测量技术基础教学PPT

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1、第三章第三章 测测 量量 技技 术术 的基的基 础知础知识及光滑工件尺寸的检测识及光滑工件尺寸的检测内内 容容 提提 要要1.测量、检验和检定的概念；测量、检验和检定的概念；2.测量过程的四要素：测量对象、测量单位、测量方法测量过程的四要素：测量对象、测量单位、测量方法和测量精度；和测量精度；3.量块的量块的 “等等” 和和 “级级” ；4.计量器具的主要度量指标；计量器具的主要度量指标；5.产生测量误差的原因；产生测量误差的原因；6.系统误差的产生原因、发现和消除方法；系统误差的产生原因、发现和消除方法；7.随机误差的特性和处理方法；随机误差的特性和处理方法；8.粗大误差的评定准则和处理方法

2、；粗大误差的评定准则和处理方法；9.测量误差的合成方法和测量结果的表达式。测量误差的合成方法和测量结果的表达式。1第三章第三章 测测 量量 技技 术术 基基 础础第一节第一节 测量的基本概念测量的基本概念测量测量为确定被测量为确定被测量 x 数值大小的过程。数值大小的过程。用公式表示为用公式表示为2测量的四要素：测量的四要素：（1） 被测对象被测对象 x 几何参数几何参数（2）计量单位）计量单位 长度：长度：m ,mm； （3）测量方法）测量方法 测量时所采用的测量原理、测量时所采用的测量原理、计量器具和测量条件的综合。计量器具和测量条件的综合。（4）测量精度）测量精度 测量结果与真值相一致的

3、程度。测量结果与真值相一致的程度。角度：角度：rad, rad, (00)、（、（ ）、（）、（ ）。）。3第二节 长度和角度计量单位与尺寸传递长度和角度计量单位与尺寸传递1. 长度单位长度单位 m, mm;rad2. 长度基准长度基准 实物基准实物基准自然基准自然基准1 m =1889年（通过巴黎的地球子午年（通过巴黎的地球子午线）线）1650763.731983年（光在真空行年（光在真空行 程的长度）程的长度）过渡到过渡到一、 长度、角度的计量单位长度、角度的计量单位4二、尺寸和角度传递系统二、尺寸和角度传递系统主基准（副基准主基准（副基准）工作基准工作基准工作器具工作器具被测对象被测对象

4、尺寸传递系统尺寸传递系统国际基准、国家基准。国际基准、国家基准。为了复现为了复现“m” ,需建立的副基准。需建立的副基准。副基准副基准 主基准主基准 5 测量零件所用的计量器具。测量零件所用的计量器具。被测对象被测对象 经过与国家基准或副基准比对，用来检经过与国家基准或副基准比对，用来检定较低准确度的基准，或检定工作器具用的定较低准确度的基准，或检定工作器具用的计量器具。计量器具。工作基准工作基准工作器具工作器具例如量块、标准线纹尺等。例如量块、标准线纹尺等。如千分尺如千分尺 、比较仪、测长仪等。、比较仪、测长仪等。 6长度量值传递系统图见图长度量值传递系统图见图3-1图图3-1长度尺寸量值传

5、递系统长度尺寸量值传递系统7角度量值传递系统图见图角度量值传递系统图见图3-3。图3-3 角度量值传递系统8三、量块三、量块1. 量块量块长度基准长度基准量块是一种无刻度的标准端面量具。量块是一种无刻度的标准端面量具。 量块按一定的尺寸系列成套生产。国家规定了量块按一定的尺寸系列成套生产。国家规定了17套量块，如表套量块，如表3-1所示。所示。表表3.1 成套量块的组合尺寸（摘自成套量块的组合尺寸（摘自CB/T60932001）套别套别总块数总块数级别级别尺寸系列尺寸系列(mm)间隔间隔(mm)块数块数2830，10.511.001，1.002，1.0091.01，1.02，1.491.5，1

6、.6，1.92.0，2.5，9.510，20，1000.0010.010.10.51011949516109应用时，应力求用最少的块数组合所需的尺寸。如需组合51.995的尺寸, 参照表2-1组合如下51.995 需要的量块尺寸一般不超过四块。第一块.第二块.第三块.第四块图 量块组合2.量块的组合方法量块的组合方法10（2）量块的精度等级）量块的精度等级 量块的分级（量块的分级（ 按按GB/T6093-2001） 按量块的制造精度分按量块的制造精度分六级六级：00、0、1、2、3和和K级，其中级，其中00级精度最高，级精度最高， 3级最低。级最低。K级为校准级为校准级。级。 量块的分等量块的

7、分等 (JJG1462003)按量块的检定精度分五等，即按量块的检定精度分五等，即1、2、3、4、5等。等。11量块的使用和检验量块的使用和检验量块的使用可分量块的使用可分 按按级级使用时，是以量块的使用时，是以量块的标称长度标称长度为工作尺为工作尺寸，不计量块的制造误差和磨损误差。寸，不计量块的制造误差和磨损误差。 按按等等使用时，是以量块经检定后给出的使用时，是以量块经检定后给出的实际实际中心长度中心长度尺寸为尺寸为工作尺寸工作尺寸。它排除了制造误差。它排除了制造误差的影响，提高了测量精度。的影响，提高了测量精度。 因此，因此，量块按等使用比按级使用的测量精度量块按等使用比按级使用的测量精

8、度要高。要高。按按级级使用使用按按等等使用使用12一、一、 计量器具的分类计量器具的分类计量器具为测量仪器和测量工具的统称。计量器具为测量仪器和测量工具的统称。1. 计量器具分类计量器具分类按其原理、结构和用途分为按其原理、结构和用途分为（1） 基准量具基准量具定值基准量具，如量块、定值基准量具，如量块、 角度块角度块 。 变值基准量具，如线纹刻变值基准量具，如线纹刻 线尺等。线尺等。 第三节第三节 计量器具和测量方法计量器具和测量方法（2）量规类量规类如光滑极限量规、螺纹量规、功能量规等。如光滑极限量规、螺纹量规、功能量规等。13(3) 通用计量器具通用计量器具 将被测量转换成可直接观测的示

9、值或等将被测量转换成可直接观测的示值或等效信息的测量工具。效信息的测量工具。按其原理可分：按其原理可分： 游标类量具游标类量具如游标卡尺等。如游标卡尺等。 微动螺旋类量具微动螺旋类量具如千分尺等。如千分尺等。 机械比较仪机械比较仪如齿轮杠杆比较仪等。如齿轮杠杆比较仪等。 光学量仪光学量仪如光学计、光学测角仪等。如光学计、光学测角仪等。 气动量仪气动量仪如浮标式气动量仪的。如浮标式气动量仪的。 电动量仪电动量仪如电动轮廓仪等。如电动轮廓仪等。 微机化量仪（机电一体化量仪）微机化量仪（机电一体化量仪）如微机控制的数显测量仪如微机控制的数显测量仪:数显光学计、数显光学计、数显测长仪、三坐标测量机等。

10、数显测长仪、三坐标测量机等。14（4） 计量装置计量装置测量时所需的夹具等辅助设备。测量时所需的夹具等辅助设备。二、二、 计量器具的主要技术指标计量器具的主要技术指标（2）分度值（）分度值（i ) 分度值分度值是指计量器具的刻尺或度盘上相邻是指计量器具的刻尺或度盘上相邻两刻线所代表的量值之差。两刻线所代表的量值之差。 (1) 刻度间距（刻度间距（a） 刻度间距刻度间距是指相邻两刻线中心之间的距离是指相邻两刻线中心之间的距离和圆弧长。为便于估读，其值为和圆弧长。为便于估读，其值为12.5mm。15（3）示值范围）示值范围 示值范围示值范围是指标尺所指示或显示的最低值到是指标尺所指示或显示的最低值

11、到最高值的范围。最高值的范围。（4） 测量范围测量范围 测量范围测量范围是指在允许误差范围内，测量器具是指在允许误差范围内，测量器具所能测量零件的最低值到最高值的范围。所能测量零件的最低值到最高值的范围。（5）灵敏度）灵敏度 （k） 灵敏度灵敏度是指计量器具示值装置对被测量变化是指计量器具示值装置对被测量变化的反应能力。的反应能力。灵敏度也称放灵敏度也称放大比，可用大比，可用式式(2-1)表示表示（2-2）16（6）测量力）测量力 测量力测量力是指在测量过程中，计量器具与被测是指在测量过程中，计量器具与被测表面的接触力。表面的接触力。（7）示值误差）示值误差 示值误差示值误差是指计量器具的示值

12、与被测量真是指计量器具的示值与被测量真 值之差。值之差。17（8）示值变动性）示值变动性 示值变动性示值变动性是指在测量条件不变的情况下，对是指在测量条件不变的情况下，对同一被测量进行多次重复测量读数时（同一被测量进行多次重复测量读数时（510次），次），其读数的最大变动量。其读数的最大变动量。（9）回程误差（滞后误差）回程误差（滞后误差） 回程误差回程误差是指在相同测量条件下，对同一被是指在相同测量条件下，对同一被测量进行往返两个方向测量时，测量器具的示值测量进行往返两个方向测量时，测量器具的示值变化量。变化量。（10）不确定度）不确定度 不确定度是指由于测量误差的存在而对被测不确定度是指由

13、于测量误差的存在而对被测量量值不能肯定的程度。量量值不能肯定的程度。181. 直接测量和间接测量直接测量和间接测量 （1） 直接测量直接测量用计量器具直接测量被测量的用计量器具直接测量被测量的整个数值或相当整个数值或相当于标准量的偏差于标准量的偏差。（2）间接测量间接测量测得的量与被测量有函数关系的其他量，再测得的量与被测量有函数关系的其他量，再通过通过函数关系式求出被测量函数关系式求出被测量。如图如图 2-8 所示测所示测 R:通过测量通过测量 s、h 间接测量法间接测量法第四节第四节 测量方法测量方法 按测量值获得方式的的不同，测量方法可分为：按测量值获得方式的的不同，测量方法可分为：一、

14、一、 测量方法的分类测量方法的分类192. 绝对测量和相对测量绝对测量和相对测量（1）绝对测量绝对测量 （见右图）（见右图） 在计量器具在计量器具的示数装置上可的示数装置上可表示出表示出被测量的被测量的全值全值。绝对测量法绝对测量法20(2) 相对测量相对测量 （见右图）（见右图） 在计量器具在计量器具的示数装置上只的示数装置上只表示出被测量相表示出被测量相对已知标准量的对已知标准量的偏差值偏差值。 相对测量法相对测量法 即测出的即测出的值为尺寸实际值为尺寸实际的偏差。的偏差。213. 接触测量和非接触测量接触测量和非接触测量（1）接触测量接触测量计量器具的测头与被测件计量器具的测头与被测件

15、表面相接触的测量。表面相接触的测量。（2）非接触测量非接触测量计量器具的测头与被测计量器具的测头与被测 件表面不接触的测量。件表面不接触的测量。224. 单项测量和综合测量单项测量和综合测量（1）单项测量单项测量对被测件的个别参数分对被测件的个别参数分 别进别进 行测量。行测量。 例如，用工具显微镜对外螺纹例如，用工具显微镜对外螺纹(量规量规)的单一的单一中经、螺距和牙侧角分别进行测量。中经、螺距和牙侧角分别进行测量。 （2）综合测量综合测量对被测件某些相关联参数的综对被测件某些相关联参数的综合效果进行检验，以判断综合结果是否合格。合效果进行检验，以判断综合结果是否合格。 例如，用螺纹量规通规

16、检验普通螺纹的单一中例如，用螺纹量规通规检验普通螺纹的单一中经、螺距和牙侧角实际值的综合结果是否合格。经、螺距和牙侧角实际值的综合结果是否合格。235. 主动测量和被动测量主动测量和被动测量（2）被动（）被动（静态静态）测量）测量 对被测件离线状态（静止状态）对被测件离线状态（静止状态） 下进行的测量。下进行的测量。（1）主动（）主动（动态动态）测量）测量 对被测件在线工作状态（运动状态）对被测件在线工作状态（运动状态） 下进行的测量。下进行的测量。246. 等精度测量和不精度测量等精度测量和不精度测量（1）等精度测量等精度测量在测量过程中，影响测在测量过程中，影响测 量精度的各因素不改变。量

17、精度的各因素不改变。 例如，环境、人员、仪器及测量方法例如，环境、人员、仪器及测量方法等都不变。等都不变。（2）不等精度测量不等精度测量在测量过程中，影响测在测量过程中，影响测 量精度的各因素全部或量精度的各因素全部或 部分改变。部分改变。25二、测量的基本原则二、测量的基本原则 是指在设计计量器是指在设计计量器具或测量工件时，应具或测量工件时，应该将被测长度与仪器该将被测长度与仪器的基准长度安置在同的基准长度安置在同一条直线上。一条直线上。如图所示为如图所示为阿贝测长仪原理图。阿贝测长仪原理图。阿贝测长仪原理图阿贝测长仪原理图1.阿贝原则阿贝原则 标准刻标准刻线尺线尺被测刻线尺被测刻线尺26 图3-6用卡尺测轴， 由于不符合阿贝原则不符合阿贝原则引起的误差为图3-6 用卡尺测轴标准刻线尺标准刻线尺被测零件被测零件27 2.圆周封闭原则 一周360，误差总和应为0 3.最短尺寸链原则 尽量减少测量链的组成环节，这样可以 减少测量误差。28