的作用分按测量在工艺过程中的作用分 被被动动测测量量:加加工工完完毕毕进进行行测测量量，以以确确定

35、定工工件件的的有有关关参参考考值值，主主要用于验收中。要用于验收中。主主动动测测量量:机机床床或或其其他他设设备备加加工工过过程程中中的的一一种种自自动动测测量量，也也称称在线测量。在线测量。按被测量的状态是否随时间变化分按被测量的状态是否随时间变化分 静态测量静态测量:测量时，被测表面与测量头是相对静止的。测量时，被测表面与测量头是相对静止的。动动 态态 测测 量量:测测 量量 时时，被被 测测 表表 面面 与与 测测 量量 头头 有有 相相 对对 运运 动动，它能反映被测参数的变化过程。它能反映被测参数的变化过程。2023/1/1949第第2章章 技术测量基础技术测量基础按测量中测量因素是

36、否变化分类按测量中测量因素是否变化分类 等等精精度度测测量量：在在测测量量过过程程中中，决决定定测测量量精精度度的的全全部部因因素素或或条条件件不不变变。例例如如，由由同同一一个个人人，用用同同一一台台仪仪器器，在在同同样样的的环环境境中中，以以同同样样方方法法，同同样样仔仔细细地地测测量量同同一一个个量量。在在一一般般情情况况下下，为为了了简简化化测测量量结结果果的的处处理理，大大都都采采用用等等精精度度测测量量。实实际际上上，绝绝对对的的等精度测量是做不到的。等精度测量是做不到的。不不等等精精度度测测量量：在在测测量量过过程程中中，决决定定测测量量精精度度的的全全部部因因素素或或条条件件可

37、可能能完完全全改改变变或或部部分分改改变变。由由于于不不等等精精度度测测量量的的数数据据处处理理比较麻烦，因此一般用于重要的科研实验中的高精度测量。比较麻烦，因此一般用于重要的科研实验中的高精度测量。2023/1/1950第第2章章 技术测量基础技术测量基础 检测中应遵循的重要原则检测中应遵循的重要原则 为为了了获获得得正正确确可可靠靠的的测测量量结结果果，在在测测量量过过程程中中，要要注注意意应应用用并并遵遵守守有有关关测测量量原原则则，而而阿阿贝贝原原则则、基基准准统统一一原原则则、最最短短测测量量链链原原则、最小变形原则和封闭原则是其中比较重要的原则。则、最小变形原则和封闭原则是其中比较

38、重要的原则。(1)阿阿贝贝原原则则 要要求求在在测测量量过过程程中中被被测测长长度度与与基基准准长长度度应应安安置置在在同同一一直直线线上上的的原原则则，如如图图，若若被被测测长长度度与与基基准准长长度度并并排排放放置置，在在测测量量比比较较过过程程中中由由于于制制造造误误差差的的存存在在，移移动动方方向向的的偏偏移移，两两长长度度之之间间出出现现夹夹角角而而产产生生较较大的误差。大的误差。2023/1/1951第第2章章 技术测量基础技术测量基础 检测中应遵循的重要原则检测中应遵循的重要原则 (2)最最短短测测量量链链原原则则 由由测测量量信信号号从从输输入入到到输输出出量量值值通通道道的的

39、各各个个环环节节所所构构成成的的测测量量链链，其其环环节节越越多多测测量量误误差差越越大大。因因此此，应应尽尽可可能能减减少少测测量量链链的的环环节节数数，以以保保证证测测量量精精度度。间间接接测测量量比比直直接接测测量量组组成成的的环环节节要要多多、测测量量链链要要长长、测测量量误误差差要要大大。因因此此，只只有有在在不不可可能能采采用用直直接接测测量量，或或直直接接测测量量的的精精度度不不能能保保证证时时,才才采用间接测量。采用间接测量。以以最最少少数数目目的的量量块块组组成成所所需需尺尺寸寸的的量量块块组组，就就是是最最短短测测量量链链原则的一种实际应用。原则的一种实际应用。2023/1

40、/1952第第2章章 技术测量基础技术测量基础 检测中应遵循的重要原则检测中应遵循的重要原则 (3)最最小小变变形形原原则则 测测量量器器具具与与被被测测零零件件都都会会因因实实际际温温度度偏偏离离标标准准温温度度和和受受力力(重重力力和和测测量量力力)而而发发生生变变形形，形形成成测测量量误误差。差。(4)基基准准统统一一原原则则 测测量量基基准准要要与与加加工工基基准准和和使使用用基基准准统统一一。即即工工序序测测量量应应以以工工艺艺基基准准作作为为测测量量基基准准，终终结结测测量量应应以以设设计计基准作为测量基准。基准作为测量基准。2023/1/1953第第2章章 技术测量基础技术测量基

41、础 测测(计计)量器具及其分类量器具及其分类 测量器具测量器具可单独地或与其他测量器具一起，用以确定可单独地或与其他测量器具一起，用以确定几何量值的器具。几何量值的器具。按测量对象的几何特征分按测量对象的几何特征分 长度测量器具长度测量器具 角度测量器具角度测量器具 坐标测量机坐标测量机 形状和位置误差测量器具形状和位置误差测量器具 表面质量表面质量(结构结构)测量器具测量器具 齿轮测量器具齿轮测量器具 螺纹测量器具螺纹测量器具 2023/1/1954第第2章章 技术测量基础技术测量基础 按测量器具的结构特征分按测量器具的结构特征分 实物量具实物量具(简称量具简称量具)以固定形态复现或提供给定

42、量的一个或多个已知量值的器具。以固定形态复现或提供给定量的一个或多个已知量值的器具。单值量具单值量具多值量具多值量具2023/1/1955第第2章章 技术测量基础技术测量基础 测量仪器测量仪器(简称量仪简称量仪)将被测量值转换成直接观察的示值或等效信息的测量器将被测量值转换成直接观察的示值或等效信息的测量器具。具。按工作原理，测量仪器大致可分为：按工作原理，测量仪器大致可分为：机械量仪机械量仪 光学量仪光学量仪 电动量仪电动量仪 气动量仪气动量仪2023/1/1956第第2章章 技术测量基础技术测量基础 测量装置测量装置 由测量器具和辅助装置组成，用于完成特定测量的整体。由测量器具和辅助装置组

43、成，用于完成特定测量的整体。2023/1/1957第第2章章 技术测量基础技术测量基础 测测(计计)量器具的特性指标量器具的特性指标 标称值标称值 标在测量器具上用以标明其特性或指导使用的量值。标在测量器具上用以标明其特性或指导使用的量值。螺纹量规螺纹量规光滑极限量规光滑极限量规2023/1/1958第第2章章 技术测量基础技术测量基础 示值示值 由测量器具所指示的被测量值。由测量器具所指示的被测量值。12.5 标尺间距标尺间距(a)沿标尺长度方向测得的任意两相邻标尺沿标尺长度方向测得的任意两相邻标尺标记间的距离。标记间的距离。分度值分度值(i)标尺分度所代表的被测量值。标尺分度所代表的被测量

44、值。示值范围示值范围 测量器具所能显示的被测几何量起始值测量器具所能显示的被测几何量起始值到终止值的范围。到终止值的范围。测量范围测量范围 测量器具在允许的误差限内所能测出的测量器具在允许的误差限内所能测出的被测几何量下限值到上限值的范围。被测几何量下限值到上限值的范围。2023/1/1959第第2章章 技术测量基础技术测量基础示值范围与测量范围示值范围与测量范围2023/1/1960第第2章章 技术测量基础技术测量基础 示值误差示值误差 测量器具的示值与被测量的测量器具的示值与被测量的(约定约定)真值的代数差。真值的代数差。修正值修正值 为消除或减少系统误差，用代为消除或减少系统误差，用代数

45、法加到测量结果上的数值。数法加到测量结果上的数值。其他：灵敏度、重复性、稳定性、测量力其他：灵敏度、重复性、稳定性、测量力 在被测对象不做任何变动的情况下，对同一被测量进行多次重复读数，在被测对象不做任何变动的情况下，对同一被测量进行多次重复读数，测量器具示值变化的特性。测量器具示值变化的特性。示值变动性示值变动性 不确定度不确定度 由于测量误差的存在，被测量值不能准确获得。这种偏离又是不确定由于测量误差的存在，被测量值不能准确获得。这种偏离又是不确定的。表达测得值对真值偏离程度的量化参数，即为不确定度。的。表达测得值对真值偏离程度的量化参数，即为不确定度。2023/1/1961第第2章章 技

46、术测量基础技术测量基础 测量误差及其表示法测量误差及其表示法2.4 测量误差测量误差Error of Measurement 被测量的测得值被测量的测得值 x 与被测量的真值与被测量的真值 x0 之代数差称为测量之代数差称为测量误差误差(简称误差简称误差)。测量误差是代数值，即可为正、负、零。测量误差是代数值，即可为正、负、零。被测量的真值是不可知的，因此在处理测量误差时，被测量的真值是不可知的，因此在处理测量误差时，经常用约定真值代替真值。经常用约定真值代替真值。测量误差的绝对值越小测量精度越高，反之亦反。测量误差的绝对值越小测量精度越高，反之亦反。2023/1/1962第第2章章 技术测量

47、基础技术测量基础 测量误差有两种表示方法：测量误差有两种表示方法：绝对误差绝对误差同前面的定义同前面的定义 相对误差相对误差绝对误差与真值之比的百分数绝对误差与真值之比的百分数(一般一般 取绝对值取绝对值)，即，即 相对误差常用于比较测量不同大小的被测量时的测量精相对误差常用于比较测量不同大小的被测量时的测量精度，例如：度，例如：由于由于 ，因此后者的测量精度高。，因此后者的测量精度高。2023/1/1963第第2章章 技术测量基础技术测量基础 测量误差的来源测量误差的来源 测量器具误差测量器具误差 基准件基准件(线纹尺、度盘、量块等线纹尺、度盘、量块等)误差误差 原理误差原理误差(阿贝误差等

48、阿贝误差等)仪器零部件的制造、装配、调整误差仪器零部件的制造、装配、调整误差 测量方法误差测量方法误差 安装、定位误差安装、定位误差 瞄准时的对准误差瞄准时的对准误差 测力引起的误差测力引起的误差 环境误差环境误差 温度温度(测量标准温度为测量标准温度为20)湿度湿度 压力等压力等 人员误差人员误差 瞄准误差瞄准误差 读数、估读误差等读数、估读误差等2023/1/1964第第2章章 技术测量基础技术测量基础 测量误差的分类及各类误差的处理原则测量误差的分类及各类误差的处理原则 按误差性质可分为按误差性质可分为系统误差系统误差、随机误差随机误差和和粗大误差粗大误差三类。三类。系统误差系统误差 系

49、统误差是指在一定测量条件下，多次测量同一量值时，系统误差是指在一定测量条件下，多次测量同一量值时，大小和符号大小和符号均保持不变均保持不变、或者、或者大小和符号按某一规律变化大小和符号按某一规律变化的测量误差。的测量误差。定值系统误差定值系统误差大小和符号均保持不变大小和符号均保持不变变值系统误差变值系统误差大小和符号按某一规律变化大小和符号按某一规律变化已定系统误差已定系统误差大小和符号或变化规律已知大小和符号或变化规律已知未定系统误差未定系统误差大小和符号或变化规律未知大小和符号或变化规律未知根据变化根据变化规律分为规律分为根据掌握根据掌握程度分为程度分为处理原则：处理原则：对已定系统误差

50、，确定出符号和大小或变化规律后进对已定系统误差，确定出符号和大小或变化规律后进行修正；对未定系统误差，估计出其范围后按随机误差处理。行修正；对未定系统误差，估计出其范围后按随机误差处理。2023/1/1965第第2章章 技术测量基础技术测量基础 随机误差随机误差 随随机机误误差差是是指指在在相相同同测测量量条条件件下下，多多次次测测量量同同一一量量值值时时，大大小小和和符符号号均以不可预测的方式变化均以不可预测的方式变化的测量误差。的测量误差。注注意意：尽尽管管任任一一次次测测量量的的随随机机误误差差的的大大小小和和符符号号无无规规律律，但但多多次次测测量量的随机误差整体分布一般都符合某种概率