第二章技术测量基础

第二章技术测量基础第一节技术测量的基础知识一.技术测量1.技术测量:对几何量(长度、角度、表面粗糙度、几何形状和相互位置误差)进行的测量和检验。以确定机器(仪表)的零部件加工后是否符合设计图样上的技术要求.2.测量1)定义:为了确定被测几何量的量值而进行的实验过程，即测量是将被测几何量与测量单位的标准量在数值上进行比较，从而获得两者比值的过程2)测量基本要素(1)测量对象:零件的几何量。(2)计量单位:几何量中的长度角度单位。(3)测量方法:指进行测量时所采用的测量器具与测量方法的总和。(4)测量精度:测量结果与被测量的真值的一致程度。即测量结果的可靠程度3.检验1)定义:确定被测几何量是否在规定的极限范围内,从而判断是否合格的实验过程2)检验用量规、样板等专用定值无刻度量具来判断被测对象的合格性4.检定1)定义:评定计量器具的精度指标是否合乎该计量器具的检定规程的全部过程第二节测量基准和尺寸传递系统一.长度尺寸基准与传递系统1.在1983年第17届国际计量大会上通过了作为长度基准米的新定义:“米是光在真空中在1/299792458秒的时间间隔内所行进的路程”。2.我国长度的主单位是米(m)，机械制造中常用的单位是毫米(mm)，技术测量中常用的单位是微米(µm)。1m=1000mm=106µm3.传递系统:线纹尺,量规中华人民共和国大地原点(位于陕西泾阳县永乐镇)，亦称大地基准点，是中国的地理中心。大理石基座的中心部位正是“中华人民共和国大地原点”的标志。标志中部还有一个直径2厘米的微凸的半球面，球面上刻有一个“+”字。这个“+”的交点就是原点，也就是我国地理坐标经度与纬度的起算点和基准点。坐标为:东经108°55’北纬34°32’海拔高度417.20米中国永久性水准原点位于青岛观象山山顶处,由中国人民解放军总参测绘局于1954年建成,作为中国的海拔起点，全国各地的海拔高度皆由此点起算。在石屋子里面，有一个价值不菲的拳头大小、浑圆的黄玛瑙，玛瑙上一个红色小点，上面标出“此处海拔高度72.260米”，这就是我国的“水准原点”。珠穆朗玛峰是世界最高峰，作为世界群山之首，屹立在欧亚板块和印度板块碰撞造就的喜马拉雅山脉群峰之中。据2005年10月9日上午10点召开的新闻发布会上得知的数据为：珠峰峰顶岩石面海拔高度8844.43米，精确度正负0.21米，峰顶冰雪厚度为3.50米。原1975年公布的高程数据8848.13米停止使用。此次测量珠峰行动分为两大部分,一部分是从拉孜出发行进500公里到达珠峰5600米处；另一部分从5600米起使用觇标、GPS、雪深雷达综合测量峰顶高度。”水准测量法是指从最初的基准点———青岛海拔基本面开始，每35米设立一个标杆，用水准测量仪计算两边标杆尺度的变化，在水平视线内测出两根标尺之间的高差，然后通过这种在两个相距70米标杆间设立水准仪的测量方法一站一站地将高差累加起来，直到珠峰5600米处。“这种方法能够把误差控制在每公里0.5毫米以内，是目前世界上最精确的方法。但使用这种传统而精确方法测量每天只能行进4公里。在用传统水准测量法到达5600米高程之后，测量工作将转入第二阶段，测量人员将直接进行珠峰山体测量。这一阶段的测量将是由测量人员在观测点通过观测登山队员立到珠峰顶上的觇标，通过计算最终得出珠峰山体高度。为了提高测量精度，本次珠峰测量一共在珠峰脚下部下了6个观测点，届时观测队员将进行6点联测。据悉这种多角度测量是测量精度的可靠保证。国家授时中心(同时也是陕西天文台，本部位于西安临潼，授时台位于陕西蒲城县)，北京时间在这里产生。北京时间是:东经120度经线的平太阳时以国际饭店楼顶的中心旗杆为“上海原点”是1950年就已确立的坐落在上海国际饭店的上海市大地原点二.角度尺寸基准和传递基准三.量规1.量块的材料、形状和尺寸(1)量块是由线膨胀系数小，不易变形的特殊合金钢（一般为铬锰合金钢）制成的端面量具。(2)量块上有两个平行的测量面和四个非测量面。测量面极为光滑平整，两测量面间精确的尺寸，是从量块一个测量面上任意一点（距边缘0.5mm区域除外）到与此量块另一测量面相研合的平晶表面的垂直距离。2.量块的精度(1)GB6093-85将量块的制造精度分为00、0、1、2、3级及K级共六个级别。其中00级精度最高，3级最低，K级为校准级。(2)GB对量块按检定时测量误差的大小，将量块分为六个等级，将量块分为六等：1、2、3、4、5、6，其中1等最高，精度依次降低，6等最低。其中一等的检定精度最高，六等的检定精度最低。(3)量块按“等”使用要比按“级”使用更准确，测量精度也更高。3.量块的特性与应用(1)量块具有尺寸准确性、稳定性、耐磨性和粘合性。(2)量块具有很好的研合性，研合性是指两量块的测量面互相接触，并在不大的压力下作一些切向相对滑动，就能够贴附在一起的性质。利用这一性质可以在一定范围内，将多个尺寸不同的量块组合使用。4、量块的组合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。选用量块时，应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。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35.7434.5第三节测量方法与计量器具一.测量方法分类1.按示值方式不同可分为：绝对测量:绝对测量是指能够从计量器具上直接读出被测几何量整个量值的测量方法。相对测量:相对测量是指计量器具指示值仅表示被测几何量对已知标准量的偏差，而被测几何量的量值为计量器具指示值与标准量代数和的测量方法。一般来说，相对测量测量精度比绝对测量测量精度高。2.按测量结果获得方法不同分为：直接测量:直接测量是指直接从计量器具获得被测几何量量值的测量方法。间接测量:间接测量是指先测量出与被测几何量有已知函数关系的几何量，然后通过函数关系计算出被测几何量的测量方法。3.按测量器具与工件是否接触分为：接触测量:接触测量是指计量器具在测量时测头与零件被测表面直接接触，即有测量力存在的测量方法。非接触测量:非接触测量是指测量时计量器具的测头与零件被测表面不接触，即无测量力存在的测量方法。对于接触测量而言，由于有测量力的存在，会引起被测表面和计量器具有关部分产生弹性变形，从而产生测量误差，而非接触测量则无此影响。4.按测量条件是否相同分为：等精度测量:等精度测量是指在测量过程中，决定测量结果的全部因素或条件都不改变的测量方法。不等精度测量:不等精度测量是指在测量过程中，决定测量结果的全部因素或条件可能完全改变或部分改变的测量方法5.按同时测量参数多少分为：单项测量:单项测量是指分别测量同一工件上各单项几何量的测量方法综合测量:综合测量是指同时测量工件上几个相关几何量，以判断工件综合测量结果是否合格的测量方法。一般来说，单项测量结果便于工艺分析,综合测量适用于只要求判断合格与否,而不需要得到具体测量值的场合,此外,综合测量的效率比单项测量高。6.按技术测量在制造工艺过程中的作用:主动测量被动测量7.按被测工件在测量过程所处的状态:动态测量静态测量二.计量器具1.分类基准量具通用计量器具极限量规检验夹具2.计量器具的度量指标1)分度值（i）：刻度尺或度盘上最小一格所代表的量值。2)刻度间距(c)：相邻两刻线间的实际距离。3)示值范围(b)：量仪所能显示或指示的起始值到终止值的范围。4)测量范围(B)：量仪所能测量尺寸的最大值到最小值的范围。5)仪器不确定度(µ1‘)：由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。6)其他指标:灵敏度测量力示值误差回程误差第四节测量误差及数据处理一.测量误差1.测量误差δ测量误差是测得值与被测量真值之差2.绝对误差相对误差δ:绝对误差δ=Q－Xε:相对误差ε=（δ/Q）×100％≈(δ/X)×100％δ:适用于评比同一大小被测值的测量精度ε:适用于评比不同大小被测值的测量精度3.误差产生原因测量器具的误差基准件的误差测量方法引起的误差环境条件引起的误差人为因素引起的误差二.测量误差的分类与处理1.随机误差1)定义:在相同条件下,多次测量同一量值时,误差的绝对值与符号以不可预定的方式变化的误差。2)统计规律(1)单峰性：绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的次数多，图形呈单峰状态(2)对称性：绝对值相等，符号相反的误差出现的概率相等，图形近似对称分布；(3)有界性：绝对值很大的误差出现的概率近于零,即误差的绝对值不会超出一定的界限；(4)抵偿性：在同一条件下对同一量进行多次重复测量时，误差的平均值δ随测量次数的增加而趋于零。即n→∞δ→03)随机误差的评定指标(1)算术平均值:(2)标准偏差(均方根误差):σ:对一列测量值采用哪一个数值作为测量结果可靠σ:单次测量的可靠程度(3)算术平均值的标准偏差σxxx4)测量结果的表示(1)单次测量的极限误差(2)多次测量算术平均值的极限误差(3)测量结果2.系统误差1)定义:在相同条件下,多次测量同一量值时,误差的绝对值与符号保持恒定,或在条件改变时,按某一确定的规律变化。2)分类:定值系统误差变值系统误差3)消除和减小系统误差的方法(1)从产生根源消除(2)用修正值方法消除(3)用两次读数法消除(4)利用被测量之间的内在联系消除3.粗大误差1)定义:指超出在规定条件下预期的误差。即在一系列测得值中，有个别数值超出了随机误差的范围。2)产生原因:如测量时外界条件的突然变化；测量器具有误差或测量操作失误，读错示值、记错数据等等。3)剔除方法有：3σ准则4.测量精度分类1)精密度:指在规定测量条件下连续多次测量时,所得各测量结果彼此之间符合的程度。它反映了测量结果中随机误差的大小。随机误差小,则精密度高。2)正确度:指在规定测量条件下，测量结果与真值的接近程度。它反映了测量结果中系统误差影响的程度，系统误差小，则正确度高。3)精确度:指联系多次测量所得的测得值与真值的接近程度。它反映了测量结果中系统误差与随机误差综合影响的程度，系统误差和随机误差都小，则精确度高。4)对于一次具体的测量，精密度高，正确度不一定高，反之亦然；但精确度高时，正确度和精密度必定都高。a）精密度高b）正确度高c）准确度高d）准确度低