《長(zhǎng)度及線位移測(cè)量》ppt課件

1、一一. 長(zhǎng)度單位：米的定義長(zhǎng)度單位：米的定義 米原器次傳送到工件，以確保量值準(zhǔn)確一致。量塊的技術(shù)目的：量塊的技術(shù)目的：中心長(zhǎng)度的允許偏向中心長(zhǎng)度的允許偏向外表平行性外表平行性外表研合性。外表研合性。 黑白透射光柵計(jì)量光柵計(jì)量光柵長(zhǎng)光柵：長(zhǎng)光柵：25線線/毫米毫米100線線/毫米毫米 (W=40um10um)圓光柵：一周內(nèi)刻線數(shù)為圓光柵：一周內(nèi)刻線數(shù)為540064800分分 辨角辨角420WB W初相位初相位向移動(dòng)的位移向移動(dòng)的位移長(zhǎng)度方長(zhǎng)度方指示光柵沿標(biāo)尺光柵指示光柵沿標(biāo)尺光柵000 )2cos( , xWxIIIWBm 指示光柵指示光柵標(biāo)尺光柵標(biāo)尺光柵容柵容柵A長(zhǎng)容柵：包含定尺和動(dòng)尺長(zhǎng)容柵：

2、包含定尺和動(dòng)尺圓容柵：片狀圓容柵包括固定圓盤(pán)和可動(dòng)圓盤(pán)圓容柵：片狀圓容柵包括固定圓盤(pán)和可動(dòng)圓盤(pán) 柱狀圓容柵包含有定子和轉(zhuǎn)子柱狀圓容柵包含有定子和轉(zhuǎn)子BA,B面金屬柵極外形面金屬柵極外形W絕緣絕緣金屬金屬 片狀圓容柵片狀圓容柵A，B面柵極外形面柵極外形 ab面面之之間間介介質(zhì)質(zhì)的的介介電電常常數(shù)數(shù)BA,-,max banC maxCCxoWaa3a5 感應(yīng)同步器的繞組感應(yīng)同步器的繞組感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器長(zhǎng)感應(yīng)同步器：由定尺和滑尺組成長(zhǎng)感應(yīng)同步器：由定尺和滑尺組成圓感應(yīng)同步器：由定子和轉(zhuǎn)子組成圓感應(yīng)同步器：由定子和轉(zhuǎn)子組成正弦繞組正弦繞組余弦繞組余弦繞組鑒相方式鑒相方式鑒幅方式鑒幅方式任務(wù)方式任務(wù)

3、方式鑒相方式：鑒相方式：)2cos(cos)2cos( sin)2sin(cossinWxtUkeeetWxUketWxUketUutUumvcsmvcmvsmcms 定定尺尺上上總總感感應(yīng)應(yīng)電電勢(shì)勢(shì)：電電勢(shì)勢(shì)：兩兩繞繞組組在在定定尺尺上上的的感感應(yīng)應(yīng)余余弦弦繞繞組組勵(lì)勵(lì)磁磁電電壓壓：正正弦弦繞繞組組勵(lì)勵(lì)磁磁電電壓壓：鑒幅方式：鑒幅方式：tWxUkeeetWxUketWxUketUutUumvcsmvcmvsmcms sin)452sin(sin)2cos( sin)2sin(sinsin0 定尺上總感應(yīng)電勢(shì)：定尺上總感應(yīng)電勢(shì)：電勢(shì)：電勢(shì)：兩繞組在定尺上的感應(yīng)兩繞組在定尺上的感應(yīng)余弦繞組勵(lì)磁電

4、壓：余弦繞組勵(lì)磁電壓：正弦繞組勵(lì)磁電壓：正弦繞組勵(lì)磁電壓：現(xiàn)以并聯(lián)線紋比長(zhǎng)儀和串聯(lián)線紋比長(zhǎng)儀加以闡明：現(xiàn)以并聯(lián)線紋比長(zhǎng)儀和串聯(lián)線紋比長(zhǎng)儀加以闡明：sL 規(guī)范線紋尺規(guī)范線紋尺被檢線紋尺被檢線紋尺ummmLradmmsLstgsL1001. 00001. 0100 )02(0001. 0 ,100 則則：例例：設(shè)設(shè)的的一一次次方方程程比比例例與與誤誤差差： 并聯(lián)線紋比長(zhǎng)儀并聯(lián)線紋比長(zhǎng)儀 AA 并并串串差的情況下差的情況下比較在相同的直線度誤比較在相同的直線度誤例：例：的二次方成正比的二次方成正比與與誤差誤差很小，很小，LLummmLradmmAALAAAAAAL 2582222105 . 0105

5、 . 010100021)02(0001. 0,1000L2142sin, 1cos cos2sin2coscos1cos LLLttLttLLttt 溫度溫度標(biāo)準(zhǔn)件的線脹系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)件的線脹系數(shù)和度度工件的線脹系數(shù)和溫工件的線脹系數(shù)和溫被測(cè)工件長(zhǎng)度測(cè)量值被測(cè)工件長(zhǎng)度測(cè)量值1122011022,)20()20( 長(zhǎng)度尺寸丈量方法分類(lèi)：長(zhǎng)度尺寸丈量方法分類(lèi)：直接丈量直接丈量間接丈量間接丈量絕對(duì)丈量絕對(duì)丈量相對(duì)丈量相對(duì)丈量丈量的主要步驟：定位，瞄準(zhǔn)，讀數(shù)，數(shù)據(jù)丈量的主要步驟：定位，瞄準(zhǔn)，讀數(shù)，數(shù)據(jù) 處置，給出丈量結(jié)果等處置，給出丈量結(jié)果等任務(wù)臺(tái)任務(wù)臺(tái)工件工件固定側(cè)頭固定側(cè)頭可動(dòng)側(cè)頭可動(dòng)側(cè)頭V形架形架

6、工件工件測(cè)頭測(cè)頭定位心軸定位心軸工件工件工件工件測(cè)頭測(cè)頭測(cè)頭測(cè)頭頂尖頂尖內(nèi)圓定位內(nèi)圓定位外圓定位外圓定位平面定位平面定位頂尖定位頂尖定位選擇定位面應(yīng)思索下面原那么：選擇定位面應(yīng)思索下面原那么：1盡能夠與丈量基面，工藝基面，裝配基面一致。盡能夠與丈量基面，工藝基面，裝配基面一致。2選取尺寸和外形精度高的面為定位面。選取尺寸和外形精度高的面為定位面。3定位面應(yīng)保證定位穩(wěn)定。定位面應(yīng)保證定位穩(wěn)定。4 多參數(shù)丈量時(shí)應(yīng)防止多次定位。多參數(shù)丈量時(shí)應(yīng)防止多次定位。5丈量系統(tǒng)中多有輔助定位系統(tǒng)，如可調(diào)任務(wù)臺(tái)，丈量系統(tǒng)中多有輔助定位系統(tǒng)，如可調(diào)任務(wù)臺(tái)，可調(diào)測(cè)可調(diào)測(cè) 頭等。被測(cè)工件裝夾后，應(yīng)正確調(diào)整儀器頭等。被測(cè)

7、工件裝夾后，應(yīng)正確調(diào)整儀器的輔助定位系的輔助定位系 統(tǒng)，找到最正確定位點(diǎn)。統(tǒng)，找到最正確定位點(diǎn)。有三個(gè)自在度使有三個(gè)自在度使得被測(cè)線與丈量得被測(cè)線與丈量線一致線一致可升降可升降任務(wù)臺(tái)任務(wù)臺(tái)V型架型架三自在度調(diào)三自在度調(diào)整任務(wù)臺(tái)整任務(wù)臺(tái)底座底座調(diào)整螺釘調(diào)整螺釘可動(dòng)側(cè)頭可動(dòng)側(cè)頭固定側(cè)頭固定側(cè)頭立柱立柱量塊夾量塊夾量塊量塊升降任升降任務(wù)臺(tái)務(wù)臺(tái)被測(cè)工件被測(cè)工件三自在度調(diào)三自在度調(diào)整任務(wù)臺(tái)整任務(wù)臺(tái)V型架型架數(shù)讀數(shù)，如下圖。數(shù)讀數(shù)，如下圖。二直接丈量中常用的量具與量?jī)x二直接丈量中常用的量具與量?jī)xVernier Caliper 圖42所示為三用卡尺，其丈量范圍普通為0125和0一150mm兩種。其讀數(shù)方法如

8、下：其讀數(shù)方法如下： 首先讀出游標(biāo)零刻線所指示的左邊尺身上的首先讀出游標(biāo)零刻線所指示的左邊尺身上的毫米刻線整數(shù)；然后察看游標(biāo)刻線與尺身刻線對(duì)毫米刻線整數(shù)；然后察看游標(biāo)刻線與尺身刻線對(duì)準(zhǔn)時(shí)的格數(shù)，將游標(biāo)對(duì)準(zhǔn)的格數(shù)乘以游標(biāo)讀數(shù)值，準(zhǔn)時(shí)的格數(shù)，將游標(biāo)對(duì)準(zhǔn)的格數(shù)乘以游標(biāo)讀數(shù)值，即為毫米小數(shù)；最后將毫米整數(shù)與毫米小數(shù)相加，即為毫米小數(shù)；最后將毫米整數(shù)與毫米小數(shù)相加，即得被測(cè)工件的尺寸讀數(shù)。即得被測(cè)工件的尺寸讀數(shù)。 如圖如圖4242所示，游標(biāo)讀數(shù)值為所示，游標(biāo)讀數(shù)值為0.10mm0.10mm，那么被測(cè)工件尺寸為那么被測(cè)工件尺寸為2十十0.302.30mm。2 4600對(duì)游標(biāo)卡尺讀數(shù)分析如下：對(duì)游標(biāo)卡尺讀數(shù)

9、分析如下： 在游標(biāo)上對(duì)在游標(biāo)上對(duì)19mm進(jìn)展了進(jìn)展了10等分，那么等分，那么每一等分表示每一等分表示1.9mm，這與尺身每?jī)筛裣嗖?，這與尺身每?jī)筛裣嗖?.1mm，當(dāng)游標(biāo)上的第一個(gè)刻度與尺身的第二，當(dāng)游標(biāo)上的第一個(gè)刻度與尺身的第二個(gè)刻度重合時(shí)，尺身的個(gè)刻度重合時(shí)，尺身的0刻度與游標(biāo)的刻度與游標(biāo)的0刻度相刻度相差差0.1mm，當(dāng)游標(biāo)上的第二個(gè)刻度與尺身的第，當(dāng)游標(biāo)上的第二個(gè)刻度與尺身的第四個(gè)刻度重合時(shí)，尺身的四個(gè)刻度重合時(shí)，尺身的0刻度與游標(biāo)的刻度與游標(biāo)的0刻度刻度相差相差0.2mm 當(dāng)游標(biāo)上的第當(dāng)游標(biāo)上的第n個(gè)刻度與尺身的第個(gè)刻度與尺身的第2n個(gè)刻度個(gè)刻度重合時(shí)，尺身的重合時(shí)，尺身的0刻度與游標(biāo)

10、的刻度與游標(biāo)的0刻度相差刻度相差0.1n(mm)問(wèn)題：假設(shè)游標(biāo)對(duì)問(wèn)題：假設(shè)游標(biāo)對(duì)9mm9mm進(jìn)展了進(jìn)展了1010等分，游等分，游 標(biāo)的讀數(shù)也是標(biāo)的讀數(shù)也是0.1, 0.1, 兩種等分方法哪個(gè)更好，兩種等分方法哪個(gè)更好，為什么？為什么？0.03mm0.05mm測(cè)微量具是機(jī)械制造中常用的精細(xì)量具，它是利用測(cè)微量具是機(jī)械制造中常用的精細(xì)量具，它是利用精細(xì)螺旋副進(jìn)展丈量，而以微分筒和固定套筒上的精細(xì)螺旋副進(jìn)展丈量，而以微分筒和固定套筒上的刻度進(jìn)展讀數(shù)的一種機(jī)械式量具。精細(xì)螺旋副的螺刻度進(jìn)展讀數(shù)的一種機(jī)械式量具。精細(xì)螺旋副的螺距為距為0.5mm0.5mm， 由于測(cè)微螺桿的精度遭到制造工藝的由于測(cè)微螺桿的

11、精度遭到制造工藝的限制，其挪動(dòng)量通常為限制，其挪動(dòng)量通常為 25 mm25 mm。Outside Micrometers 外徑千分尺外徑千分尺2. 測(cè)微量具測(cè)微量具測(cè)微量具是運(yùn)用螺旋副傳動(dòng)原理，將角位移轉(zhuǎn)變?yōu)闇y(cè)微量具是運(yùn)用螺旋副傳動(dòng)原理，將角位移轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€位移，直線位移的各行程與螺旋轉(zhuǎn)角成正比，直線位移，直線位移的各行程與螺旋轉(zhuǎn)角成正比，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為其數(shù)學(xué)表達(dá)式為L(zhǎng)測(cè)微螺桿的挪動(dòng)間隔測(cè)微螺桿的挪動(dòng)間隔mm 測(cè)微螺桿的旋轉(zhuǎn)角度測(cè)微螺桿的旋轉(zhuǎn)角度radP 測(cè)微螺桿的螺距測(cè)微螺桿的螺距mm2LP讀數(shù)：讀數(shù)：14.100mm測(cè)微量具的讀數(shù)機(jī)構(gòu)和讀數(shù)方法測(cè)微量具的讀數(shù)機(jī)構(gòu)和讀數(shù)方法讀數(shù)機(jī)構(gòu)由固定套筒和

12、微分筒組成，如下圖。讀數(shù)機(jī)構(gòu)由固定套筒和微分筒組成，如下圖。在固定套筒上刻有縱刻線，縱刻線上下方各刻在固定套筒上刻有縱刻線，縱刻線上下方各刻有有2525個(gè)分度，每個(gè)分度的刻線間距為個(gè)分度，每個(gè)分度的刻線間距為1mm1mm，微，微分量具中測(cè)微螺桿的螺距普通都是分量具中測(cè)微螺桿的螺距普通都是0.5mm0.5mm，微，微分筒圓周斜面上刻有分筒圓周斜面上刻有5050個(gè)分度，因此當(dāng)微分筒個(gè)分度，因此當(dāng)微分筒旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，測(cè)微螺桿軸向位移旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，測(cè)微螺桿軸向位移0.5mm0.5mm，微分，微分筒旋轉(zhuǎn)一個(gè)分度時(shí)，測(cè)微螺桿挪動(dòng)筒旋轉(zhuǎn)一個(gè)分度時(shí)，測(cè)微螺桿挪動(dòng)0.01mm0.01mm，故常用千分尺的讀數(shù)值為故常

13、用千分尺的讀數(shù)值為0.01mm0.01mm。鐘表式百分表鐘表式百分表分度值為分度值為0.01mm 杠桿齒輪式測(cè)微儀杠桿齒輪式測(cè)微儀圖圖 (a) 儀器的儀器的外形外形圖圖 (b) 儀器構(gòu)儀器構(gòu)造原理造原理圖圖測(cè)桿微小的直線位移經(jīng)杠桿齒輪機(jī)構(gòu)放大后測(cè)桿微小的直線位移經(jīng)杠桿齒輪機(jī)構(gòu)放大后變?yōu)橹羔樀拇笪灰?。此種儀器普通用于比較變?yōu)橹羔樀拇笪灰?。此種儀器普通用于比較丈量，因此刻度尺的示值范圍多取為丈量，因此刻度尺的示值范圍多取為0.1mm0.1mm其放大比其放大比K K為為: :被測(cè)件最大長(zhǎng)度被測(cè)件最大長(zhǎng)度: 180mm光較儀管是自準(zhǔn)直光管和正切杠光較儀管是自準(zhǔn)直光管和正切杠桿機(jī)構(gòu)的組合。桿機(jī)構(gòu)的組合。

14、在物鏡焦平面上的焦點(diǎn)在物鏡焦平面上的焦點(diǎn)C C發(fā)出的發(fā)出的一束光，經(jīng)物鏡后變成一束平行一束光，經(jīng)物鏡后變成一束平行光射到平面反射鏡。光射到平面反射鏡。 假設(shè)平面反假設(shè)平面反射鏡與光軸垂直，那么經(jīng)過(guò)平面射鏡與光軸垂直，那么經(jīng)過(guò)平面反射境反射的光仍按原路會(huì)聚到反射境反射的光仍按原路會(huì)聚到發(fā)光點(diǎn)發(fā)光點(diǎn)C C處，即發(fā)光點(diǎn)處，即發(fā)光點(diǎn)C C與象點(diǎn)與象點(diǎn)C C重合。假設(shè)反射鏡與光軸不垂直重合。假設(shè)反射鏡與光軸不垂直而偏轉(zhuǎn)一個(gè)而偏轉(zhuǎn)一個(gè)a a角，根據(jù)反射定律角，根據(jù)反射定律那么反射光束與入射光束間的夾那么反射光束與入射光束間的夾角為角為2 a 2 a 。此時(shí)反射光束會(huì)聚于。此時(shí)反射光束會(huì)聚于象點(diǎn)象點(diǎn) C C

15、，C C與與 C C之間的之間的間隔應(yīng)按下式計(jì)算：間隔應(yīng)按下式計(jì)算：丈量時(shí)，應(yīng)先用規(guī)范器具調(diào)整零位，即平面丈量時(shí)，應(yīng)先用規(guī)范器具調(diào)整零位，即平面反射鏡的鏡面與光較儀中的光軸相垂直。由反射鏡的鏡面與光較儀中的光軸相垂直。由于采用比較丈量法，因此當(dāng)被測(cè)尺寸和規(guī)范于采用比較丈量法，因此當(dāng)被測(cè)尺寸和規(guī)范尺寸有差別時(shí)，測(cè)桿就將沿著導(dǎo)軌做直線挪尺寸有差別時(shí)，測(cè)桿就將沿著導(dǎo)軌做直線挪動(dòng)，從而推進(jìn)平面反射鏡動(dòng)，從而推進(jìn)平面反射鏡P P繞支點(diǎn)繞支點(diǎn)OO擺動(dòng)。測(cè)擺動(dòng)。測(cè)桿挪動(dòng)的間隔為桿挪動(dòng)的間隔為s s時(shí)，反射鏡偏轉(zhuǎn)了時(shí)，反射鏡偏轉(zhuǎn)了a a角，其角，其關(guān)系為關(guān)系為 式中，式中，b b為測(cè)桿到支點(diǎn)為測(cè)桿到支點(diǎn)OO的

16、間隔。的間隔。 sbtg這樣，測(cè)桿的微小挪動(dòng)這樣，測(cè)桿的微小挪動(dòng)S S就可以經(jīng)過(guò)正切杠桿機(jī)就可以經(jīng)過(guò)正切杠桿機(jī)構(gòu)和光學(xué)安裝放大，變成光點(diǎn)和象點(diǎn)間的間隔構(gòu)和光學(xué)安裝放大，變成光點(diǎn)和象點(diǎn)間的間隔CCCC，其放大比為，其放大比為光學(xué)計(jì)的目鏡放大倍數(shù)為光學(xué)計(jì)的目鏡放大倍數(shù)為K2K2，因此光學(xué)計(jì)的總，因此光學(xué)計(jì)的總放大倍數(shù)為放大倍數(shù)為KK2KK2倍。倍。 0.20.20.250.25umum 測(cè)長(zhǎng)儀和測(cè)長(zhǎng)機(jī)構(gòu)造中帶有長(zhǎng)度標(biāo)尺，通常是線紋尺，也可以是光柵尺。丈量時(shí)，用此尺作為規(guī)范尺與被測(cè)長(zhǎng)度做比較，經(jīng)過(guò)顯微鏡讀數(shù)以得到丈量結(jié)果。 量程較短的稱(chēng)為測(cè)長(zhǎng)儀。根據(jù)丈量座在儀器中的布置分立式測(cè)長(zhǎng)儀和臥式萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀簡(jiǎn)

17、稱(chēng)萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀兩種。立式測(cè)長(zhǎng)儀用于丈量外尺寸；臥式測(cè)長(zhǎng)儀除能丈量外尺寸外，主要用于丈量?jī)?nèi)尺寸。 量程在500mm以上的儀器體形較大，稱(chēng)為測(cè)長(zhǎng)機(jī)。測(cè)長(zhǎng)機(jī)常用于絕對(duì)丈量。 5測(cè)長(zhǎng)儀和測(cè)長(zhǎng)機(jī)任務(wù)臺(tái)任務(wù)臺(tái)1 1上放置被測(cè)件上放置被測(cè)件2 2，經(jīng)過(guò)丈，經(jīng)過(guò)丈量軸體量軸體4 4上的可換丈量頭上的可換丈量頭3 3與被測(cè)與被測(cè)件接觸丈量。丈量軸體件接觸丈量。丈量軸體4 4是一個(gè)是一個(gè)高精度圓柱體，在精細(xì)滾動(dòng)軸承高精度圓柱體，在精細(xì)滾動(dòng)軸承支持下，經(jīng)過(guò)鋼帶支持下，經(jīng)過(guò)鋼帶8 8，滑輪，滑輪9 9，平，平衡錘衡錘1212和阻尼油缸和阻尼油缸1313完成平穩(wěn)的完成平穩(wěn)的軸向升降運(yùn)動(dòng)。配重軸向升降運(yùn)動(dòng)。配重7 7用來(lái)調(diào)

18、整用來(lái)調(diào)整丈量力。丈量力。 丈量軸體的軸線上固定有基準(zhǔn)丈量軸體的軸線上固定有基準(zhǔn)標(biāo)尺標(biāo)尺( (玻璃刻尺玻璃刻尺)5)5，其上有，其上有l(wèi)01l01條條刻線，刻度間隔為刻線，刻度間隔為1mm1mm。由光源。由光源11 11發(fā)出的光，經(jīng)透鏡發(fā)出的光，經(jīng)透鏡1010，再透過(guò)，再透過(guò)基準(zhǔn)玻璃刻尺，將毫米刻線影象基準(zhǔn)玻璃刻尺，將毫米刻線影象投射入螺旋讀數(shù)顯微鏡投射入螺旋讀數(shù)顯微鏡6 6，進(jìn)展，進(jìn)展讀數(shù)。讀數(shù)。目鏡目鏡6 6的顯微讀數(shù)鏡頭中，可看的顯微讀數(shù)鏡頭中，可看到三種刻線重合在一同：到三種刻線重合在一同：一種是玻璃刻線尺一種是玻璃刻線尺5 5上的刻度上的刻度圖中的圖中的 7 7、8 8，其間距為，其

19、間距為 lmmlmm；一種是目鏡視野中間隔為一種是目鏡視野中間隔為 0.lmm0.lmm的刻度圖的刻度圖 中的中的 0 0至至1010一種是有一種是有1010圈多一點(diǎn)的阿基米德圈多一點(diǎn)的阿基米德螺旋線刻度圖中上部的螺旋線刻度圖中上部的3535、4040、4545，螺旋線的螺距為，螺旋線的螺距為 0.1 0.1 mmmm，螺旋線里面的圓周上刻有，螺旋線里面的圓周上刻有100100格圓周刻度，因此每格圓周格圓周刻度，因此每格圓周刻度代表刻度代表0.001mm0.001mm。圖的讀數(shù)為圖的讀數(shù)為 7.1410 mm。不確定度：不確定度： 1.5+ L/100um 臥式測(cè)長(zhǎng)儀臥式測(cè)長(zhǎng)儀 臥式測(cè)長(zhǎng)儀又稱(chēng)

20、為萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀。臥式測(cè)長(zhǎng)儀又稱(chēng)為萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀。 萬(wàn)能測(cè)萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀是把丈量座作臥式布置，丈量軸線成長(zhǎng)儀是把丈量座作臥式布置，丈量軸線成程度方向的測(cè)長(zhǎng)儀器。萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀除了對(duì)程度方向的測(cè)長(zhǎng)儀器。萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀除了對(duì)外尺寸進(jìn)展直接和比較丈量之外，還可配外尺寸進(jìn)展直接和比較丈量之外，還可配合儀器的內(nèi)測(cè)附件丈量?jī)?nèi)尺寸合儀器的內(nèi)測(cè)附件丈量?jī)?nèi)尺寸,丈量范圍是丈量范圍是0100mm。臥式測(cè)長(zhǎng)儀的毫米刻線尺和丈量軸程度臥放在臥式測(cè)長(zhǎng)儀的毫米刻線尺和丈量軸程度臥放在儀器的底座上，并可在底座的導(dǎo)軌上作左右方儀器的底座上，并可在底座的導(dǎo)軌上作左右方向的挪動(dòng)；它主要由底座向的挪動(dòng)；它主要由底座7 7、測(cè)座、測(cè)座1 1、萬(wàn)能任務(wù)、

21、萬(wàn)能任務(wù)臺(tái)臺(tái)5 5和尾座和尾座6 6組成。組成。1.丈量座丈量座 2.丈量軸丈量軸 3.電眼電眼 4.被測(cè)孔被測(cè)孔 5.絕緣任務(wù)臺(tái)絕緣任務(wù)臺(tái) 6.尾座尾座 7.底座底座臥式測(cè)長(zhǎng)儀萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀臥式測(cè)長(zhǎng)儀萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀 6工具顯微鏡工具顯微鏡顯微鏡法是將被測(cè)件的尺寸、輪廓或用光干涉顯微鏡法是將被測(cè)件的尺寸、輪廓或用光干涉法產(chǎn)生的干涉條紋等，經(jīng)過(guò)顯微放大，以便于法產(chǎn)生的干涉條紋等，經(jīng)過(guò)顯微放大，以便于察看丈量。察看丈量。被測(cè)件被測(cè)件ABAB位于物鏡的物方焦點(diǎn)位于物鏡的物方焦點(diǎn)F1F1之外，但不超之外，但不超越距物鏡兩倍焦距的間隔，被測(cè)件被物鏡放大越距物鏡兩倍焦距的間隔，被測(cè)件被物鏡放大成一倒立的實(shí)象成一倒

22、立的實(shí)象A AB B ，此實(shí)象位于目鏡的物方，此實(shí)象位于目鏡的物方焦面右方的分劃板上，經(jīng)目鏡再次放大在明視焦面右方的分劃板上，經(jīng)目鏡再次放大在明視間隔間隔J J250mm250mm處成一可從目鏡視場(chǎng)中看到的虛處成一可從目鏡視場(chǎng)中看到的虛象象AB AB 顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)物鏡放大倍率為物鏡放大倍率為目鏡放大倍率為目鏡放大倍率為顯微鏡的放大倍率為顯微鏡的放大倍率為非接觸瞄準(zhǔn)非接觸瞄準(zhǔn)照明光源射出的光經(jīng)照明光源射出的光經(jīng)濾色片濾色片2 2、可變光闌、可變光闌3 3、反射鏡反射鏡4 4和聚光鏡和聚光鏡5 5后后變?yōu)槠叫泄庹彰鞅粶y(cè)變?yōu)槠叫泄庹彰鞅粶y(cè)工件。經(jīng)物鏡放大后工件。經(jīng)物鏡放大后的工件輪廓

23、成象在分的工件輪廓成象在分劃板劃板11 11上，再經(jīng)目鏡上，再經(jīng)目鏡放大后察看。根據(jù)所放大后察看。根據(jù)所要求的放大倍數(shù)，可要求的放大倍數(shù)，可改換物鏡。在分劃板改換物鏡。在分劃板前設(shè)置一正象棱鏡，前設(shè)置一正象棱鏡，使視野內(nèi)所察看的象使視野內(nèi)所察看的象為正象。目鏡頭可以為正象。目鏡頭可以改換改換. .圖為萬(wàn)能工具顯微鏡接觸瞄圖為萬(wàn)能工具顯微鏡接觸瞄準(zhǔn)系統(tǒng)準(zhǔn)系統(tǒng)光學(xué)靈敏杠桿的光學(xué)靈敏杠桿的任務(wù)原理表示圖。由照明光任務(wù)原理表示圖。由照明光源源1 1照亮的分劃板照亮的分劃板2 2上的三對(duì)上的三對(duì)雙刻線，經(jīng)透鏡雙刻線，經(jīng)透鏡3 3后由與測(cè)后由與測(cè)桿相連的反射鏡桿相連的反射鏡4 4反射，再反射，再經(jīng)物鏡經(jīng)物

24、鏡5 5放大，最后成像在放大，最后成像在測(cè)角目鏡分劃板測(cè)角目鏡分劃板6 6上。反射上。反射鏡鏡4 4隨測(cè)桿擺動(dòng)時(shí)，三組雙隨測(cè)桿擺動(dòng)時(shí)，三組雙刻線的象隨之左右挪動(dòng)。僅刻線的象隨之左右挪動(dòng)。僅當(dāng)測(cè)桿中心線與顯微鏡光軸當(dāng)測(cè)桿中心線與顯微鏡光軸重合時(shí)，雙刻線的象位于米重合時(shí)，雙刻線的象位于米字分劃板的中心位置。字分劃板的中心位置。 在工具顯微鏡上用光學(xué)靈敏杠桿丈量端面定位孔的直徑時(shí)，可用兩種方法確定采樣點(diǎn)的位置。 1.找拐點(diǎn)法 2.測(cè)弦找中點(diǎn)法21Dxxd立式接立式接觸式干觸式干涉儀是涉儀是一種高一種高精度測(cè)精度測(cè)微儀。微儀。7立式接觸式干涉儀立式接觸式干涉儀用接觸式干涉儀丈量時(shí)運(yùn)用白光，即移出濾色片

25、，用接觸式干涉儀丈量時(shí)運(yùn)用白光，即移出濾色片，使視場(chǎng)中出現(xiàn)零級(jí)黑條紋。根據(jù)測(cè)頭先后與規(guī)范使視場(chǎng)中出現(xiàn)零級(jí)黑條紋。根據(jù)測(cè)頭先后與規(guī)范件及被測(cè)件接觸時(shí)零級(jí)條紋位置間的間隔，即可件及被測(cè)件接觸時(shí)零級(jí)條紋位置間的間隔，即可測(cè)得被丈量相對(duì)于規(guī)范量的偏向值。測(cè)得被丈量相對(duì)于規(guī)范量的偏向值。例如檢定量塊：測(cè)頭與規(guī)范量塊接觸時(shí)，零級(jí)條例如檢定量塊：測(cè)頭與規(guī)范量塊接觸時(shí)，零級(jí)條紋位于紋位于a al l格，測(cè)頭與被檢量塊接觸時(shí)，格，測(cè)頭與被檢量塊接觸時(shí)，零級(jí)條紋位于零級(jí)條紋位于a=+4a=+4格，假設(shè)儀器分辨力格，假設(shè)儀器分辨力i=0.1umi=0.1um，那么被丈量塊相對(duì)于規(guī)范量的中心長(zhǎng)度偏向?yàn)槟敲幢徽闪繅K相對(duì)

26、于規(guī)范量的中心長(zhǎng)度偏向?yàn)閕 i (a2-a1)=+0.5um(a2-a1)=+0.5um接觸式干涉儀丈量方法：接觸式干涉儀丈量方法： 干涉測(cè)長(zhǎng)是激光在幾何量丈量中最重要的運(yùn)用。光波干涉法作為精細(xì)丈量長(zhǎng)度和位移的有力手段問(wèn)世已久其丈量精度很高。但在激光問(wèn)世以前，由于缺乏亮度高、單色性好的光源，干涉法的運(yùn)用有著許多局限性，激光的出現(xiàn)那么為干涉測(cè)長(zhǎng)提供了極好的相關(guān)光源。 (激光具有方向性好、能量高度集中、單色性好、干涉才干強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。8激光干涉測(cè)長(zhǎng)儀激光干涉測(cè)長(zhǎng)儀激光干涉測(cè)長(zhǎng)儀原理圖激光干涉測(cè)長(zhǎng)儀原理圖輻射源輻射源被測(cè)物被測(cè)物探測(cè)器探測(cè)器h0IhI透射式透射式X射線測(cè)厚儀原理圖射線測(cè)厚儀原理圖被被測(cè)測(cè)

27、厚厚度度衰衰減減系系數(shù)數(shù)，hueIIuhh 0hhI探測(cè)器探測(cè)器被測(cè)物被測(cè)物輻射源輻射源0I反射式反射式X射線測(cè)厚儀原理圖射線測(cè)厚儀原理圖如丈量鍋爐壁厚如丈量鍋爐壁厚6160.721345圖圖5-11 便攜式超聲波測(cè)厚儀便攜式超聲波測(cè)厚儀1.雙晶測(cè)頭雙晶測(cè)頭 2.電纜電纜 3.壓電晶體發(fā)射的超聲波脈沖壓電晶體發(fā)射的超聲波脈沖 4.被反射的超聲波脈沖被反射的超聲波脈沖 5.被測(cè)工件被測(cè)工件 6.二次儀表二次儀表 cth21 總結(jié)：總結(jié)：絕對(duì)丈量法：儀器示值為被丈量的絕對(duì)值，常絕對(duì)丈量法：儀器示值為被丈量的絕對(duì)值，常以刻度尺、光柵尺等作為丈量基準(zhǔn)，普通具有以刻度尺、光柵尺等作為丈量基準(zhǔn)，普通具有絕

28、對(duì)零位，示值范圍較大。如游標(biāo)卡尺、千分絕對(duì)零位，示值范圍較大。如游標(biāo)卡尺、千分尺、測(cè)長(zhǎng)儀、測(cè)長(zhǎng)機(jī)、工具顯微鏡等。尺、測(cè)長(zhǎng)儀、測(cè)長(zhǎng)機(jī)、工具顯微鏡等。相對(duì)丈量法：儀器示值為被丈量相對(duì)于某一定相對(duì)丈量法：儀器示值為被丈量相對(duì)于某一定值規(guī)范量的偏向值。規(guī)范量應(yīng)盡能夠與被丈量值規(guī)范量的偏向值。規(guī)范量應(yīng)盡能夠與被丈量具有一樣定義及公稱(chēng)值。用于相對(duì)丈量的儀器具有一樣定義及公稱(chēng)值。用于相對(duì)丈量的儀器多稱(chēng)作測(cè)微儀或比較儀，普通具有放大倍數(shù)大，多稱(chēng)作測(cè)微儀或比較儀，普通具有放大倍數(shù)大，示值范圍較小、丈量精度高、零位可調(diào)的特點(diǎn)。示值范圍較小、丈量精度高、零位可調(diào)的特點(diǎn)。如杠桿百分表，光學(xué)比較儀、接觸式干涉儀、如杠桿

29、百分表，光學(xué)比較儀、接觸式干涉儀、電感測(cè)微儀等。電感測(cè)微儀等。直接丈量法：直接丈量法：將被丈量直接和規(guī)范量進(jìn)展比較。將被丈量直接和規(guī)范量進(jìn)展比較。 可分為絕可分為絕對(duì)丈量和相對(duì)丈量對(duì)丈量和相對(duì)丈量三三. 間接丈量法常用安裝：間接丈量法常用安裝：丈量得到的量值是采樣點(diǎn)的坐丈量得到的量值是采樣點(diǎn)的坐標(biāo)坐標(biāo)丈量法或其他與被標(biāo)坐標(biāo)丈量法或其他與被丈量有確定函數(shù)關(guān)系的參量，丈量有確定函數(shù)關(guān)系的參量，被丈量的值須經(jīng)過(guò)計(jì)算求得。被丈量的值須經(jīng)過(guò)計(jì)算求得。大直徑的間接丈量大直徑的間接丈量坐標(biāo)丈量法坐標(biāo)丈量法微小尺寸的間接丈量微小尺寸的間接丈量如下圖為手持式丈量安裝。如下圖為手持式丈量安裝。在安裝基體在安裝基體

30、1 1的中央放著指的中央放著指示表示表4 4；兩側(cè)裝有帶滾柱；兩側(cè)裝有帶滾柱3 3的支桿的支桿2 2。 這種安裝在丈量前應(yīng)在這種安裝在丈量前應(yīng)在平板上進(jìn)展調(diào)整指示表的平板上進(jìn)展調(diào)整指示表的零位，即兩個(gè)滾柱與平板零位，即兩個(gè)滾柱與平板外表接觸，而在指示表的外表接觸，而在指示表的量桿下端，墊以適當(dāng)?shù)膲K量桿下端，墊以適當(dāng)?shù)膲K規(guī)。規(guī)。 (一一)大尺寸的丈量大尺寸的丈量1. 1. 用弓高弦長(zhǎng)法丈量大直徑的孔和軸用弓高弦長(zhǎng)法丈量大直徑的孔和軸22()22DdDdHlHHlDdHlHD )1( 222對(duì)上式微分得對(duì)上式微分得:22()22DdDdHlHHlDdHlHD )1(222圖圖5-13，5-14L0

31、圖5-15放光盤(pán)激光掃描儀丈量原理激光掃描儀丈量原理激光掃描丈量?jī)x主要任務(wù)部件引見(jiàn)激光掃描丈量?jī)x主要任務(wù)部件引見(jiàn) 實(shí)際上用三坐標(biāo)丈量機(jī)可測(cè)不經(jīng)過(guò)定實(shí)際上用三坐標(biāo)丈量機(jī)可測(cè)不經(jīng)過(guò)定位調(diào)整的任何工件的恣意參數(shù)，實(shí)現(xiàn)丈量位調(diào)整的任何工件的恣意參數(shù)，實(shí)現(xiàn)丈量的關(guān)鍵是建立采樣點(diǎn)與被測(cè)參量在坐標(biāo)丈的關(guān)鍵是建立采樣點(diǎn)與被測(cè)參量在坐標(biāo)丈量中坐標(biāo)的關(guān)系模型，即經(jīng)過(guò)丈量被測(cè)幾量中坐標(biāo)的關(guān)系模型，即經(jīng)過(guò)丈量被測(cè)幾何要素上假設(shè)干個(gè)點(diǎn)的位置坐標(biāo)繼而求得何要素上假設(shè)干個(gè)點(diǎn)的位置坐標(biāo)繼而求得被測(cè)參量。包括采樣讀數(shù)和數(shù)據(jù)處置兩個(gè)被測(cè)參量。包括采樣讀數(shù)和數(shù)據(jù)處置兩個(gè)步驟。步驟。( (二二) )坐標(biāo)丈量法坐標(biāo)丈量法三坐標(biāo)丈量機(jī)三

32、坐標(biāo)丈量機(jī)三坐標(biāo)丈量機(jī)機(jī)架構(gòu)造三坐標(biāo)丈量機(jī)機(jī)架構(gòu)造三坐標(biāo)丈量機(jī)的主體主要由以下各部分組成：底座、三坐標(biāo)丈量機(jī)的主體主要由以下各部分組成：底座、丈量任務(wù)臺(tái)、立柱、丈量任務(wù)臺(tái)、立柱、X X及及Y Y向支撐梁和導(dǎo)軌、向支撐梁和導(dǎo)軌、Z Z軸部件軸部件及丈量系統(tǒng)感應(yīng)同步器、激光干涉儀、精細(xì)光柵尺及丈量系統(tǒng)感應(yīng)同步器、激光干涉儀、精細(xì)光柵尺等、計(jì)算機(jī)及軟件。等、計(jì)算機(jī)及軟件。Chameleon Chameleon 7107 7107 三坐標(biāo)三坐標(biāo)丈量機(jī)丈量機(jī) 美國(guó)布朗美國(guó)布朗夏夏普公司制造普公司制造丈量范圍丈量范圍: :650650100010006 65050CMM采樣讀數(shù)：獲得采樣點(diǎn)坐標(biāo)值采樣讀數(shù)：

33、獲得采樣點(diǎn)坐標(biāo)值數(shù)據(jù)處置主要包括兩部分：數(shù)據(jù)處置主要包括兩部分：1 1建立工件坐標(biāo)系：工件建立工件坐標(biāo)系：工件隨意放在任務(wù)臺(tái)上，不需求定隨意放在任務(wù)臺(tái)上，不需求定位調(diào)整，這樣需求根據(jù)丈量工位調(diào)整，這樣需求根據(jù)丈量工件的基準(zhǔn)點(diǎn)，線，面將坐標(biāo)丈件的基準(zhǔn)點(diǎn)，線，面將坐標(biāo)丈量機(jī)的坐標(biāo)點(diǎn)，坐標(biāo)軸，坐標(biāo)量機(jī)的坐標(biāo)點(diǎn)，坐標(biāo)軸，坐標(biāo)面經(jīng)過(guò)坐標(biāo)的平移和旋轉(zhuǎn)與工面經(jīng)過(guò)坐標(biāo)的平移和旋轉(zhuǎn)與工件的去重合。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為建件的去重合。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為建立工件坐標(biāo)系。立工件坐標(biāo)系。2 2由采樣點(diǎn)的坐標(biāo)值計(jì)算由采樣點(diǎn)的坐標(biāo)值計(jì)算被丈量被丈量例題：如以下圖，計(jì)算孔例題：如以下圖，計(jì)算孔C，孔，孔D中心與孔中心與孔A，B中中 心連線間

34、的間隔心連線間的間隔DCLL ,OO ABCDxyx y xyo的的情情況況相相同同對(duì)對(duì)與與孔孔三三點(diǎn)點(diǎn)坐坐標(biāo)標(biāo)：的的某某一一圓圓周周截截面面上上獲獲取取在在孔孔DCBzyxzyxzyxAAAAAAAAA,),(),(),(A332211連連線線重重合合軸軸與與孔孔心心旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)坐坐標(biāo)標(biāo)系系使使其其的的圓圓心心重重合合平平移移坐坐標(biāo)標(biāo)系系，使使其其與與孔孔方方法法求求的的：孔孔的的圓圓心心坐坐標(biāo)標(biāo)用用同同樣樣的的圓圓心心坐坐標(biāo)標(biāo)：則則孔孔BAxzzyyyxxxAzyxBzzyyxxyyxxyyxxxxyyxxxxyxxyyxxyyxxyyyyxxyyyyxAAABBBAAAAAAAAAAAAAA

35、AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA, ),( )()(2)()()()(2)()( 0000003121213123212321212221222131031212131232123212122212221310 DCDCDDDCCCABABABAABAABABABAABALLABDCyyzyxzyxDCzzyyxxxxyyyyxxyyyxxyyyyxxxxx,:),(),(,)()()()()()()()(00000000200200000000200200000000連連線線距距離離至至孔孔心心就就是是孔孔代代入入上上式式獲獲得得的的中中心心坐坐標(biāo)標(biāo)分分別別將將孔

36、孔標(biāo)標(biāo)系系之之間間的的關(guān)關(guān)系系為為：工工件件坐坐標(biāo)標(biāo)系系與與測(cè)測(cè)量量機(jī)機(jī)坐坐 隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)消費(fèi)的開(kāi)展，產(chǎn)品的小型化或微型化越來(lái)越成為一個(gè)重要的分支，因此微小尺寸的丈量越來(lái)越多：如細(xì)絲、小孔、鍍層厚度、集成電路中的氧化層厚度、各元件間的微小間隔、計(jì)算機(jī)中磁頭與磁盤(pán)間的微小間隙等等；而且精度要求也越來(lái)越高，如超大規(guī)模集成電路中要求位置的丈量精度為0.lum的數(shù)量級(jí)。顯然，現(xiàn)有的傳統(tǒng)丈量方法和儀器是難以完成義務(wù)的，迫切地要求提出新的丈量方法，下面將引見(jiàn)幾個(gè)丈量方法的實(shí)例。 (三) 微小尺寸丈量 普通的鋼絲直徑常用電感測(cè)微儀以接觸法進(jìn)展丈量，這種方法受丈量力的影響很大，即使在丈量力較小的情況下，

37、其相對(duì)丈量誤差也是較大的，而且容易引起細(xì)絲的彎曲變形。此外，如測(cè)力過(guò)小，也由于丈量不穩(wěn)定而無(wú)法保證丈量精度。近年來(lái)由于激光技術(shù)的開(kāi)展，為丈量細(xì)絲直徑提供了新的丈量原理和方法。 1、用激光衍射法丈量金屬細(xì)絲直徑、用激光衍射法丈量金屬細(xì)絲直徑夫瑯和費(fèi)衍射原理夫瑯和費(fèi)衍射原理當(dāng)光源和衍射場(chǎng)當(dāng)光源和衍射場(chǎng)( (即屏幕即屏幕P)P)都距衍射物都距衍射物( (小孔、狹小孔、狹縫等縫等) )無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)的衍射稱(chēng)為夫瑯和費(fèi)衍射無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)的衍射稱(chēng)為夫瑯和費(fèi)衍射( (或平行或平行光衍射光衍射) )，實(shí)踐上只需光源、屏幕離衍射物有足夠，實(shí)踐上只需光源、屏幕離衍射物有足夠大的間隔部可以為是夫瑯和費(fèi)衍射。大的間隔部可以為是夫

38、瑯和費(fèi)衍射。 式中 K1，2正整數(shù)。正負(fù)號(hào)表示亮暗條紋對(duì)稱(chēng)地分布在中央亮條紋的兩側(cè)，0給出了中央亮條紋P0的中心位置。由圖可見(jiàn)，隨著衍射角 的添加，亮條紋的光強(qiáng)將迅速降低，暗點(diǎn)位置是等距分布的。如采用激光作為光源，由于能量高度集中，條紋可以更加明晰，衍射級(jí)次也更高(即能見(jiàn)到的衍射條紋致目多)。狹縫的衍射條紋光強(qiáng)分布圖狹縫的衍射條紋光強(qiáng)分布圖kasin如下圖，設(shè)被測(cè)細(xì)絲為如下圖，設(shè)被測(cè)細(xì)絲為d d，相當(dāng)于狹縫。我們采用，相當(dāng)于狹縫。我們采用激光作為光源，由于其發(fā)散角很小，可以為是平行激光作為光源，由于其發(fā)散角很小，可以為是平行光，所以可免除透鏡光，所以可免除透鏡L1L1；并將衍射屏幕放置離細(xì)絲；

39、并將衍射屏幕放置離細(xì)絲較遠(yuǎn)處較遠(yuǎn)處( (譬如譬如l l500mm)500mm)，這樣又可免除透鏡，這樣又可免除透鏡L2L2。于。于衍射場(chǎng)衍射場(chǎng)P P處即可獲得一組明暗相間的衍射條紋，只需處即可獲得一組明暗相間的衍射條紋，只需測(cè)得衍射條紋距屏幕中心的間隔測(cè)得衍射條紋距屏幕中心的間隔SkSk，便可求得細(xì)絲，便可求得細(xì)絲直徑。由于直徑。由于la (la (即即d)d)，此時(shí)，此時(shí)角很小，故可取角很小，故可取: :為衍射條紋級(jí)數(shù)為條紋間距；式中：可得或者由于于是可得：故：足的條件是：由于衍射條紋極小值滿(mǎn)ksdslasksdslkaklsaakalskkkk,/sinsintansin2光纖直徑的丈量光

40、纖直徑的丈量 激光能量法激光能量法 形位誤差丈量是將被測(cè)要素和理想要素進(jìn)展比較，從而用數(shù)值描畫(huà)實(shí)踐要素與理想要素外形或位置上的差別。每個(gè)參數(shù)的丈量過(guò)程包括丈量和評(píng)定兩個(gè)階段。被測(cè)要素表達(dá)方法：在實(shí)踐丈量中，被測(cè)要素用有限個(gè)丈量數(shù)據(jù)表征的測(cè)得要素來(lái)替代,對(duì)于中心要素,可經(jīng)過(guò)丈量相應(yīng)的輪廓要素計(jì)算求的。理想要素：理想要素的方向和位置大多用基準(zhǔn)要素來(lái)表達(dá)，但工件的基準(zhǔn)要素總有外形誤差，丈量時(shí)應(yīng)盡能夠減小對(duì)丈量結(jié)果的影響。第三節(jié)第三節(jié) 形位誤差的丈量形位誤差的丈量?jī)x器原理：儀器原理：殼體殼體調(diào)整螺釘調(diào)整螺釘磁鋼磁鋼兩組線圈兩組線圈張絲張絲丈量方法：丈量方法：橋板橋板程度儀程度儀155 n0123456

41、 iiiiiiiiiiiaclylamlcammclaradccc1166005. 0)(005. 0)(105)(105 值值用用下下式式求求得得：坐坐標(biāo)標(biāo)在在該該坐坐標(biāo)標(biāo)系系中中各各測(cè)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)的的橫橫軸軸建建立立坐坐標(biāo)標(biāo)系系，以以過(guò)過(guò)起起測(cè)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)的的水水平平線線為為橋橋板板兩兩端端點(diǎn)點(diǎn)距距離離儀儀器器格格值值，橋橋板板兩兩端端點(diǎn)點(diǎn)的的高高度度差差：（角角秒秒）（角角秒秒）：儀儀器器分分度度值值格格分段讀數(shù)分段讀數(shù)iaumi/ 各段高度差各段高度差i分分段段數(shù)數(shù)umyi/坐標(biāo)值坐標(biāo)值各采樣點(diǎn)各采樣點(diǎn)mml250誤差評(píng)定：誤差評(píng)定：510151 2345iyo6510151 2345iyo6二二

42、 圓度誤差圓度誤差圓度誤差指包容同一正截面實(shí)踐輪廓且半圓度誤差指包容同一正截面實(shí)踐輪廓且半徑差為最小的兩同心圓的間隔徑差為最小的兩同心圓的間隔fmfmmaxminmfRR1最小包容區(qū)域法最小包容區(qū)域法:以包容實(shí)踐輪廓且半徑差為最小的兩以包容實(shí)踐輪廓且半徑差為最小的兩 同心圓的圓心為理想圓的圓心同心圓的圓心為理想圓的圓心,即理想圓的位置是符合即理想圓的位置是符合 最小條件的。如圖最小條件的。如圖a2最小外接圓法：以包容實(shí)踐輪廓且半徑為最小的外接最小外接圓法：以包容實(shí)踐輪廓且半徑為最小的外接 圓圓心為理想圓的圓心。如圖圓圓心為理想圓的圓心。如圖b3最大內(nèi)切圓法：以?xún)?nèi)切于實(shí)踐輪廓且半徑為最大的內(nèi)最大

43、內(nèi)切圓法：以?xún)?nèi)切于實(shí)踐輪廓且半徑為最大的內(nèi) 切圓圓心為理想圓的圓心。如圖切圓圓心為理想圓的圓心。如圖c4最小二乘方圓法：以實(shí)踐輪廓上相應(yīng)各點(diǎn)至圓周間隔最小二乘方圓法：以實(shí)踐輪廓上相應(yīng)各點(diǎn)至圓周間隔 的平方和為最小的圓的圓心為理想圓的圓心。如圖的平方和為最小的圓的圓心為理想圓的圓心。如圖d圓度誤差的四種評(píng)定方法圓度誤差的四種評(píng)定方法最小包容最小包容區(qū)域法最區(qū)域法最小，最小小，最小二乘法稍二乘法稍大大圓度儀丈量法圓度儀丈量法轉(zhuǎn)臺(tái)式圓度儀轉(zhuǎn)臺(tái)式圓度儀傳感器回轉(zhuǎn)式圓度儀傳感器回轉(zhuǎn)式圓度儀丈量軸丈量軸測(cè)微器測(cè)微器任務(wù)臺(tái)任務(wù)臺(tái)第四節(jié)外表粗糙度丈量第四節(jié)外表粗糙度丈量定義：外表粗糙度是一種微觀幾何外形定義：

44、外表粗糙度是一種微觀幾何外形誤差誤差, ,它的大小關(guān)系到機(jī)械零部件的它的大小關(guān)系到機(jī)械零部件的壽命、震動(dòng)、噪音等，所以對(duì)它的丈壽命、震動(dòng)、噪音等，所以對(duì)它的丈量顯得尤為重要。量顯得尤為重要。特點(diǎn)：波距量值小小于特點(diǎn)：波距量值小小于1mm)1mm)，變化頻，變化頻率高，所以粗糙度丈量方法必需具有率高，所以粗糙度丈量方法必需具有分辨率高和頻響快的特性。分辨率高和頻響快的特性。丈量方法：丈量方法：接觸式輪廓儀觸針式輪廓儀接觸式輪廓儀觸針式輪廓儀 電感式輪廓儀、激光干涉式輪廓儀、電感式輪廓儀、激光干涉式輪廓儀、壓電式輪廓儀。壓電式輪廓儀。外表粗糙度的丈量基準(zhǔn)線原那么上要求與被測(cè)外表的理想外外表粗糙度的

45、丈量基準(zhǔn)線原那么上要求與被測(cè)外表的理想外形一致，但在實(shí)踐丈量中難以實(shí)現(xiàn)。比較常見(jiàn)的是利用與傳形一致，但在實(shí)踐丈量中難以實(shí)現(xiàn)。比較常見(jiàn)的是利用與傳感器殼體安裝成一體的導(dǎo)頭建立相對(duì)丈量基準(zhǔn)。感器殼體安裝成一體的導(dǎo)頭建立相對(duì)丈量基準(zhǔn)。P104 圖圖5-37激光干涉儀、壓電式輪廓儀激光干涉儀、壓電式輪廓儀壓電式輪廓儀丈量原理圖壓電式輪廓儀丈量原理圖2、非接觸式輪廓儀、非接觸式輪廓儀光學(xué)輪廓儀離焦式、共焦式光學(xué)輪廓儀離焦式、共焦式國(guó)家規(guī)范中規(guī)定的評(píng)定國(guó)家規(guī)范中規(guī)定的評(píng)定基準(zhǔn)為輪廓中線：最小基準(zhǔn)為輪廓中線：最小二乘中線和算術(shù)平均中二乘中線和算術(shù)平均中線。線。外表粗糙度的高度評(píng)定外表粗糙度的高度評(píng)定參數(shù)：參

46、數(shù)： 輪廓算術(shù)平均偏向輪廓算術(shù)平均偏向:1()/naiiRyn微觀不平度十點(diǎn)高度：微觀不平度十點(diǎn)高度：5511()/5zpiviiiRyy輪廓最大高度：輪廓最大高度：maxmaxypvRyy外表粗糙度的評(píng)定方法外表粗糙度的評(píng)定方法 中線 ln lr lr lr lr lr 取樣長(zhǎng)度取樣長(zhǎng)度lrlr是丈量或評(píng)定外表粗糙是丈量或評(píng)定外表粗糙度所規(guī)定的一段基準(zhǔn)線度所規(guī)定的一段基準(zhǔn)線長(zhǎng)度，至少包含長(zhǎng)度，至少包含5 5個(gè)微峰個(gè)微峰和和5 5個(gè)微谷。個(gè)微谷。 評(píng)定長(zhǎng)度評(píng)定長(zhǎng)度lnln取規(guī)范評(píng)定長(zhǎng)度取規(guī)范評(píng)定長(zhǎng)度lnln5lr5lr。假設(shè)被測(cè)外表比較均勻，。假設(shè)被測(cè)外表比較均勻，可選可選lnln5lr5lr

47、；假設(shè)均勻性差，可選；假設(shè)均勻性差，可選lnln5lr5lr。一大位移量丈量一大位移量丈量1脈沖測(cè)距法脈沖測(cè)距法:光電探測(cè)器振蕩器放大整形脈沖激光發(fā)生器電子門(mén)控制電路數(shù)字顯示復(fù)位電路濾色鏡開(kāi)關(guān)置零脈沖發(fā)射脈沖接納脈沖參考脈沖前往脈沖整形后脈沖電子門(mén)控制脈沖時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)脈沖ctL21光電探測(cè)器光電探測(cè)器振蕩器振蕩器放大整形放大整形脈沖激光發(fā)生器脈沖激光發(fā)生器電子門(mén)電子門(mén)控制電路控制電路數(shù)字顯示數(shù)字顯示復(fù)位電路復(fù)位電路濾色鏡濾色鏡L1L2置零脈沖置零脈沖發(fā)射脈沖發(fā)射脈沖接納脈沖接納脈沖參考脈沖參考脈沖前往脈沖前往脈沖整形后脈沖整形后脈沖電子門(mén)控制脈沖電子門(mén)控制脈沖時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)脈沖2

48、雙頻激光干涉儀：雙頻激光干涉儀：222 2:2110101210 NLLdtvfdtNvfMHzffftt 多譜勒頻移多譜勒頻移多譜勒效應(yīng)產(chǎn)生多譜勒效應(yīng)產(chǎn)生解調(diào)放大放大計(jì)數(shù)顯示激光器波片4擴(kuò)束器偏振激光器檢偏器光電器件1fff12f12fffff12解調(diào)解調(diào)放大放大放大放大計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)顯示顯示激光器激光器波波片片4 擴(kuò)束器擴(kuò)束器偏振分偏振分光器光器檢偏器檢偏器光電器件光電器件1fff 12f12fffff 12二物位的丈量二物位的丈量(一電容式液位丈量法一電容式液位丈量法1導(dǎo)電液體的液位丈量導(dǎo)電液體的液位丈量HLD0Dd1234h1被測(cè)導(dǎo)電液體；被測(cè)導(dǎo)電液體；2容器容器3不銹鋼棒；不銹鋼棒；4聚四

49、氟乙烯套管聚四氟乙烯套管mdmDmLmFdDLCH,/ ln2000000不銹鋼棒直徑不銹鋼棒直徑容器內(nèi)經(jīng)容器內(nèi)經(jīng)液位測(cè)量范圍液位測(cè)量范圍體的等效介電常數(shù)，體的等效介電常數(shù)，內(nèi)氣內(nèi)氣聚四氟乙烯套管和容器聚四氟乙烯套管和容器時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng) dDHdDHCCHmDmFdDHLdDHCCHHH0000ln2ln2,/,ln)(2ln2 為為時(shí)時(shí)，電電容容器器的的變變化化量量增增加加到到當(dāng)當(dāng)容容器器內(nèi)內(nèi)液液位位高高度度由由零零聚聚四四氟氟乙乙烯烯套套管管外外徑徑聚聚四四氟氟乙乙烯烯的的介介電電常常數(shù)數(shù)式式中中為為：時(shí)時(shí)，電電容容器器電電容容當(dāng)當(dāng)液液位位高高度度為為為為非非測(cè)測(cè)量量區(qū)區(qū)圖圖中中的的液液體體

50、歐歐姆姆）西西門(mén)門(mén)子子（上上式式適適合合電電導(dǎo)導(dǎo)率率不不小小于于mmhSmSdDKKHCdDHCDD10,1/10ln2 ,ln2 ,200 2非導(dǎo)電液體的液位丈量非導(dǎo)電液體的液位丈量DLH123451被測(cè)的非導(dǎo)電液體；被測(cè)的非導(dǎo)電液體；2容器容器3不銹鋼外電極；不銹鋼外電極；4不銹鋼內(nèi)電極不銹鋼內(nèi)電極5絕緣套絕緣套mdmDmLmFdDLCH,/ ln20000內(nèi)電極外經(jīng)外電極內(nèi)經(jīng)兩電極的最大覆蓋長(zhǎng)度常數(shù)，空氣的等效介電式中：時(shí)，當(dāng)ddDHCCmFdDHLdDHCCHHHln2/,ln)(2ln200）（為為電容器的變化量電容器的變化量被測(cè)液體的介電常數(shù)被測(cè)液體的介電常數(shù)式中式中為：為：時(shí)，電

51、容器電容時(shí)，電容器電容當(dāng)液位上升為當(dāng)液位上升為 uAxC0CABCD1D2D3D4D1U2U環(huán)形二極管電橋環(huán)形二極管電橋充放電轉(zhuǎn)換電路充放電轉(zhuǎn)換電路成正比成正比與與因而因而成正比，成正比，與與變化，變化，當(dāng)有物位時(shí)，引起當(dāng)有物位時(shí)，引起。，使上式，使上式時(shí)，調(diào)整時(shí)，調(diào)整當(dāng)被測(cè)物位當(dāng)被測(cè)物位：通過(guò)微安表的平均電流通過(guò)微安表的平均電流過(guò)程中過(guò)程中被充電以及它們放電的被充電以及它們放電的和和在在點(diǎn)的電荷點(diǎn)的電荷點(diǎn)流向點(diǎn)流向由由時(shí)，時(shí)，降到低電平降到低電平當(dāng)矩形波由高電平當(dāng)矩形波由高電平點(diǎn)的電荷點(diǎn)的電荷點(diǎn)流向點(diǎn)流向由由時(shí)，時(shí)，躍變到高電平躍變到高電平當(dāng)矩形波由低電平當(dāng)矩形波由低電平HICICICCHC

52、UfCCUUfUUfCUUfCICCUUCACUUUUCCAUUxxxxx 00)()()()()(0012120120121212021smvvmkgIvvvvIER/, , /, ,21321211221122播速度聲波在不同介質(zhì)中的傳兩種不同介質(zhì)的密度式中：二超聲波物位丈量二超聲波物位丈量ffff正壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)-接接納器納器逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)-發(fā)發(fā)射器射器聲波聲波H容器容器探頭探頭液位丈量根本原液位丈量根本原理理vtH21丈量方法丈量方法實(shí)踐運(yùn)用中可采用多種方式。實(shí)踐運(yùn)用中可采用多種方式。根據(jù)探頭的任務(wù)方式根據(jù)探頭的任務(wù)方式根據(jù)傳聲介質(zhì)根據(jù)傳聲介質(zhì)氣介式氣介式液介式液介式固介式固

53、介式自發(fā)自收的單探頭方式自發(fā)自收的單探頭方式收，發(fā)分開(kāi)的雙探頭方式收，發(fā)分開(kāi)的雙探頭方式單探頭方式的脈沖回波式超聲波丈量液位根本方案單探頭方式的脈沖回波式超聲波丈量液位根本方案液位液位液位液位液位液位探頭探頭探頭探頭探頭探頭HHH液介式液介式氣介式氣介式固介式固介式固體棒固體棒2aSH液面液面液面液面液面液面發(fā)發(fā)發(fā)發(fā)發(fā)發(fā)收收收收收收dH雙探頭方式的脈沖回波式超聲波丈量液位根本方案雙探頭方式的脈沖回波式超聲波丈量液位根本方案液介式液介式氣介式氣介式固介式固介式mdsmvsmvvdtvHaSHvtSHH,/, ,/,)(21,2122兩兩根根傳傳聲聲固固體體之之間間距距離離液液體體中中的的聲聲速速固固體體中中的的聲聲速速式式中中：聲聲波波在在固固體體中中傳傳播播時(shí)時(shí) 設(shè)置校正具方法設(shè)置校正具方法 聲波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)的溫度和壓力有關(guān)。如：0時(shí)，空氣中的聲速為331m/s；而當(dāng)溫度為100時(shí)，空氣中的聲速為387m/s，所以丈量時(shí)要對(duì)聲速進(jìn)展校正。1固定校正法固定校正法HL0反射鏡反射鏡校正側(cè)頭校正側(cè)頭校正具校正具丈量探頭丈量探頭HtLtttLtvvtHtvL在數(shù)值上