1、2.1 概述 2.2 計量器具與測量 2.3 測量誤差及數據處理,課題二 測量技術基礎,2.1 概述 2.1.1 測量技術的概念 1.測量 是指為確定被測量值而進行的一組操作過程，其實質是將被測的量L與具有計量單位的標準量E進行比較，從而確定比值q的過程，即q=L/E。 一個完整的測量過程應包括以下四個要素： （1）測量對象 本課程涉及的測量對象是幾何量，包括長度、角度、表面粗糙度、形狀和位置誤差等。 （2）測量單位 在機械制造中常用的單位為毫米(mm)。 （3）測量方法 指測量時所采用的測量原理、計量器具以及測量條件的總和。 （4）測量精確度 指測量結果與真值的一致程度。 為了實現測量的目的

2、，必須使用統一的標準量，采用一定的測量方法和運用適當的測量工具，而且要達到一定的測量精確度，以確保零件的互換性。,2.1 概述 2.1.1 測量技術的概念 2.檢驗 檢驗是指為確定被測量是否達到預期要求所進行的測量，從而判斷是否合格，不一定得出具體的量值。 檢驗與測量是相近似的一個概念，它的含義比測量更廣一些。例如，表明銹蝕的檢驗，金屬內部缺陷的檢驗等，在這些情況下，就不能用測量的概念。 對測量技術的基本要求是：保證測量精度，高的測量效率，低的測量成本。結合測量技術分析零件的加工工藝，積極采取措施，避免廢品的產生。,2.1.2 長度基準與尺寸傳遞 1.長度基準 為了進行長度的測量，必須建立統一

3、可靠的長度單位基準。目前世界各國所使用的長度單位有米制和英制兩種。,2.1.2 長度基準與尺寸傳遞 2.尺寸傳遞 為了保證量值統一，必須把長度基準的量值準確地傳遞到生產中應用的計量器具和工件上去。因此，必須建立一套從長度的最高基準到被測工件的嚴密而完整的長度尺寸傳遞系統。 在技術上，從國家基準譜線開始，長度量值分兩個平行的系統向下傳遞(見圖21)，一個是端面量具(量塊)系統，另一個是刻線量具(線紋尺)系統。其中以量塊為媒介的傳遞系統應用較廣。本節(jié)主要介紹了量塊的基本知識和使用方法。 以量塊為媒介的傳遞系統應用較廣。,2.1.2 長度基準與尺寸傳遞 2.尺寸量值傳遞系統,2.1.3 量塊的基本知

4、識 量塊是沒有刻度的平面平行端面量具，橫截面為矩形。量塊用來檢定和調整、校對計量器具，還可以用于測量工件精度劃線和調整設備等。 1.量塊的材料、形狀和尺寸 量塊是沒有刻度的平面平行端面量具，呈長方形六面體形狀，橫截面為矩形。量塊上有兩個平行的測量面，其表面光滑平整。兩個測量面間具有精確的尺寸。另外還有四個非測量面。量塊上標出的尺寸稱為量塊的標稱長度。標稱長度L10mm的量塊，截面尺寸為30mm9mm；標稱長度L10mm的量塊，截面尺寸為35mm9mm；標稱長度L5.5mm的量塊，尺寸值標記在測量面上；標稱長度L5.5mm的量塊，尺寸值標記在非工作面上。 從量塊一個測量面上任意一點 (距邊緣0.

5、5mm區(qū)域除外)到與此量塊另一個測量面相研合的面的垂直距離稱為量塊的長度Li，從量塊一個測量面上中心點到與此量塊另一個測量面相研合的面的垂直距離稱為量塊的中心長度L，量塊測量面上最大和最小長度之差稱為量塊的長度變動量。 量塊用特殊合金鋼制成，具有線脹系數小、不易變形、硬度高、耐磨性好、工作面粗糙度值小以及研合性好等特點。,2.1.3 量塊的基本知識 2.量塊的精度 根據不同的使用要求，量塊做成不同的精度等級。劃分量塊精度有兩種規(guī)定： 按“級”劃分和按“等”劃分。 國標GB60931985按制造精度將量塊分為00，0，1，2，3，k級共6級，精度依次降低。量塊按“級”使用時，是以量塊的標稱長度為

6、工作尺寸的，該尺寸包含了量塊的制造誤差，它們將被引入到測量結果中。但因不需要加修正值，故使用較方便。 國家計量局標準JJG1462003量塊檢定規(guī)程按檢定精度將量塊分為等，精度依次降低。量塊按“等”使用時，不再以標稱長度作為工作尺寸，而是用量塊經檢定后所給出的實測中心長度作為工作尺寸，該尺寸排除了量塊的制造誤差，僅包含檢定時較小的測量誤差。,2.1.3 量塊的基本知識 3.量塊的使用 為了能用較少的塊數組合成所需要的尺寸，量塊應按一定的尺寸系列成套生產供應。國家標準共規(guī)定了17種系列的成套量塊。 為了能用較少的塊數組合成所需要的尺寸，量塊應按一定的尺寸系列成套生產供應。,2.1.3 量塊的基本

7、知識 3.量塊的使用 量塊在使用時，常常用幾個量塊組合成所需要的尺寸，如圖（a）所示，一般不超過塊?？梢詮南コ叽绲淖钅┪粩甸_始，逐一選取。例如，使用83塊一套的量塊組，從中選取量塊組成33.625mm。查表1，可按如下步驟選擇量塊尺寸：,圖4-2 量塊的形狀及尺寸,量塊實物,陶瓷量塊實物,2.2 計量器具與測量方法 2.2.1 計量器具的分類 1.按用途分類 （1）標準計量器具 是指測量時體現標準量的測量器具。通常用來校對和調整其他計量器具，或作為標準量與被測量進行比較。 （2）通用計量器具 指通用性大、可用來測量某一范圍內各種尺寸（或其他幾何量），并能獲得具體讀數值的計量器具。 （3）專用

8、計量器具 是指用于專門測量某種或某個特定幾何量的計量器具。,2.按結構和工作原理分類 （1）機械式計量器具 是指通過機械結構實現對被測量的感應、傳遞和放大的計量器具。 （2）光學式計量器具 是指用光學方法實現對被測量的轉換和放大的計量器具。 （3）氣動式計量器具 是指靠壓縮空氣通過氣動系統的狀態(tài)（流量或壓力）變化來實現對被測量的轉換的計量器具。 （4）電動式計量器具 是指將被測量通過傳感器轉變?yōu)殡娏?，再經變換而獲得讀數的計量器具。 （5）光電式計量器具 是指利用光學方法放大或瞄準，通過光電組件再轉換為電量進行檢測，以實現幾何量的測量的計量器具。,2.2.2 計量器具的基本度量指標 度量指標是用

9、來說明計量器具的性能和功用的。 1.分度值（刻度值） 2.刻度間距 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,2.2.3 測量方法的分類 測量方法可以從不同角度進行各種不同的分類。 1. 直接測量和間接測量。 2. 絕對測量和相對測量。 3. 接觸測量和非接觸測量。 4. 單項測量和綜合測量。 5. 主動測量和被動測量。 6. 靜態(tài)測量和動態(tài)測量。 7. 等精度測量和不等精度測量。,2.3 測量誤差及數據處理 2.3.1 測量誤差的概念 在測量過程中，由于計量器具本身的誤差以及測量方法和測量條件的限制，任何一次測量

10、的測得值都不可能是被測幾何量的真值，兩者存在著差異。這種差異在數值上則表現為測量誤差。 測量誤差有下列兩種形式: 1.絕對誤差 2.相對誤差,2.3.2 測量誤差的來源 1.計量器具的誤差 計量器具的誤差是指計量器具本身所具有的誤差，包括計量器具的設計、制造和使用過程中的各項誤差。 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所引起的誤差。,2.3.3 測量誤差的種類和特性 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

11、號以不可預定的方式變化的誤差。 （1）隨機誤差的分布規(guī)律及其特性 對稱性 絕對值相等、符號相反的隨機誤差出現的概率相等。 單峰性 絕對值小的隨機誤差出現的概率比絕對值大的隨機誤差出現的概率大。 抵償性 在一定的測量條件下，多次重復進行測量，各次隨機誤差的代數和趨近于零。 有界性 在一定的測量條件下，隨機誤差的絕對值不會超出一定的界限。,（2）隨機誤差的評定指標 可用數學表達式表示 （3）隨機誤差的極限值 隨機誤差的極限值是指測量極限誤差，也就是測量誤差可能出現的極限值。 2.系統誤差 系統誤差是指在一定測量條件下，多次測量同一量時，誤差的大小和符號均保持不變或按一定規(guī)律變化的誤差。 （1）線性

12、變化的系統誤差 （2）周期性變化的系統誤差 （3）復雜變化的系統誤差 3.粗大誤差 粗大誤差是指明顯超出規(guī)定條件下預期的誤差,2.3.4 關于測量精度的幾個概念 測量精度是指被測量的測得值與其真值的接近程度。 1.精密度 表示測量結果隨機誤差影響的程度 2.正確度 表示測量結果受系統誤差影響的程度 3.準確度 表示測量結果受系統誤差和隨機誤差綜合影響的程度,圖4-7 精密度、正確度和準確度示意圖,2.3.5 測量結果的數據處理 對測量結果進行數據處理是為了找出被測量最可信的數值以及評定這一數值所包含的誤差。 1.測量列中隨機誤差的處理 隨機誤差的出現是不可避免和無法消除的。對測量結果進行處理。數據處理的步驟如下: （1）計算算術平均值 （2）計算殘差 （3）計算標準偏差 （4）計算測量列算