第二章 测量技术基础01

1第2章测量技术基础内容提要1.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、测量方法和测量精度；3.量块的“等”和“级”；4.计量器具的主要度量指标；5.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；7.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；9.测量误差的合成方法和测量结果的表达式。2第2章测量技术基础2.1测量的基本概念2.1.1测量、检验与检定1.测量测量为确定被测量x数值大小的过程。用公式表示为Exq即测量值测量单位被测量3测量的四要素：（1）被测对象x—几何参数（2）计量单位—长度：m,mm；（3）测量方法—测量时所采用的测量原理、计量器具和测量条件的综合。（4）测量精度—测量结果与真值相一致的程度。角度：rad,μrad,(00)、（／）、（〃）。42.检验检验是判断被测量是否合格的过程。3.检定评定计量器具的精度是否合格的实验过程。如用量规来检验被测件。不要求得出实际测量值。52.1.2测量基准和尺寸传递系统1.长度单位—m,mm;rad2.长度基准—实物基准自然基准1m=4000000011889年（通过巴黎的地球子午线）1650763.73λ原子波长）年（86r1960K(s)29979245811983年（光在真空行程的长度）。rad0174533.01,rad10rad10-6mm;10m,1mm10nm1-3-6过渡到63.尺寸传递系统主基准（副基准）工作基准工作器具被测对象图2.1尺寸传递系统国际基准、国家基准。为了复现“m”,需建立的副基准。副基准——主基准——7测量零件所用的计量器具。被测对象——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计量器具。工作基准——工作器具——例如量块、标准线纹尺等。如千分尺、比较仪、测长仪等。8长度量值传递系统图见图2-2图2-2长度量值传递系统9角度量值传递系统图见图2-3。图2-3角度量值传递系统103.1.3定值长度和定值角度的基准1.量块——长度基准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17套量块，如表2-1所示（见教材）。表2.1成套量块的组合尺寸（摘自CB/T6093—2001）套别总块数级别尺寸系列(mm)间隔(mm)块数1910，10.511.001，1.002，…，1.0091.01，1.02，…，1.491.5，1.6，…，1.92.0，2.5，…，9.510，20，…，100————0.0010.010.10.510119495161011续表2.1成套量块的组合尺寸（摘自CB/T6093—2001）套别总块数级别尺寸系列(mm)间隔(mm)块数2830，1,20.511.0051.01，1.02，…，1.491.5，1.6，…，1.92.0，2.5，…，9.510，20，…，100——————0.010.10.51011149516103460，1,211.001，1.002，…，1.0091.01,1.02,…,1.091.1,1.2,…,1.92,3,…,910，20，…，100——0.0010.0010.111019998104380，1,211.0051.01,1.02,…,1.091.1,1.2,…,1.91,2,…,910，20，…，100————0.010.1110119981012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99.50005.15.4949.1405.9一般不超过四块。…………第一块………….第二块…………..第三块…………..第四块图量块组合量块的组合方法13（1）有关量块的精度术语①量块长度l(见下图)量块长度是指量块一个测量面上的任意点到与其相对的另一测量面相研合的辅助体表面之间的垂直距离。②量块中心长度lc量块中心长度是指对应于量块未研合测量面中心点的长度。14③量块标称长度ln（见下图）量块标称长度是指在量块上，用以表明其与主单位（m)之间关系的量值（量块长度的示值）。图量块的精度指标④任意点的量块长度偏差e任意点的量块长度偏差是指任意点的量块长度与标称长度的代数差。即e=l–ln15图中为量块长度极限偏差。和eett图量块的精度指标合格条件为eetet⑤量块的长度变动量v量块测量面上任意点中的最大量块长度与最小量块长度之差。其允许值为tv。。合格条件：vtv16⑥量块测量面的平面度误差fd(见下图)量块测量面的平面度误差是指包容量块测量面的实际表面且距离为最小的两个平行平面之间的距离。其公差为td(见表2-4)。合格条件为图平面度误差≤500ddtf17（2）量块的精度等级①量块的分级（按GB/T6093-2001）按量块的制造精度分五级：K、0、1、2、3级，其中K级精度最高，精度依次降低，3级最低。各级的精度指标如表2-2所示。18②量块的分等(JJG146—2003)按量块的检定精度分五等，即1、2、3、4、5等。各等的精度指标如表2-3所示。19（3）量块的使用和检验量块的使用可分按级使用时，是以量块的标称长度为工作尺寸，不计量块的制造误差和磨损误差。按等使用时，是以量块经检定后给出的实际中心长度尺寸为工作尺寸。它排除了制造误差的影响，提高了测量精度。因此，量块按等使用比按级使用的测量精度要高。按级使用按等使用202.多面棱体多面棱体是角度的最常用的实物基准。它是用特殊的合金钢或石英玻璃制成的多面棱体。常见的有4、6、8、12、24、36、72面体等。如图2-5为正八面棱体，它所有相邻两工作面法线间夹角为450。图2-5正八面棱体因此，可以用作基准来测量任意的n×450的角度。212.2.1计量器具及其分类计量器具为测量仪器和测量工具的统称。1.计量器具分类按其原理、结构和用途分为（1）基准量具定值基准量具，如量块、角度块。变值基准量具，如线纹刻线尺等。2.2计量器具和测量方法22(2)通用计量器具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。按其原理可分：①游标类量具——如游标卡尺等。②微动螺旋类量具——如千分尺等。③机械比较仪——如齿轮杠杆比较仪等。④光学量仪——如光学计、光学测角仪等。⑤气动量仪——如浮标式气动量仪的。⑥电动量仪——如电动轮廓仪等。⑦微机化量仪（机电一体化量仪）——如微机控制的数显测量仪:数显光学计、数显测长仪、三坐标测量机等。23（3）量规类如光滑极限量规、螺纹量规、功能量规等。（4）检验夹具测量时所需的夹具等辅助设备。2.计量器具的度量指标（1）分度值（i)分度值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。(2)刻度间距（a）刻度间距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1~2.5mm。24（3）示值范围示值范围是指标尺所指示或显示的最低值到最高值的范围。（4）测量范围测量范围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。（5）灵敏度（k）灵敏度是指计量器具示值装置对被测量变化的反应能力。灵敏度也称放大比，可用式(2-1)表示k（2-2）iak25(6)灵敏限（灵敏阈）灵敏限是指能引起计量器具示值可能觉察变化的被测量的最小变化值。灵敏限越小，计量器具精度越高。（7）测量力测量力是指在测量过程中，计量器具与被测表面的接触力。（8）示值误差示值误差是指计量器具的示值与被测量真值之差。26（9）示值变动性示值变动性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（5~10次），其读数的最大变动量。（10）回程误差（滞后误差）回程误差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，测量器具的示值变化量。（11）修正值修正值是指为了消除或减少系统误差，用代数法加到测量结果上的值。27（12）不确定度不确定度是指由于测量误差的存在而对被测量量值不能肯定的程度。282.2.2测量方法分类及其特点按测量值获得方式的的不同，测量方法可分为：1.绝对测量和相对测量（1）绝对测量——（见图2.6）在计量器具的示数装置上可表示出被测量的全值。图2-6绝对测量法29(2)相对测量——（见图2-7）在计量器具的示数装置上只表示出被测量相对已知标准量的偏差值。图2-7相对测量法即测出的值为尺寸实际的偏差。302.直接测量和间接测量（1）直接测量——用计量器具直接测量被测量的整个数值或相当于标准量的偏差。（2）间接测量——测得的量与被测量有函数关系的其他量，再通过函数关系式求出被测量。如图2-8所示测R:282hhsR通过测量s、h)(hsfR、R图2-8间及测量法313.单项测量和综合测量（1）单项测量——对被测件的个别参数分别进行测量。例如，用工具显微镜对外螺纹(量规)的单一中经、螺距和牙侧角分别进行测量。（2）综合测量——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。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。324.静态测量和动态测量（1）静态测量——对被测件在静止状态下进行的测量。（2）动态测量——对被测件在其运动状态下进行测量。5.接触测量和非接触测量（1）接触测量——计量器具的测头与被测件表面相接触的测量。（2）非接触测量——计量器具的测头与被测件表面不接触的测量。336.等精度测量和不精度测量（1）等精度测量——在测量过程中，影响测量精度的各因素不改变。例如，环境、人员、仪器及测量方法等都不变。（2）不等精度测量——在测量过程中，影响测量精度的各因素全部或部分改变。