第三章测量技术基础.

第三章测量技术基础第一节概述第二节计量器具和测量方法第三节测量误差及数据处理◆学习要求：①了解测量的概念；了解量块的知识，掌握量块的组合原则；②了解计量器具的分类及其基本度量指标；③了解测量方法的分类及应用；④掌握各种测量误差的处理及数据的处理◆重点：量块的选择；数据处理；◆难点：数据处理第一节概述一、测量的定义测量：将被测量与具有计量单位的标准量在数值上进行比较，从而确定二者比值的实验认知过程q=L/u测量对象计量单位测量方法测量精度测量过程二、尺寸传递三、量块的基本知识1、量块的作用①作为计量标准，实现尺寸传递②检定和校准测量工具或量仪③相对测量时调整量具或量仪的零位④也可直接用于精密测量、精密划线和精密机床的调整。2、量块的构成材质：线膨胀系数小、性质稳定、耐磨、不易变形。比如铬锰钢。形状圆柱体长方体（常用）标称长度：两侧量面之间的距离（公称尺寸）。量块长度：量块上测量面上任一点到与此量块下测量面相研合的辅助体表面之间的垂直距离。量块的中心长度：量块测量面上中心点的量块长度。3、量块的精度●按制造精度分为6级—00、0、1、2、3、K（GB/T6093—2001）分级的依据量块长度极限偏差量块长度变动量允许值测量面的平面度量块的研合性量块测量面的表面粗糙度●按检定精度分为5等——1、2、3、4、5（JJG146—2003）分等的依据量块测量的不确定度的允许值量块长度变动量的允许值量块测量面的平面度公差一般来说，量块按“等”使用比按“级”使用的精度高。4、量块的选用组合原则：用尽可能少的量块组合，一般不超过4块。组合方法：逐步消除最末尾数，每选一块至少应减去所需尺寸的一位尾数例如，从83块一套的量块中选取尺寸为36.745mm的量块组，选取方法为：36.745…………所需尺寸－1.005…………第一块量块尺寸－1.24…………第二块量块尺寸－4.5…………第三块量块尺寸30.0………第四块量块尺寸第二节计量器具和测量方法一、计量器具的分类1、标准量具；2、通用计量器具；3、专用计量器具；4、检验夹具二、计量器具的基本度量指标(1)刻线间距c;(2)分度值i;(3)测量范围;(4)示值范围;(5)灵敏度S;(6)示值误差;(7)校正值;(8)回程误差;(9)重复精度;(10)测量力;(11)灵敏阈;(12)允许误差;(13)稳定度;(14)分辨力三、测量方法的分类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主动测量被动测量单项测量综合测量静态测量动态测量等精度测量不等精度测量第三节测量误差及数据处理一、测量误差的基本概念被测量的真值为L，被测量的测得值为l，测量误差δ为：δ=l-L测量误差也叫绝对误差。测量极限误差：指真值L落在l附近的最大范围。即测得值与真值的最大偏移量。limlimlimlLl相对误差指测量的绝对误差δ与被测量真值L之比。100%100%rLlr二、测量误差的来源及防止1、计量器具误差2、基准件误差3、调整误差4、测量方法误差5、测量力误差6、环境误差7、人为误差三、测量误差的分类※系统误差：在同一条件下，多次测量同一量值时，误差的绝对值和符号保持恒定；或者当条件改变时，其值按某一确定的规律变化的误差。※随机误差：在相同的测量条件下，多次测量同一量值时，其绝对值大小和符号均以不可预知的方式变化着的误差。※粗大误差：明显歪曲测量结果的误差或大大超出规定条件下预期的误差。四、测量精度※精密度：表示测量结果中随机误差的影响程度※正确度：表示测量结果中系统误差的影响程度※精确度：表示测量结果中随机误差和系统误差综合影响的程度。五、随机误差的特征及其评定（一）随机误差的分布及其特征对称性；单峰性；有界性；抵偿性（二）随机误差的评定指标1、算术平均值LNlLNii1NNNiiN1222221）（2、标准偏差σ（1）测量列中任一测得值(单次测量)的标准偏差Llvii残余误差Llii式中σ且10limNiNiv（2）单次测量的标准偏差的估计值112NvNiiNL（3）测量列算术平均值的标准偏差LNL其估计值六、测量列中各类测量误差的处理（一）系统误差的处理1、常值系统误差的发现——不等精度测量2、变值系统误差的发现——残余误差观察法残余误差的变化规律3、系统误差的消除误差根除法误差修正法误差抵消法（二）随机误差的处理1）计算LLLL32）计算3）计算L4）确定测量结果（三）粗大误差——拉依达准则（也称3σ准则）3ivLiv七、直接测量列的数据处理1）判断测量列中是否存在系统误差，倘若存在，则应设法加以剔除或减少；2）计算、、；3）判断粗大误差，若存在，则应剔除并重新组成测量列，重复步骤2），直至无粗大误差为止；3iv4）计算L和LL3limLlim，其中5）确定测量结果八、间接测量列的数据处理LLL3nnxxfxxfxxf2211y1、系统误差的计算2、随机误差的计算nixixnxxyinxfxfxfxf1222222222121或者1222222222limlimlimlimlim112ninyxxxxiniffffxxxx3、间接测量列的数据处理1）根据函数关系式和各直接测得值xi计算间接测量值y0;2）计算函数的系统误差△y；3）计算函数的测量极限误差；4）确定测量结果为limy0limyyyy例：用分度值为0.02mm的游标卡尺测量两轴的中心距L，已知各测量的极限误差为：12limlim0.045,0.06LLmmmm12limlim0.04ddmm，试确定测量方案并比较它们的测量精度。解：1）确定测量方案方案1：1222ddLL方案2：1212ddLL方案3：122LLL2）比较三种方案的测量精度方案1：212222222limlimlimlim212222222111644100.06622LLddfffLddmmmm方案2：112222222limlimlimlim1122222221114.544100.05322LLddfffLddmmmm方案3:122222limlimlim1222222114.56100.03822LLLffLLmmmmlimlimlimLLL,即方案3的测量精度最高，方案2次之，方案1精度最低。