測量技術(shù)基礎(chǔ)

1、第五章第五章 測量技術(shù)基礎(chǔ)測量技術(shù)基礎(chǔ)基本內(nèi)容基本內(nèi)容 概述概述：基本概念、計量單位和長度基準(zhǔn)、量值的傳遞：基本概念、計量單位和長度基準(zhǔn)、量值的傳遞 常用測量方法和測量器具常用測量方法和測量器具： 常用測量方法、常用測量常用測量方法、常用測量器具器具 測量誤差及數(shù)據(jù)處理測量誤差及數(shù)據(jù)處理 ：測量誤差及表達(dá)式測量誤差及表達(dá)式 、誤差的、誤差的分類分類 、 誤差的來源及減小其影響的措施、測量不確誤差的來源及減小其影響的措施、測量不確定度、定度、 測量數(shù)據(jù)的處理測量數(shù)據(jù)的處理 光滑工件尺寸的檢測光滑工件尺寸的檢測：光滑極限量規(guī)、驗收極限及測：光滑極限量規(guī)、驗收極限及測量器具的選擇、光滑工件的測量量器

2、具的選擇、光滑工件的測量第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 “測量測量”是以確定量值為目的的全部操作。是以確定量值為目的的全部操作。一、基本概念一、基本概念實質(zhì)：是將被測量與標(biāo)準(zhǔn)的單位量進行比較，確定其比實質(zhì)：是將被測量與標(biāo)準(zhǔn)的單位量進行比較，確定其比 值的過程。值的過程。 若被測量為若被測量為L L，計量單位為，計量單位為E E，確定的比值為，確定的比值為q q， 則測量可表示為則測量可表示為 L = q E L = q E 1.1.被測對象被測對象 主要指幾何量。包括：長度、角度、主要指幾何量。包括：長度、角度、 表面粗糙度、表面粗糙度、 形狀和位置誤差及螺紋、齒輪的幾何參數(shù)等。形狀和位置誤差及螺紋、

3、齒輪的幾何參數(shù)等。2.2.計量單位計量單位 長度計量單位：米長度計量單位：米(m) (m) 毫米毫米(mm) (mm) 微米微米(m(m ) )納米納米(nm )(nm ) 角度計量單位：弧度角度計量單位：弧度(rad(rad) )、度、分、秒；、度、分、秒；3.3.測量方法測量方法廣義地說，測量方法包括測量原理、測量器具（計廣義地說，測量方法包括測量原理、測量器具（計量器具）和測量條件（環(huán)境和操作者）的總和。量器具）和測量條件（環(huán)境和操作者）的總和。4.4.測量精度測量精度 指測量結(jié)果和被測幾何量的真值的一致程度；指測量結(jié)果和被測幾何量的真值的一致程度； 測量結(jié)果越接近真值，測量精度越高。測

4、量結(jié)果越接近真值，測量精度越高。二、計量單位和長度基準(zhǔn)二、計量單位和長度基準(zhǔn) 我國法定計量單位中，長度的基本單位名稱是我國法定計量單位中，長度的基本單位名稱是“米米”，其單位符號為其單位符號為“m”m”。 三、量值的傳遞1.1.量塊量塊（4 4）尺寸：標(biāo)稱尺寸；）尺寸：標(biāo)稱尺寸；（2 2）材料：特殊合金鋼；）材料：特殊合金鋼；（3 3）形狀：正六面體；）形狀：正六面體；（1 1）定義：無刻度、截面為矩形的平面平行端面量具；）定義：無刻度、截面為矩形的平面平行端面量具；（5 5）精度等級：）精度等級： 按制造精度分為按制造精度分為6 6級：級：0000、0 0、K K、1 1、2 2、3 3級；

5、級； 按檢定精度分為按檢定精度分為6 6等：等：1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6等；等； 使用時，使用時，“等等”比比“級級”的測量精度要高。的測量精度要高。1.1.量塊（續(xù)）量塊（續(xù)）（6 6）量塊的組合應(yīng)用）量塊的組合應(yīng)用我國成套生產(chǎn)的量塊共有我國成套生產(chǎn)的量塊共有1717種套別，每套的塊數(shù)分別為種套別，每套的塊數(shù)分別為9191、8383、4646、1212、1010、8 8、6 6、5 5等。下表所列為等。下表所列為8383塊組塊組和和9191塊組一套的量塊的尺寸系列。塊組一套的量塊的尺寸系列。消尾法：從所需組合尺寸的最后一位非消尾法：從所需組合尺寸的最后一位非0 0尾數(shù)開

6、始，尾數(shù)開始，每選擇一塊量塊每選擇一塊量塊至少至少去掉一位尾數(shù)。去掉一位尾數(shù)。注意注意：為了減少量塊組合的累計誤差，組合時量塊不：為了減少量塊組合的累計誤差，組合時量塊不 超過超過4 4塊。塊。例：從例：從8383塊一套的量塊中選取尺寸為塊一套的量塊中選取尺寸為36.745mm36.745mm的量塊組；的量塊組；36.745 36.745 所需尺寸所需尺寸 1.005 1.005 第一塊量塊尺寸第一塊量塊尺寸35.7435.74 （6 6）量塊的組合應(yīng)用（續(xù)）量塊的組合應(yīng)用（續(xù)）第二節(jié)第二節(jié) 常用測量方法和測量器具常用測量方法和測量器具 （2 2）間接測量）間接測量 通過測量與被測幾何量有函數(shù)

7、關(guān)系的其他通過測量與被測幾何量有函數(shù)關(guān)系的其他 量，再經(jīng)過計算得到該被測幾何量值。量，再經(jīng)過計算得到該被測幾何量值。 1.1.按被測量值是否直接從測量器具獲得分：按被測量值是否直接從測量器具獲得分：（1 1）直接測量）直接測量 直接從測量器具上獲得被測幾何量的整直接從測量器具上獲得被測幾何量的整 個量值。個量值。 例如例如：用游標(biāo)卡尺、外徑千分尺測量外圓直徑，用比用游標(biāo)卡尺、外徑千分尺測量外圓直徑，用比 較儀測量長度尺寸等。較儀測量長度尺寸等。一、常用測量方法（狹義）一、常用測量方法（狹義）（1 1）絕對測量）絕對測量 從測量器具上直接得到被測參數(shù)的整個從測量器具上直接得到被測參數(shù)的整個 量值

8、的測量。量值的測量。 例如：用游標(biāo)卡尺測量零件軸徑值。例如：用游標(biāo)卡尺測量零件軸徑值。一、常用測量方法（狹義）（續(xù)）一、常用測量方法（狹義）（續(xù)）2.2.按示值是否是被測幾何量的整個量值分：按示值是否是被測幾何量的整個量值分：（2 2）相對測量）相對測量 計量器具的示值是相對于一致標(biāo)準(zhǔn)量的偏差計量器具的示值是相對于一致標(biāo)準(zhǔn)量的偏差 （比較測量）（比較測量） 值，而被測幾何量的量值等于該偏差值與標(biāo)值，而被測幾何量的量值等于該偏差值與標(biāo) 準(zhǔn)量值的代數(shù)和。準(zhǔn)量值的代數(shù)和。 例如：用內(nèi)徑百分表測孔徑。例如：用內(nèi)徑百分表測孔徑。一、常用測量方法（狹義）（續(xù)）一、常用測量方法（狹義）（續(xù)）3.3.按測量時

9、計量器具的側(cè)頭與被測件表面是否接觸分：按測量時計量器具的側(cè)頭與被測件表面是否接觸分：（1 1）接觸測量）接觸測量 測量器具的測頭與被測表面相接觸的測量。測量器具的測頭與被測表面相接觸的測量。 例如：用游標(biāo)卡尺測量零件軸徑值。例如：用游標(biāo)卡尺測量零件軸徑值。（2 2）非接觸測量）非接觸測量 測量器具的測頭不與被測表面相接觸測量器具的測頭不與被測表面相接觸 的測量。的測量。 例如：用光切顯微鏡測量表面粗糙度。例如：用光切顯微鏡測量表面粗糙度。一、常用測量方法（狹義）（續(xù)）一、常用測量方法（狹義）（續(xù)）4.4.按測量在加工過程中所起的作用分：按測量在加工過程中所起的作用分：（1 1）主動測量）主動測

10、量 在加工過程中進行的測量。在加工過程中進行的測量。 （在線測量）作用：控制加工質(zhì)量，防止廢品的產(chǎn)生。（在線測量）作用：控制加工質(zhì)量，防止廢品的產(chǎn)生。（2 2）被動測量）被動測量 加工完后進行的測量。加工完后進行的測量。 （離線測量）作用：發(fā)現(xiàn)并剔除廢品。（離線測量）作用：發(fā)現(xiàn)并剔除廢品。一、常用測量方法（狹義）（續(xù)）一、常用測量方法（狹義）（續(xù)）5.5.按零件上同時被測參數(shù)的多少分類按零件上同時被測參數(shù)的多少分類 ：（2 2）綜合測量）綜合測量 同時對零件上幾個相關(guān)的不同參數(shù)進同時對零件上幾個相關(guān)的不同參數(shù)進 行綜合測量。行綜合測量。 例如：用螺紋量規(guī)檢驗螺紋的作用中徑。例如：用螺紋量規(guī)檢驗

11、螺紋的作用中徑。（1 1）單項測量）單項測量 分別對不同參數(shù)進行單獨測量。分別對不同參數(shù)進行單獨測量。 例如：用工具顯微鏡測量螺紋的螺距、大徑、例如：用工具顯微鏡測量螺紋的螺距、大徑、 中徑、牙型半角等。中徑、牙型半角等。綜合測量測量效率高，在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。綜合測量測量效率高，在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。一、常用測量方法（狹義）（續(xù)）一、常用測量方法（狹義）（續(xù)）6.6.按被測工件在測量時所處狀態(tài)分類按被測工件在測量時所處狀態(tài)分類 ：（2 2）動態(tài)測量）動態(tài)測量 測量時被測零件表面與測量器具測頭測量時被測零件表面與測量器具測頭 處于相對運動狀態(tài)，處于相對運動狀態(tài)， 例如：用電動輪廓儀測量表

12、面粗糙度等。例如：用電動輪廓儀測量表面粗糙度等。 （1 1） 靜態(tài)測量靜態(tài)測量 測量時被測件表面與測量器具測頭測量時被測件表面與測量器具測頭 處于靜止?fàn)顟B(tài)。處于靜止?fàn)顟B(tài)。 例如：用外徑千分尺測量軸徑。例如：用外徑千分尺測量軸徑。 一、常用測量方法（狹義）（續(xù)）一、常用測量方法（狹義）（續(xù)）7.7. ：（2 2）不等精度測量）不等精度測量 在測量過程中，決定測量精度的在測量過程中，決定測量精度的 全部因素或條件可能完全改變或全部因素或條件可能完全改變或 部分改變。部分改變。（1 1）等精度測量）等精度測量 在測量過程中，決定測量精度的在測量過程中，決定測量精度的 全部因素或條件不變。全部因素或條

13、件不變。二、常用測量器具二、常用測量器具（1 1）量具：指以固定形式復(fù)現(xiàn)量值的計量器具。）量具：指以固定形式復(fù)現(xiàn)量值的計量器具。 分為單值量具和多值量具。分為單值量具和多值量具。（2 2）量規(guī)：指無刻度的計量器具，用來檢驗零件）量規(guī)：指無刻度的計量器具，用來檢驗零件 加工的實際尺寸和形位誤差綜合效果加工的實際尺寸和形位誤差綜合效果 是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。（3 3）量儀：指將被測幾何量轉(zhuǎn)換成可直接觀測的）量儀：指將被測幾何量轉(zhuǎn)換成可直接觀測的 指示值或等效信息的計量器具。指示值或等效信息的計量器具。（4 4）測量裝置：指為確定被測幾何量量值所必需的輔助裝置。）測量裝置：指為確定

14、被測幾何量量值所必需的輔助裝置。 2.2.測量器具的基本度量指標(biāo)測量器具的基本度量指標(biāo) （1 1）分度值）分度值 測量器具的標(biāo)尺上，相鄰兩刻線測量器具的標(biāo)尺上，相鄰兩刻線 （刻度值）（刻度值） 所所代表代表的量值。的量值。 例如：一外徑千分尺的微分筒上相鄰兩刻線所代表的例如：一外徑千分尺的微分筒上相鄰兩刻線所代表的 量值為量值為0.01mm0.01mm，則該測量器具的分度值為，則該測量器具的分度值為0.01mm0.01mm。（2 2）刻度間距）刻度間距 測量器具標(biāo)尺或刻度盤上兩測量器具標(biāo)尺或刻度盤上兩 （分度間距）（分度間距） 相鄰刻線之間的相鄰刻線之間的實際實際距離。距離。 為便于讀數(shù)，一般

15、做成刻線間距為為便于讀數(shù)，一般做成刻線間距為0.750.752.5mm2.5mm的的 等距離刻線。等距離刻線。分度值越小，則計量器具的測量精度越高。分度值越小，則計量器具的測量精度越高。 2.2.測量器具的技術(shù)性能指標(biāo)（續(xù)）測量器具的技術(shù)性能指標(biāo)（續(xù)）（4 4）測量范圍）測量范圍 測量器具所能測量的被測量值的最小值測量器具所能測量的被測量值的最小值 到最大值的范圍。到最大值的范圍。 例如：外徑千分尺的測量范圍有例如：外徑千分尺的測量范圍有0 025mm25mm、252550mm50mm等，等， 機械式比較儀的測量范圍為機械式比較儀的測量范圍為0 0180mm180mm，如圖所示。，如圖所示。

16、（3 3）示值范圍）示值范圍 由測量器具所顯示或指示的最低值到最由測量器具所顯示或指示的最低值到最 高值的范圍。高值的范圍。 例如：機械式比較儀的示值范圍為例如：機械式比較儀的示值范圍為-0.1-0.1+0.1mm+0.1mm （或（或0.1mm0.1mm），如圖所示。），如圖所示。（6 6）示值誤差）示值誤差 測量儀器的示值與被測量的真值之差。測量儀器的示值與被測量的真值之差。 示值誤差是測量儀器本身各種誤差的綜合反映。示值誤差是測量儀器本身各種誤差的綜合反映。（5 5）靈敏度）靈敏度 計量器具反映被測幾何量微小變化的能力。計量器具反映被測幾何量微小變化的能力。 如果被測參數(shù)的變化量為如果被

17、測參數(shù)的變化量為LL，引起測量器具示值，引起測量器具示值 變化量為變化量為xx，則靈敏度，則靈敏度S=xS=x/L/L。當(dāng)分子分母為。當(dāng)分子分母為 同一類量時，靈敏度又稱放大比同一類量時，靈敏度又稱放大比K K。 2.2.測量器具的技術(shù)性能指標(biāo)（續(xù)）測量器具的技術(shù)性能指標(biāo)（續(xù)）（7 7）不確定度）不確定度 指由于測量誤差的存在而對被測幾何量指由于測量誤差的存在而對被測幾何量 量值不能確定的程度。量值不能確定的程度。 不確定度大，則測量精度低。不確定度大，則測量精度低。第三節(jié)測量誤差及數(shù)據(jù)處理第三節(jié)測量誤差及數(shù)據(jù)處理 由于測得值可能大于或小于真值。，故測量誤由于測得值可能大于或小于真值。，故測量

18、誤差可能是正值也可能是負(fù)值。差可能是正值也可能是負(fù)值。 一、測量誤差種類和產(chǎn)生的原因一、測量誤差種類和產(chǎn)生的原因1.1.概念概念 測量值與被測量的真值之間的差異在數(shù)值上表現(xiàn)測量值與被測量的真值之間的差異在數(shù)值上表現(xiàn) 為測量誤差。用絕對誤差和相對誤差來表示。為測量誤差。用絕對誤差和相對誤差來表示。 ( () )絕對誤差絕對誤差 絕對誤差是指被測量的測得值與其真值。之差。絕對誤差是指被測量的測得值與其真值。之差。 即即 。0 xx 0 xx 0 xx 一、一、測量誤差測量誤差種類和產(chǎn)生的原因（續(xù)）種類和產(chǎn)生的原因（續(xù)） 2. 2.測量誤差的來源測量誤差的來源 ( () )計量器具誤差計量器具誤差

19、( () )標(biāo)準(zhǔn)件誤差標(biāo)準(zhǔn)件誤差 ( () )測量方法誤差測量方法誤差 ( () )測量環(huán)境誤差測量環(huán)境誤差 ( () )人員誤差人員誤差 ( () )相對誤差相對誤差 指絕對誤差指絕對誤差的絕對值與被測量真值。之比。的絕對值與被測量真值。之比。 故相對誤差故相對誤差比絕對誤差比絕對誤差更精確。更精確。一、測量誤差種類和產(chǎn)生的原因（續(xù)）一、測量誤差種類和產(chǎn)生的原因（續(xù)）3.3.測量誤差的分類和特性測量誤差的分類和特性( () )系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差指在相同條件下多次重復(fù)測量同一量時，誤差的大小指在相同條件下多次重復(fù)測量同一量時，誤差的大小與符號保持不變或按一定規(guī)律變化的誤差。與符號保持不變或按一定

20、規(guī)律變化的誤差。前者稱為定值系統(tǒng)誤差，后者稱為變值系統(tǒng)誤差。前者稱為定值系統(tǒng)誤差，后者稱為變值系統(tǒng)誤差。（2 2）隨機誤差）隨機誤差指在相同條件，多次測量同一量值時，其誤差的大小指在相同條件，多次測量同一量值時，其誤差的大小和符號以不可預(yù)見的方式變化的誤差。和符號以不可預(yù)見的方式變化的誤差。（3 3）粗大誤差）粗大誤差指明顯超出規(guī)定條件下預(yù)計的誤差。指明顯超出規(guī)定條件下預(yù)計的誤差。一、測量誤差種類和產(chǎn)生的原因（續(xù)）一、測量誤差種類和產(chǎn)生的原因（續(xù)）4.4.測量精度的幾個概念測量精度的幾個概念（1 1）精密度）精密度指在一定測量條件下連續(xù)多次測量所得的測得值之間指在一定測量條件下連續(xù)多次測量所得

21、的測得值之間相互接近的程度。相互接近的程度。反映：測量結(jié)果中隨機誤差的影響程度。反映：測量結(jié)果中隨機誤差的影響程度。隨機誤差小，則精密度高。隨機誤差小，則精密度高。4.4.測量精度的幾個概念（續(xù)）測量精度的幾個概念（續(xù)）（2）正確度正確度反映系統(tǒng)誤差的影響程度反映系統(tǒng)誤差的影響程度系統(tǒng)誤差小，正確度高。系統(tǒng)誤差小，正確度高。（3 3）準(zhǔn)確度）準(zhǔn)確度反映系統(tǒng)誤差和隨機誤差的綜合影響程度。反映系統(tǒng)誤差和隨機誤差的綜合影響程度。系統(tǒng)誤差和隨機誤差都小，準(zhǔn)確度高。系統(tǒng)誤差和隨機誤差都小，準(zhǔn)確度高。二、各類測量誤差的處理二、各類測量誤差的處理2.2.系統(tǒng)誤差的處理：系統(tǒng)誤差的處理：3.3.粗大誤差的處理

22、：粗大誤差的處理：1.1.隨機誤差的處理（自學(xué)）隨機誤差的處理（自學(xué)）方法：（方法：（1 1）測量前將計量儀器進行調(diào)零；）測量前將計量儀器進行調(diào)零； （2 2）加修正值；）加修正值；方法：直接剔除不用。方法：直接剔除不用。第四節(jié)第四節(jié) 光滑工件尺寸的檢測光滑工件尺寸的檢測 光滑工件尺寸的檢驗光滑工件尺寸的檢驗（GB/T3177GB/T317719971997）光滑極限量規(guī)光滑極限量規(guī)（GB/T1957GB/T195719811981）通孔公差孔最小極限尺寸止孔最大極限尺寸軸公差軸最大極限尺寸通軸最小極限尺寸止軸用卡規(guī)或環(huán)規(guī) 按用途可分為三類：按用途可分為三類：（1 1）工作量規(guī)）工作量規(guī) 指在

23、加工零件時用來檢驗工件的量規(guī)。指在加工零件時用來檢驗工件的量規(guī)。（2 2）驗收量規(guī)）驗收量規(guī) 驗收產(chǎn)品是所用的量規(guī)。驗收產(chǎn)品是所用的量規(guī)。（3 3）校對量規(guī)）校對量規(guī) 用以檢驗工作量規(guī)或驗收量規(guī)的量規(guī)。用以檢驗工作量規(guī)或驗收量規(guī)的量規(guī)。一、光滑極限量規(guī)（續(xù)）一、光滑極限量規(guī)（續(xù)） 1.1.誤收和誤廢誤收和誤廢二、驗收極限及測量器具的選擇二、驗收極限及測量器具的選擇二、二、驗收驗收極限及測量器具的選擇（續(xù)）極限及測量器具的選擇（續(xù)）2.2.驗收極限驗收極限( () )方式一：內(nèi)縮的驗收極限方式一：內(nèi)縮的驗收極限 內(nèi)縮的驗收極限是規(guī)定最大實體極限和最小實體分別向工內(nèi)縮的驗收極限是規(guī)定最大實體極限和最