第3章-测量技术基础.

测量技术基础第3章互换性与测量技术基础第2节测量器具与测量方法分类及常用术语第3节测量误差与数据处理第4节测量误差产生的原因及测量的基本原则第1节概述互换性与测量技术基础第1节概述计量单位测量值被测量值ELQ就是将被测的量与具有确定计量单位的标准量进行比较，从而确定被测量的量值的操作过程。1.技术测量概念(1)检验(2)测量以确定量值为目的的一组操作指判断被测量是否在规定范围内的过程，它不要求得到被测量的具体数值。互换性与测量技术基础(3)测试是具有试验性质的测量。它具有探索性、研究性和试验性的特点，是测量和计量的前期工作。当测量方法、测量条件及测量设备都成熟时就可转化为测量或计量。(4)计量与计量学计量是实现单位统一、量值准确可靠的活动。计量学是关于测量的科学。计量学研究测量、保证量值统一和准确，是基础科学，也是应用科学、先导科学。互换性与测量技术基础计量的分类：科学计量、工程计量、法制计量计量的特点：准确性、一致性、溯源性、法制性互换性与测量技术基础Traceability通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链，使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准，通常是与国家测量标准或国际测量标准联系起来的特性。互换性与测量技术基础(5)计量检定指查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序，它包括检查、加标记和出具检定证书。计量检定具有法制性，其对象是法制管理范围内的计量器具。计量检定是进行量值传递（或量值溯源）保证量值统一和准确可靠的重要措施。2.测量过程测量对象:计量单位：在几何量测量中，被测对象是指长度、角度、表面粗糙度、形状与位置误差等。测量方法：用以度量同类量值的标准量。我国规定的法定计量单位中，长度单位为米（m),角度单位为弧度（rad)以及度(°)、分(′)、秒(〞)指测量原理、测量器具和测量条件的总和。测量精度：指测量结果与真值一致的程度。互换性与测量技术基础3.尺寸传递(1)长度量值传递系统量值传递是“将国家计量基准所复现的计量值，通过检定（或其它方法）传递给下一等级的计量标准（器具），并依次逐级传递到工作计量器具上，以保证被测对象的量值准确一致的方式”。两个平行的系统：端面量具（量块）刻线量具（线纹尺）（应用较广）互换性与测量技术基础工作谱线Kr、He-Ne、Hg等基准谱线基准米尺一等量块一等线纹尺激光比长仪比较测量法二等量块激光量块干涉仪等接触干涉仪等比较测量法接触干涉仪、测长机等三等量块二等线纹尺接触干涉仪、测长机等比较测量法三等线纹尺四等量块立式光学计、测长机等五等量块计量器具直接测量法立式光学计、测长机等工件尺寸六等量块计量器具工件尺寸极高精度仪器高精度仪器刻线量具端面量具互换性与测量技术基础全国量值传递系统示意图互换性与测量技术基础（2）量块（GaugeBlock）量块又称块规。可作长度基准，检定和校准测量工具或量仪，还可精密测量。互换性与测量技术基础(a)测量面310辅助平板标记测量面标记侧面侧面侧面(b)llC互换性与测量技术基础1）量块长度（LengthofaGanugeBlock）l2）量块中心长度（CentralLengthofaGanugeBlock）lC3）量块标称长度（NominalLengthofaGanugeBlock)ln4）量块长度变动量（VarationinLengthofaGaugeBlock）V5）研合性(Wringing)互换性与测量技术基础lnlClminlmaxV+teteGB/T6093－2001:量块按准确度级别分为0级、1级、2级和3级0级准确度最高，3级最低标称长度ln／mmK级0级1级2级3级±tetv±tetv±tetv±tetv±tetv最大允许值/μmln≤1010＜ln≤2525＜ln≤5050＜ln≤7575＜ln≤1000.20.30.40.50.60.050.050.060.060.070.120.140.200.250.300.100.100.100.120.120.200.300.400.500.600.160.160.180.180.200.450.600.801.001.200.300.300.300.350.351.01.21.62.02.50.500.500.550.550.60标称长度的极限偏差te;长度变动量最大允许值tv互换性与测量技术基础JJG146－2003:以量块长度的测量不确定度，将其分为1等～5等标称长度ln／mm1等2等3等4等5等测量不确定度长度变动量测量不确定度长度变动量测量不确定度长度变动量测量不确定度长度变动量测量不确定度长度变动量最大允许值／μmln≤1010＜ln≤2525＜ln≤5050＜ln≤7575＜ln≤1000.0220.0250.0300.0350.0400.050.050.060.060.070.060.070.080.090.100.100.100.100.120.120.110.120.150.180.200.160.160.180.180.200.220.250.300.350.400.300.300.300.350.350.60.60.80.91.00.50.50.550.550.6互换性与测量技术基础为了减少量块的组合误差，应尽量减少量块的组合块数，一般不超过4块。36.745－1.005…………第一块量块35.74－1.24…………第二块量块34.5－4.5…………第三块量块30.0…………第四块量块要求：从83块一套的量块中选取尺寸为36.745mm的量块组从所需组合尺寸的最后一位数开始，每选一块至少应减去所需尺寸的一位尾数。互换性与测量技术基础第2节测量器具与测量方法的分类及常用术语1.测量器具的分类（1）标准测量器具指测量时体现标准量的测量器具。如：量块、直角尺、各种曲线样板和标准量规等。（2）通用测量器具通用性强，可测量某一范围内的任一尺寸(或其它几何量)，并能获得具体读数值的测量器具。如：固定刻线量具；游标量具；螺旋副式量仪；机械式量仪；光学式量仪；气动式量仪；电动式量仪；光电式量仪互换性与测量技术基础（3）专用测量器具指专门用来测量某种特定参数的测量器具。如：圆度仪、渐开线检查仪、丝杠检查仪、极限量规等。（4）检验夹具指与量具、量仪和定位元件等组合的一种专用的检验工具。配合各种比较仪，能检验更多更复杂的参数。互换性与测量技术基础2.测量方法的分类（1）直接测量与间接测量直接测量：所测值就是被测量游标卡尺被测件·互换性与测量技术基础间接测量：测量有关量，并通过一定的函数关系，求得被测量的量值。LHR互换性与测量技术基础282HHLR（2）绝对测量与相对测量绝对测量：从计量器具标尺上直接读出被测量的整个数值。相对测量：计量器具标尺上指示的值是被测量相对于标准量的偏差值。标准值被测件调零偏差值互换性与测量技术基础（3）综合测量与单项测量综合测量：同时测量零件上的几个有关参数，从而综合评定零件是否合格。单项测量：分别测量零件的各个参数。互换性与测量技术基础“三针法”测量外螺纹单一中经外螺纹的检验内螺纹的检验（4）接触测量与非接触测量接触测量：仪器的测量头与测量零件表面接触，并有机械作用力存在。被测表面杠杆测头轴线测量线非接触测量：仪器的测量头与被测量零件表面不接触，没有机械作用力存在。互换性与测量技术基础（5）离线测量与在线测量离线测量：零件加工后进行的测量；在线测量：零件在加工过程中进行的测量。反馈互换性与测量技术基础（6）静态测量与动态测量静态测量：测量时，被测表面与测量头相对静止动态测量：测量时，被测表面与测量头有相对运动，它能反映被测参数的变化过程。互换性与测量技术基础3.测量器具与测量方法的常用术语（1）刻度间距(a)：计量器具刻度标尺或度盘上两相邻刻线中心线间的距离。为了便于读数，刻度间距一般为1～2.5mm互换性与测量技术基础刻度间距仪器标尺+（2）分度值(i)：计量器具标尺上每刻线间距所代表的量值。一般长度计量器具的分度值有0.1、0.01、0.001、0.0005仪器标尺刻度间距刻度值μm互换性与测量技术基础（3）测量范围：在允许的误差极限内，计量器具所能测量的工件大小。测量范围工件尺寸仪器测量范围（0～180）mm仪器标尺+互换性与测量技术基础（4）示值范围：测量器具标尺上能显示的最低值到最高值的范围。示值范围工件公差仪器标尺μm+示值范围互换性与测量技术基础（5）示值误差(δi)：计量器具示值减去被测量的真值所得的差值。即δi=Li-Lg（6）修正量(△)：为消除系统误差，用代数法加到测量结果上的值。△=-δi，修正后得Lg=Li+△（7）示值的变动性：在相同的测量条件下，对同一被测量进行多次测量时，所测值的最大差异。（8）灵敏度:计量器具指针对被测量变化的反映能力。S=ΔL/ΔX放大比K=a/I（9）不确定度：由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。互换性与测量技术基础测量不确定度是与测量结果相关联的、表征合理地赋予被测量值分散性的参数。主要包含以下三个含义：（l）该参数是一个分散性参数，是可以定量表示测量结果的指标，它可以是标准差的倍数，也可以是某置信水平下的区间半宽。（2）该参数一般由若干分量组成，称为不确定度分量。A类评定的分量是依据一系列测量数据的统计分布获得的实验标准差。B类评定的分量是基于经验或其他信息假定的概率分布给出的标准差。（3）该参数用于完整表征测量结果，应包括对被测量的最佳估计和分散性参数两部分。分散性部分应包含所有的不确定度分量。互换性与测量技术基础不确定度与误差是两个不同的概念，两者既有区别又有联系。区别主要是：（1）误差用于修正测量结果，不确定度用于表征被测量之值的分散性；（2）误差为带有正号或负号的量值，不确定度为无符号的参数；（3）不确定度的大小决定了测量结果的使用价值，而误差主要是用于对误差源的分析方面。互换性与测量技术基础第3节测量误差与数据处理1.测量误差的基本概念测量结果与被测量真值之差称为测量误差。Ll绝对误差：l---测得结果；L---真值δ---测量结果相对其真值的偏离程度相对误差：%100%100lLLLlr产生测量误差的原因：测量器具、基准件误差、测量方法、调整误差、环境误差、测量力误差及人为误差等。互换性与测量技术基础系统误差(SystematicError)在重复性条件下对同一被测量进行无限多次测量，所得结果的平均值与被测量的真值之差。定值系统误差、变值系统误差；随机误差(RandomError)测量结果与在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。互换性与测量技术基础2.测量精度测量精度是与测量误差相对的概念。测量误差小，则测量精度高；反之测量误差大，则测量精度低。笼统的精度概念不能反映测量或加工过程中系统误差和随机误差的差异，因此须对二者及它们的综合影响提出相应的概念。精密度正确度准确度互换性与测量技术基础精密度:表示测量结果随机分散的特性；正确度:表示测量结果中系统误差大小的程度；准确度:是测量的精密与正确程度的综合反映，即测量结果与真值的一致程度。互换性与测量技术基础c）b）a）（Precision）(Correctness)(Accuracy)GB/T6379.1-2004测量方法与结果的准确度(正确度与精密度)第1部分：总则与定义(trueness)Wangchenggang`PanasonicChina内径测量爪：用来测量孔的内径、槽的宽度等尺寸（2.3）游标卡尺的工作原理及用途外径测量爪：用来测量工件的外径、厚度、高度等尺寸深度尺：用来测量孔、台阶高度、深度尺寸20原理：通过往复移动游标尺,从主尺与游标尺刻度读取测量面之间的距离(包括外部尺寸、内部尺寸、深度尺寸）Wangchenggang`PanasonicChina(2.4)游标卡尺测量精度的应用范围：计测器使用遵循的原则：计测器的精度比被物测的精度高5~10倍（一般情况）游标卡尺的应用举例工件尺寸与公差所选用游标卡尺的规格选用游标卡尺的精度75