测量基础知识和操作培训

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1、-龚俊庆,测量基础知识和操作,一、测量误差与测量不确定度,二、测量的基本原则和特性,主要内容,三、测量的五大原则,四、测量方法的选择,五、量具的正确使用,六、长度检测、角度检测、轴径测量、轴孔测量、表面粗造度测量及形位误差测量检测方法和有关注意事项,测量误差,1、测量误差的定义(JJF1011-2011 5.3) 测得的量值减去参考量值。,第一章 测量误差与测量不确定度,测量不确定度,1、测量不确定度的定义(JJF1059.1-2012) 根据所用到的信息，表征赋予被测量量值分散性的非负参数 2、测量不确定度的来源：环境、设备、人员、方法,第一章 测量误差与测量不确定度,测量误差与测量不确定度

2、的主要区别,第一章 测量误差与测量不确定度,如何测量如图所示工件？,、能不能测？ 需考虑工件特性（尺寸、精度、批量等）设备条件如何？测量环境、效率、成本 、怎样测？ 、测量结果如何？ 、测量结果应用,第二章 测量的基本原则和特性,几何量测量的五大原则,为了保证正确可靠的测量，人们在测量实践中总结出了五条基本原则，即： 阿贝原则 封闭原则 最小变形原则 最短测量链原则 基准统一原则 这些基本原则在拟定测量方法时应根据具体情况侧重选择，尽量遵守。,第二章 测量的基本原则和特性,待检尺,标准尺,第二章 测量的基本原则和特性,并联布线（不符合阿贝原则： 被测线与测量线相距时引起的测量误差约为： =St

3、an S 可见，测量误差与S、成正比， 与倾角成一次关系，习惯上称一次误差。,阿贝误差,并联测量,例 设 S=100mm, =0.0001rad 则得: =10um 这说明当不遵守阿贝原则测量时，由于工作台移动时直线度误差所引起的测量误差为一次大误差。,第二章 测量的基本原则和特性,串联布线 （符合阿贝原则）：,测量误差为： =L(1-cos) =2L(sin/2) 当很小时 : L/2 可见测量误差与L 成正比，因为与倾角成二次方关系，所以习惯上称二次误差。,串联测 量,例 设 L=1000mm, =0.0001rad ,则得: =0.005um 可见，当遵守阿贝原则测量时，即使测量时导轨的

4、直线度有误差， 所引起的测量误差为二次微小误差,也是完全可以忽略不计的。,第二章 测量的基本原则和特性,阿贝误差,阿贝原则的意义就在于它避免了因导轨有误差而引起测量的一 次大误差。 A.在量仪设计中，遵守阿贝原则可相应降低仪器导轨的精 度，而测量精度却比较高。 B.在测量中，遵守阿贝原则可提高测量精度。 当使用不符合阿贝原则的测量仪器时，应尽量减小测量一次大 误差，以提高仪器的使用精度。 以下哪些仪器是符合阿贝原则的？,第二章 测量的基本原则和特性,第二章 测量的基本原则和特性,换句话说： 将被测物与标准尺沿测量轴线成直线排列测量”。测量精度最高，测量误差仅为：=5um，这就是阿贝原则。如条件

5、许可，应尽可能遵循阿贝原则。比如千分尺、百分表的使用。 “将被测物与标准尺沿着测量轴线平行排列测量”，不符合阿贝原则，测量精度略差，测量误差为=10um，比如游标卡尺和高度尺的使用。,基本原则和,原则： 在测量中如能满足封闭条件，则圆周分度间隔误差的总和必然为零。 它由圆周分度的自然封闭特性得到。 应用-自测： 不需高一级的标准量就可实现本身的高精度测量。,第二章 测量的基本原则和特性,例 下面两种方形角尺垂直度误差测量方法。,(2)用自准直仪自测,(1)用直角尺比较,第二章 测量的基本原则和特性,第二章 测量的基本原则和特性,例：利用封闭原则测量四方体的四个角，相对于面的读数偏差分别为5、3

6、、-1、+1，求四个角的实测偏差。,答案：四个角的实际值为3、1、-3、-1,原则：为使测量结果准确可靠，在测量过程中应使各种原因引起的变形 为最小。 变形原因：接触变形、自重变形、热变形 减少变形的方法： 接触变形：根据接触体的材料和形状正确选择测量力、接触形式 和适当的测量方法。 测力：可依被测件的标准公差、材料来规定其大小。 接触形式：点接触、线接触、面接触。 测量方法：如用相对测量法或两次读数法，以减小或抵消变形的影响。,最小形变原则,第二章 测量的基本原则和特性,自重变形：大小与零件的支承方式和支承点位置有关。如一长形工件，若支承点为： l=0.2203L ,白塞尔点-杆的长度变化最

7、小；一般线纹尺测量时采用. l=0.2113L ,艾利点-杆的两端面平行度变化最小。 测大尺寸量块量时采用。 l= 0.2232L -杆的中间和两端变形（下降）量相等，杆的全长弯曲变形最小。测大尺寸的平面度、直线度时采用。 l =0.2386L -中间弯曲量为零。 换句话说：为了减少长形工件测量时的形变，架起工件二端支承点位置，平均为长形工件总长度的22%。 热变形：等温、避免局部受热,最小形变原则,第二章 测量的基本原则和特性,在精密测量中，从感受到被测量到指示装置显示出被测量，其中经过的转换链有：测量链、指示链、辅助链。在测量链各个环节不可避免地引入误差，环节越多，误差因素就越多。 为了保

8、证一定的测量精度，测量链应最短，这便是测量链最短原则。如: 在立式光学计中测量块的变动量. 在万能工具显微镜上用影像法测量小于半圆的圆弧半径 。,最短测量链原则,第二章 测量的基本原则和特性,设计基准、工艺基准、加工基准、装配基准与测量基准相一致，称为五基准统一原则。 在工艺设计和加工中力求达到与设计、装配基准相统一，测量时也是如此。在设计基准难以与工艺、加工基准相统一的条件下，测量基准首选与设计基准相统一。,基准统一原则,第二章 测量的基本原则和特性,基准统一原则,第二章 测量的基本原则和特性,测量方法,JJF1001-2011中给出的定义： 4.5、测量方法：对测量过程中使用的操作所给出的

9、逻辑性 安排的一般性描述。 广义的理解：完成测量任务所用的方法、量具或器具，及 测量条件（含标准器、接触方式、定位方法、环境条件 等）的总和。 对几何量的测量而言，则是根据被测参数的特点，如公差 值、大小、轻重、材质、数量等，并分析研究该参数与其 他参数的关系，最后确定对该参数如何进行测量的操作方 法。,第四章 测量方法的选择,测量方法,基本的测量方法 直接测量&间接测量 绝对测量&相对测量 接触测量&非接触测量 单项测量&综合测量 工序测量&终结测量 主动测量&被动测量 零位法 偏位法 替代法 累积法,第四章 测量方法的选择,测量方法,第四章 测量方法的选择,零位法：利用惠斯登电桥测量电阻（

10、或电容、电感）是这种方 法的一个典型例子 。天平、检流计等 偏位法：在测量过程中,用仪器表指针的位移(即偏差)来表示 被测量的测量方法。 累积法：把某些难以用常规仪器直接测量的物理量用累积的方 法，将小量变大量，不仅便于测量，而且还可以提高 测量准确度。如小样品的质量。,测量方法的正确选择,1、测量方法选择的基本原则： 在满足精度的前提下，选择最经济的方法。 2、选择计量器具准确度的方法： 选择计量器具准确度取决于测量方法的准确度系数K，K值一般取1/31/10。测量准确度较高、测量对象的公差值小，K值可等于或接近1/3；测量准确度较低、测量对象的公差值大，K值可以小一些，最小为1/10；一般

11、情况下取1/5。 K=/T =KT 式中：测量方法的极限误差； T被测对象的公差值。 按照国家标准 GB/T31772009产品几何技术规范(GPS)光滑工件尺寸的检验中规定选择计量器具。所选计量器具的测量不确定度u小于或等于测量不确定度的允许值u1。,第四章 测量方法的选择,（接上页）计量器具的测量不确定度允许值u1按测量不确定度与工件公差的比值分档，IT6IT11分为，三档，IT12IT18分为,两档，对应比值分别是1/10,1/6,1/4。计量器具的测量不确定度允许值u1约占测量不确定度的1/9。详见GB/T3199-2009产品几何技术规范(GPS)光滑工件尺寸的检验。 测量器具选择还

12、需根据工件外形、大小、重量、材料、刚性和表 面粗糙度等； 3、测量方法选择的经济原则： 测量时间短、效率高，测量器具简单、可靠、易维护、操作方便，测量人员少、技术要求低。,第四章 测量方法的选择,测量方法的正确选择,4、常用游标卡尺和千分尺精度（最大允许误差） 150机械（数显）游标卡尺精度0.02mm 300机械（数显）游标卡尺精度 0.04mm 500机械（数显）游标卡尺精度0.05mm 数显千分尺 精度 0.002mm 机械千分尺 精度 0.004mm 5、举例根据图纸工件公差值选择量具 例1、某圆棒的设计尺寸为200-0.025mm，如何选择计量器具？ 1/5*0.025=0.005

13、即只能选用千分尺测量工件外圆尺寸。 例2、某钣金件的设计尺寸为70 0.2mm，如何选择计量器具？ 1/5*0.2=0.04 即选用150卡尺测量工件尺寸。,第四章 测量方法的选择,其 它,1标准件的选择： 标准件的形状和大小应尽量与被测件一致； 其精度等级要比被测件高，满足(1/31/10)原则； 材料的性能稳定，耐磨性好，与工件近似或一致。,第四章 测量方法的选择,其 它,第四章 测量方法的选择,2、测量基面的选择： 测量时用作被测量值的起始所依据的面、线、点统称为测量基面； 选择测量基面时应遵守基面统一原则：即测量基面应和设计基面、 工艺基面、装配基面相一致。 辅助基面的选择：精度较高、

14、稳定性好；与各被测量之间关系密切。,其 它,3、定位基面的选择 常见两种情况：一是测量基面直接作为定位基面，另一种是测量 基面不能作定位基面。 在选择定位方法时，一般只需约束影响被测量轴线与标准量轴线 相对位置的自由度即可。定位基面处于正确位置，并在整个测量 过程中保持不变。 最典型的四种定位方法： 面定位：平面定位 外圆柱面定位（如V形体定位） 内圆柱面定位（如心轴定位）， 线定位：主要为顶尖定位。,第四章 测量方法的选择,其 它,4. 测量环境的选择（温度、湿度、震动等） 测量环境始终影响着测量，测量准确度要求越高，对测量环境的 要求也越高。 影响测量的主要环境因素有： 温度、湿度、腐蚀性

15、气体、振动和灰尘等; 其中温度对测量的影响最大,第四章 测量方法的选择,其 它,第四章 测量方法的选择,(1) 温度 标准温度： 我国规定以20为标准温度。我们现在所指的测量长度，一般都是在标准温度下的长度。 温度误差：由于测量条件的温度对标准温度有偏差，这样就引起测 量误差，也可叫做温度误差。其所以产生测量误差的原因是： 被测工件与计量器具的温度各不相同； 被测工件与计量器具的线膨胀系数不同。 温度误差的计算：,式中： L 被测长度 ； 2、t2分别为被测工件线膨胀系数和温度 1 、t1分别为计量器具线膨胀系数和温度;,其 它,第四章 测量方法的选择,例1:用相对法测量量块，已知标准量块和被检量块的温度分别 为21.8C和20.8C，量块的温度线膨胀系数为 =11.610-6/C，测得被检量块相对标准量块的偏差为0.33um，由检定证书知标准量块的长度为100.00025mm，求被检量块在20C时的长度L是多少？ 例2:在测长机上用绝对法测量一尺寸为L=8000.02mm的工 件。设测长机的机身材料为铸铁 (1=10.410-6/C)。 工件材料为钢（2=11.610-6/C），上午测量时的温度： 工件为22C，测长机为21 C；下午测