1、第二章 測量技術(shù)基礎(chǔ),本章內(nèi)容,2.1 概述,1,2,3,2.6 計(jì)量器具的選擇,4,1,2,3,4,5,6,2.5 等精度測量列的數(shù)據(jù)處理,2.4 測量誤差及數(shù)據(jù)處理,2.3 計(jì)量器具和測量方法,2.2 基準(zhǔn)與量值的傳遞,2.1 概述,測量就是把被測量與復(fù)現(xiàn)計(jì)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，從而確定被測量量值的過程。在測量中假設(shè)L為被測量值，E為采用的計(jì)量單位，那么，它們的比值為： q=L/E 但請注意：測量結(jié)果與真值之間總是存在著差異，因此，任何測量過程不可避免地會出現(xiàn)測量誤差。,為了保證工業(yè)生產(chǎn)中長度測量的精度，首先要建立國際統(tǒng)一、穩(wěn)定可靠的長度基準(zhǔn)。作為長度基準(zhǔn)米的定義為平面電磁波在真空中12

2、99792458s時(shí)間內(nèi)所經(jīng)過的距離。 量值傳遞：在實(shí)際工作中使用線紋尺和量塊作為兩種實(shí)體基準(zhǔn)，并用光波波長傳遞到基準(zhǔn)線紋尺和一等量塊，然后，再由它們逐次傳遞到工件，以保證量值準(zhǔn)確一致。,量塊是沒有刻度的平面平行端面量具，用特殊合金鋼制成，其線脹系數(shù)小，不易變形，且耐磨性好。量塊的形狀有長方體和圓柱體兩種，常用的是長方體。,圖22 量塊,量塊,量塊長度是指量塊上測量面的任意二點(diǎn)到與下測量面相研合輔助體(如平晶)表面間的垂直距離，量塊的中心長度是指量塊測量面上中心點(diǎn)的量塊長度，即右圖中的L0。量塊上標(biāo)出的尺寸為名義上的中心長度，稱名義尺寸。,按GB609385的規(guī)定，量塊按制造精度分為6級，即0

3、0，0，1，2，3和K級。分級的主要依據(jù)是量塊長度極限偏差、量塊長度變動(dòng)允許值、測量面的平面度、量塊的研合性及測量面的表面粗糙度等。 量塊按檢定精度分為六等，即1，2，3，4，5，6等，其中，1等量塊精度最高，6等精度最低。分等的主要依據(jù)是量塊中心長度測量的極限誤差和平面平行性極限偏差。,量塊的測量面極為光滑平整而具有可研合的特性。利用這一特性，可以在一定的尺寸范圍內(nèi)，將不同尺寸的量塊組合成所需要的各種尺寸。 量塊是按成套生產(chǎn)的，根據(jù)GB609385規(guī)定，量塊共有17種套別。其每套數(shù)目分別為91，83，46，38，10，8，6，5等。組合量塊時(shí)，為減少量塊的組合誤差，應(yīng)盡力減少量塊的數(shù)目，一般

4、不超過四塊。,例如，從83塊中選取36.375mm的量塊組的過程如圖所示。,2.3 計(jì)量器具和測量方法,2.3.1 計(jì)量器具和測量方法的分類 1. 計(jì)量器具分類 按用途、特點(diǎn)，可分為標(biāo)準(zhǔn)量具、極限量規(guī)、檢驗(yàn)夾具以及計(jì)量儀器等四類： 1)標(biāo)準(zhǔn)量具 2)極限量規(guī) 3)檢驗(yàn)夾具 4)計(jì)量儀器,根據(jù)構(gòu)造上的特點(diǎn)，計(jì)量儀器還可分為以下幾種： （1）游標(biāo)式量儀(游標(biāo)卡尺、游標(biāo)高度尺及游標(biāo)量角器等)。 （2）微動(dòng)螺旋副式量儀(外徑千分尺、內(nèi)徑千分 尺等)。 （3）機(jī)械式量儀(百分表、干分表、杠桿比較儀、扭簧比較儀等)。 （4）光學(xué)機(jī)械式量儀(光學(xué)計(jì)、測分儀，投影儀、干涉儀等)。 （5）氣動(dòng)式量儀(壓力式、流

5、量計(jì)式等) （6）電動(dòng)式量儀(電接觸式、電感式、電容式等)。,2測量方法的分類 1)直接測量 2)絕對測量 3)相對測量 4)間接測量 5)綜合測量 6)單項(xiàng)測量 7)接觸測量 8)不接觸測量 9)被動(dòng)測量 10)主動(dòng)測量 11)靜態(tài)測量,2.3.2 計(jì)量器具與測量方法的常用術(shù)語 1.標(biāo)尺間距 2.標(biāo)尺分度值 3.標(biāo)尺范圍 4.量程 5.測量范圍 6.靈敏度 7.穩(wěn)定度 8.鑒別力閾 9.分辨力 10.可靠性 11.測量力 12.量具的標(biāo)稱值 13.計(jì)量器具的示值 14.量值的示值誤差 15.計(jì)量儀器的示值誤差 16.儀器不確定度 17.允許誤差,2.4.1 測量誤差的基本概念 測量誤差是指測

6、量結(jié)果和被測量的真值之差，即 =lL 式中 測量誤差； L被測量的真值； l 測量結(jié)果。 上式表達(dá)的測量誤差也稱為絕對誤差，可用來評定大小相同的被測幾何量的測量精確度。 若對大小不同的同類量進(jìn)行比較，要比較其精確度的高低，就要采用測量相對誤差，即 式中，f為相對誤差。 相對誤差是無量綱的數(shù)值，通常用百分?jǐn)?shù)()表示。,2.4 測量誤差和數(shù)據(jù)處理,2.4.2 測量誤差的來源 產(chǎn)生測量誤差的原因很多，主要有以下幾種： 1.計(jì)量器具誤差 計(jì)量器具誤差是指與計(jì)量器具本身的設(shè)計(jì)、制造和使用過程有關(guān)的各項(xiàng)誤差。 2標(biāo)準(zhǔn)器誤差 標(biāo)準(zhǔn)器誤差是指作為標(biāo)準(zhǔn)量的標(biāo)準(zhǔn)器本身存在的誤差 3方法誤差 方法誤差是指測量方法不

7、完善(包括計(jì)算公式不精確、測量方法不當(dāng)、工件安裝不合理)所產(chǎn)生的誤差。 4環(huán)境誤差 環(huán)境誤差是指測量時(shí)的環(huán)境條件不符合標(biāo)準(zhǔn)條件所引起的誤差。 5人為誤差,2.4.3 測量誤差的分類和特性 根據(jù)誤差出現(xiàn)的規(guī)律，可以將誤差分成系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差三種基本類型。 1.系統(tǒng)誤差 系統(tǒng)誤差是指在同一條件下多次測量同一幾何量時(shí)，誤差的大小和符號均不變，或按一定規(guī)律變化的測量誤差。前者稱為定值系統(tǒng)誤差，后者稱為變值系統(tǒng)誤差。,2.隨機(jī)誤差 指在相同條件下，多次測量同一量值時(shí)絕對值和符號以不可預(yù)定的方式變化的誤差。所謂隨機(jī)，是指它在單次測量中，誤差出現(xiàn)是無規(guī)律可循的。但若進(jìn)行多次重復(fù)測量時(shí)，誤差服從統(tǒng)

8、計(jì)規(guī)律，因此，常用概率論和統(tǒng)計(jì)原理對它進(jìn)行處理。隨機(jī)誤差主要是由諸如環(huán)境變化、儀器中油膜的變化以及對線、讀數(shù)不一致等隨機(jī)因素引起的誤差。,3.粗大誤差 粗大誤差是指超出在規(guī)定條件下預(yù)計(jì)的測量誤差，即明顯歪曲了測量結(jié)果的誤差。造成粗大誤差，有主觀上的原因，如讀數(shù)不正確、操作不正確；也有客觀上的原因，如外界突然振動(dòng)。在分析測量誤差和處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)設(shè)法剔除粗大誤差。 需要說明，系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差不是絕對的，在一定條件下，可以相互轉(zhuǎn)化。例如，使用量塊時(shí)，若沒有檢定出量塊的尺寸偏差，而按名義尺寸使用，則量塊的制造誤差屬于隨機(jī)誤差；如果量塊已檢定，按檢定所得的中心長度來使用，那么，量塊的制造誤差就屬于系統(tǒng)誤

9、差。,2.4.4 測量精度 1.精密度 表示測量結(jié)果中隨機(jī)分散的特性，是指在多次測量中所得的數(shù)值重復(fù)一致的程度。它說明在一個(gè)測量過程中，在同一條件下進(jìn)行重復(fù)測量時(shí)，所得結(jié)果彼此之間符合到什么程度。 2.正確度 表示測量結(jié)果中其系統(tǒng)誤差大小的程度。其理論上可用修正值來消除。 3.精確度(或準(zhǔn)確度) 是指測量的精密和正確程度的綜合反映。說明測量結(jié)果與真值的一致程度。,一般，精密度高正確度不一定高。但精確度高的則精密度和正確度都高。以射擊為例： (a)表示系統(tǒng)誤差小而隨機(jī)誤差大，即正確度高而精密度低； (b)表示系統(tǒng)誤差大而隨機(jī)誤差小，正確度低而精密度高； (c)表示系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都小，即精確度

10、高。 (a)正確度高 (b)精密度高 (c)精確度高,2.6 計(jì)量器具的選擇,2.6.1 計(jì)量器具的選擇原則 1.根據(jù)被測工件的部位、外形及尺寸選擇計(jì)量器具，使所選擇的計(jì)量器具的測量范圍能滿足工件的要求。 2.根據(jù)被測工件的公差選擇計(jì)量器具。考慮到計(jì)量器具的誤差將會帶人工件的測量結(jié)果中，因此選擇的計(jì)量器具所允許的極限誤差應(yīng)當(dāng)小。但計(jì)量器具的極限誤差愈小，其價(jià)格就愈高，對使用時(shí)的環(huán)境條件和操作者的要求也愈高。 因此，選擇計(jì)量器具時(shí)，應(yīng)將技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)一考慮。,通常計(jì)量器具的選擇可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。對于沒有標(biāo)準(zhǔn)的其他工件檢測用的計(jì)量器具，應(yīng)使所選用的計(jì)量器具的極限誤差約占被測工件的11013，其中，對低精度的工件采用110，對高精度的工件采用13甚至12。,2.6.2 光滑極限量規(guī) 用量規(guī)檢驗(yàn)只能判斷工件被檢部位是否在公差范圍內(nèi)，以確定該工件是否合格，但不能確定其實(shí)際參數(shù)的具體數(shù)值。這種方法簡便、迅速、可保證互換性。 1.量規(guī)的種類 檢驗(yàn)孔用的量規(guī)叫塞規(guī)；檢驗(yàn)軸用的量規(guī)叫卡規(guī)。量規(guī)通常成對使用，通規(guī)控制作用尺寸，止規(guī)控制實(shí)際尺寸。當(dāng)檢驗(yàn)時(shí)，如果通規(guī)能通過，止規(guī)不能通過，即可確定該檢驗(yàn)工件為合格品；反之，為不合格品。