第2章 測量技術(shù)概論

1、第第2 2章章 測量技術(shù)概論測量技術(shù)概論2.12.1測量技術(shù)的基本知識測量技術(shù)的基本知識2.22.2被測的量在測量過程中的變換被測的量在測量過程中的變換 （測量方法與計(jì)量器具）（測量方法與計(jì)量器具）2.32.3測量誤差與測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理測量誤差與測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理 * * 2.4 2.4測量技術(shù)的基本原則測量技術(shù)的基本原則測量：測量：將將被測量被測量與表示計(jì)量單位的與表示計(jì)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，進(jìn)行比較，從而確定被測量的實(shí)驗(yàn)從而確定被測量的實(shí)驗(yàn)操作操作過程。過程。式中式中 Q 被測量，在長度測量中指被測長度；被測量，在長度測量中指被測長度；?) 12(/uxQuQx u標(biāo)準(zhǔn)量，計(jì)量單

2、位，在長度測量中是標(biāo)準(zhǔn)量，計(jì)量單位，在長度測量中是長度單位長度單位；x比值。比值。 測量所得的量測量所得的量Q 等于用計(jì)量單位表示的被測量的量值。等于用計(jì)量單位表示的被測量的量值。例如：例如：u為為mm，x50，則被測長度，則被測長度Q為為50mm。測量的基本方程式測量的基本方程式量值：用一個(gè)數(shù)和一個(gè)合適的計(jì)量單位表示的量，如量值：用一個(gè)數(shù)和一個(gè)合適的計(jì)量單位表示的量，如1m 5kg等。等。2.12.1測量技術(shù)的基本知識測量技術(shù)的基本知識計(jì)量工作計(jì)量工作: : 單位統(tǒng)一、數(shù)值準(zhǔn)確單位統(tǒng)一、數(shù)值準(zhǔn)確計(jì)量學(xué)研究的內(nèi)容計(jì)量學(xué)研究的內(nèi)容:*計(jì)量單位及其基準(zhǔn)；標(biāo)準(zhǔn)的建立、保存和使用。計(jì)量單位及其基準(zhǔn)；標(biāo)

3、準(zhǔn)的建立、保存和使用。*測量方法和計(jì)量器具、測量不確定度、觀測者進(jìn)行測量的能力測量方法和計(jì)量器具、測量不確定度、觀測者進(jìn)行測量的能力 以及計(jì)量法制和管理等。以及計(jì)量法制和管理等。*計(jì)量學(xué)也包括研究物理常數(shù)和物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，材料特性的準(zhǔn)確測定。計(jì)量學(xué)也包括研究物理常數(shù)和物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，材料特性的準(zhǔn)確測定。計(jì)量計(jì)量: 以保證量值統(tǒng)一和傳遞為目的的專門測量。以保證量值統(tǒng)一和傳遞為目的的專門測量。計(jì)量學(xué)計(jì)量學(xué): : 研究測量、研究測量、保證量值統(tǒng)一和和準(zhǔn)確的科學(xué)。保證量值統(tǒng)一和和準(zhǔn)確的科學(xué)。 名詞術(shù)語：名詞術(shù)語：計(jì)量、試驗(yàn)、檢驗(yàn)、驗(yàn)證和認(rèn)證等計(jì)量、試驗(yàn)、檢驗(yàn)、驗(yàn)證和認(rèn)證等測量過程的四要素測量過程的四要素1、測量對

4、象（、測量對象（被測量被測量）（幾何量：長度、角度、形位誤差和表面粗糙度）（幾何量：長度、角度、形位誤差和表面粗糙度）2、測量單位（、測量單位（標(biāo)準(zhǔn)量標(biāo)準(zhǔn)量）（物質(zhì)形式：光波波長、精密量塊、線紋尺、各種圓分度盤）（物質(zhì)形式：光波波長、精密量塊、線紋尺、各種圓分度盤）3、測量方法、測量方法(測量的類型、器具、主客觀條件：測量者與測量環(huán)境等）測量的類型、器具、主客觀條件：測量者與測量環(huán)境等）4、測量精度（、測量精度（不確定度不確定度）長度計(jì)量長度計(jì)量十大計(jì)量（十大計(jì)量（P24P24）技術(shù)測量或精密測量：幾何參數(shù)的測量技術(shù)測量或精密測量：幾何參數(shù)的測量對技術(shù)計(jì)量的基本要求對技術(shù)計(jì)量的基本要求: :采

5、用正確的測量方法和測量器具；采用正確的測量方法和測量器具；控制測量誤差，分析誤差產(chǎn)生的原因；控制測量誤差，分析誤差產(chǎn)生的原因；正確判斷測量結(jié)果是否符合技術(shù)規(guī)范的要求。正確判斷測量結(jié)果是否符合技術(shù)規(guī)范的要求。2.1.1 2.1.1 計(jì)量單位和量值傳遞系統(tǒng)計(jì)量單位和量值傳遞系統(tǒng)長度單位、長度基準(zhǔn)和量值傳遞系統(tǒng)長度單位、長度基準(zhǔn)和量值傳遞系統(tǒng)1. 長度單位長度單位 m/mm/um/nmm/mm/um/nm17911791年，檔案米尺年，檔案米尺18801880年，國際米原器年，國際米原器鉑銥合金的高精度米尺第鉑銥合金的高精度米尺第6 6號（號（ 3030多根多根 ）當(dāng)時(shí)米的定義為：米的長度等于在冰點(diǎn)

6、溫度下，當(dāng)時(shí)米的定義為：米的長度等于在冰點(diǎn)溫度下，米原器兩端刻線間的距離。米原器兩端刻線間的距離。19601960年，光波波長年，光波波長米定義為：米的長度等于米定義為：米的長度等于8686KrKr原子原子的的2p2p1010和和5d5d5 5能級之間能級之間躍遷所對應(yīng)的輻射在真空中的躍遷所對應(yīng)的輻射在真空中的波長的波長的165 0763.73165 0763.73倍倍。（北極（北極- -赤道）地球子午線赤道）地球子午線/1000/1000萬萬巴黎巴黎長度單位的發(fā)展長度單位的發(fā)展19831983年，新定義年，新定義激光技術(shù)激光技術(shù)米是光在真空中在米是光在真空中在1/299 792 458 s

7、的時(shí)間間隔內(nèi)所行進(jìn)的路程長度。的時(shí)間間隔內(nèi)所行進(jìn)的路程長度。19921992年，給出八種穩(wěn)頻激光器的光波波長和頻率推薦值，年，給出八種穩(wěn)頻激光器的光波波長和頻率推薦值，用于復(fù)現(xiàn)米定義。用于復(fù)現(xiàn)米定義。2.量值傳遞系統(tǒng)（實(shí)物計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器）：量值傳遞系統(tǒng)（實(shí)物計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器）：光波波長：氦氖激光器光波波長：氦氖激光器 632.8nm端面長度國家基準(zhǔn)：基準(zhǔn)量塊（塊規(guī)）端面長度國家基準(zhǔn)：基準(zhǔn)量塊（塊規(guī)）刻線長度國家基準(zhǔn)：基準(zhǔn)線紋尺刻線長度國家基準(zhǔn)：基準(zhǔn)線紋尺 長度量值傳遞系統(tǒng)長度量值傳遞系統(tǒng)國家基準(zhǔn)國家基準(zhǔn)基準(zhǔn)波長基準(zhǔn)波長省級基準(zhǔn)省級基準(zhǔn)一等量塊一等量塊市級基準(zhǔn)市級基準(zhǔn)二等量塊二等量塊工廠基準(zhǔn)工廠基準(zhǔn)三等量

8、塊三等量塊計(jì)量器具計(jì)量器具被測工件被測工件工作基準(zhǔn)工作基準(zhǔn)主基準(zhǔn)主基準(zhǔn) 由兩個(gè)相互平行的測量面之間的距離來確定其工作長由兩個(gè)相互平行的測量面之間的距離來確定其工作長度的度的高精度量具高精度量具，其長度為計(jì)量器具的長度標(biāo)準(zhǔn)。，其長度為計(jì)量器具的長度標(biāo)準(zhǔn)。作用作用: : 量值傳遞；對計(jì)量儀器、量具等示值誤差進(jìn)行校正、量值傳遞；對計(jì)量儀器、量具等示值誤差進(jìn)行校正、鑒定；直接用于工件測量等。鑒定；直接用于工件測量等?；鶞?zhǔn)量塊基準(zhǔn)量塊 長度量塊是單值端面量具，其形狀大多為長方六面體，其中一對長度量塊是單值端面量具，其形狀大多為長方六面體，其中一對平行平面為量塊的工作表面，兩工作表面的間距即長度量塊的工作

9、尺平行平面為量塊的工作表面，兩工作表面的間距即長度量塊的工作尺寸。量塊由特殊合金鋼制成，耐磨且不易變形，工作表面之間或與平寸。量塊由特殊合金鋼制成，耐磨且不易變形，工作表面之間或與平晶表面間具有可研合性。以便組成所需尺寸的量塊組。晶表面間具有可研合性。以便組成所需尺寸的量塊組。常用量具及其測量http:/ 長度量塊尺寸方面的術(shù)語長度量塊尺寸方面的術(shù)語(1) 標(biāo)稱長度。量塊上標(biāo)出的尺寸稱為量塊的標(biāo)稱長度標(biāo)稱長度。量塊上標(biāo)出的尺寸稱為量塊的標(biāo)稱長度l。(2) 實(shí)際長度。量塊長度的實(shí)際測得值稱為量塊的實(shí)際長度。實(shí)際長度。量塊長度的實(shí)際測得值稱為量塊的實(shí)際長度。分為中心長度分為中心長度L 和任意點(diǎn)長度

10、和任意點(diǎn)長度Li。(3) 量塊的長度變動(dòng)量。指量塊任意點(diǎn)長度量塊的長度變動(dòng)量。指量塊任意點(diǎn)長度Li的最大差值，的最大差值，即即Lv = Li maxLi min 。(4)量塊的長度偏差。指量塊的長度實(shí)測值與標(biāo)稱長度之差。量塊的長度偏差。指量塊的長度實(shí)測值與標(biāo)稱長度之差。長度量塊的分級長度量塊的分級 量塊按制造精度分為量塊按制造精度分為6 級，即級，即00，0，K ， 1，2，3 級，其中級，其中00 級精度最高，級精度最高，3 級精度最低。級精度最低。 K 級為校準(zhǔn)級級為校準(zhǔn)級，用來校準(zhǔn)，用來校準(zhǔn)0，1，2 級量塊。級量塊。 量塊的量塊的“級級”主要是根據(jù)量塊長度主要是根據(jù)量塊長度極限偏差極限

11、偏差和量塊和量塊長度變動(dòng)量的允許值（長度變動(dòng)量的允許值（公差公差）來劃分的。）來劃分的。 量塊按量塊按“級級”使用時(shí)，以量塊的使用時(shí)，以量塊的標(biāo)稱長度標(biāo)稱長度作為工作作為工作尺寸。該尺寸包含了量塊的制造誤差，尺寸。該尺寸包含了量塊的制造誤差，不需要加修正值，不需要加修正值，使用較方便使用較方便。但不如按。但不如按“等等”使用的測量精度高。使用的測量精度高。量塊精度等級量塊精度等級長度量塊的分等長度量塊的分等 量塊按檢定精度分為量塊按檢定精度分為16 等，其中等，其中1 等精度最等精度最高，高，6 等精度最低。等精度最低。 量塊按等使用時(shí)，是以量塊檢定書列出的量塊按等使用時(shí)，是以量塊檢定書列出的

12、實(shí)測實(shí)測中心長度中心長度作為工作尺寸，該尺寸排除了量塊的制造作為工作尺寸，該尺寸排除了量塊的制造誤差，只包含檢定時(shí)較小的測量誤差。誤差，只包含檢定時(shí)較小的測量誤差。 按按“等等”使用量塊，在測量上使用量塊，在測量上需要加入修正值需要加入修正值，比按比按“級級”使用的測量精度高。使用的測量精度高。分等分等: 按其按其測量不確定度測量不確定度分分,以實(shí)測值作為工作尺寸以實(shí)測值作為工作尺寸 (常用常用)分級分級: 按按制造精度制造精度分分,以標(biāo)稱長度作為工作尺寸以標(biāo)稱長度作為工作尺寸 (少用少用)量塊的使用（量塊的使用（組合）組合） 長度量塊的尺寸組合一般采用長度量塊的尺寸組合一般采用消尾法消尾法，

13、即選一塊量，即選一塊量塊應(yīng)消去一位尾數(shù)。塊應(yīng)消去一位尾數(shù)。 如尺寸如尺寸 46.725 使用使用83 塊套的量塊組合為塊套的量塊組合為: 46.725 = 1.0051.224.540 長度量塊的尺寸組合利用量塊的研合性，可根據(jù)長度量塊的尺寸組合利用量塊的研合性，可根據(jù)實(shí)際需要，用多個(gè)尺寸不同的量塊研合組成所需要的實(shí)際需要，用多個(gè)尺寸不同的量塊研合組成所需要的長度標(biāo)準(zhǔn)量。為保證精度一般不超過長度標(biāo)準(zhǔn)量。為保證精度一般不超過4 塊。量塊是成套塊。量塊是成套制成的，每套包括一定數(shù)量不同尺寸的量塊。制成的，每套包括一定數(shù)量不同尺寸的量塊。http:/ 多面棱體多面棱體*角度基準(zhǔn)：多面棱體、標(biāo)準(zhǔn)度盤、

14、測角儀、分度頭角度基準(zhǔn)：多面棱體、標(biāo)準(zhǔn)度盤、測角儀、分度頭圓周分度器件圓周分度器件：單一角度單一角度：例如，：例如，v形導(dǎo)軌的夾角、燕尾槽角度等；形導(dǎo)軌的夾角、燕尾槽角度等；圓錐零件的錐形角圓錐零件的錐形角：例如，刀具的錐柄、機(jī)床主軸的錐孔等；例如，刀具的錐柄、機(jī)床主軸的錐孔等；例如，分度盤、多齒盤、多面棱體以及例如，分度盤、多齒盤、多面棱體以及各種齒輪、花鍵等。各種齒輪、花鍵等。*角度測量的類型角度測量的類型角度量值傳遞系統(tǒng)角度量值傳遞系統(tǒng)2.1.2 2.1.2 測量器具與測量方法的基本計(jì)量學(xué)指標(biāo)測量器具與測量方法的基本計(jì)量學(xué)指標(biāo)1. 刻度間距：刻度間距：這是指計(jì)量器具的標(biāo)尺或分度盤上相鄰兩

15、刻這是指計(jì)量器具的標(biāo)尺或分度盤上相鄰兩刻線中心之間的距離或圓弧長度?？紤]人眼觀察的方便，一線中心之間的距離或圓弧長度?？紤]人眼觀察的方便，一般應(yīng)取刻度間距為般應(yīng)取刻度間距為12.5 mm。2. 分度值：分度值：這指計(jì)量器具的標(biāo)尺或分度盤上每一刻度間距這指計(jì)量器具的標(biāo)尺或分度盤上每一刻度間距所代表的量值。一般長度計(jì)量器具的分度值有所代表的量值。一般長度計(jì)量器具的分度值有0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm、0.01 mm、0.005 mm、0.002 mm、0.001mm 等幾種。一般來說，分度值越小，則計(jì)量器具等幾種。一般來說，分度值越小，則計(jì)量器具的精度就越高。的精度就越高。* 分辨

16、力：這是指計(jì)量器具所能顯示的最末一位數(shù)所代表的量值。由分辨力：這是指計(jì)量器具所能顯示的最末一位數(shù)所代表的量值。由于在一些量儀于在一些量儀(如數(shù)字式量儀如數(shù)字式量儀)中，其讀數(shù)采用非標(biāo)尺或非分度盤顯示，中，其讀數(shù)采用非標(biāo)尺或非分度盤顯示，因此就不能使用分度值這一概念，而將其稱做分辨力。例如，國產(chǎn)因此就不能使用分度值這一概念，而將其稱做分辨力。例如，國產(chǎn)JC19 型數(shù)顯式萬能工具顯微鏡的分辨力為型數(shù)顯式萬能工具顯微鏡的分辨力為0.5 m。5. 示值誤差示值誤差：這是指計(jì)量器具上的示值與被測幾何量的真：這是指計(jì)量器具上的示值與被測幾何量的真值的代數(shù)差。一般來說，示值誤差越小，則計(jì)量器具的精值的代數(shù)差

17、。一般來說，示值誤差越小，則計(jì)量器具的精度就越高。度就越高。3. 靈敏度與放大比靈敏度與放大比：這是指計(jì)量器具對被測幾何量微小變：這是指計(jì)量器具對被測幾何量微小變化的響應(yīng)變化能力。若被測幾何量的變化為化的響應(yīng)變化能力。若被測幾何量的變化為x，該幾何量，該幾何量引起計(jì)量器具的響應(yīng)變化能力為引起計(jì)量器具的響應(yīng)變化能力為L，則，則絕對靈敏度：絕對靈敏度：S = L/x 相對靈敏度：相對靈敏度： S 0= S/x 當(dāng)上式中分子和分母為當(dāng)上式中分子和分母為同種量同種量時(shí)，靈敏度也稱為時(shí)，靈敏度也稱為放大比放大比或或放大倍數(shù)放大倍數(shù)。對于具有等分刻度的標(biāo)尺或分度盤的量儀，放大倍數(shù)對于具有等分刻度的標(biāo)尺或分

18、度盤的量儀，放大倍數(shù)K 等于刻度間距等于刻度間距a 與分度值與分度值i 之比之比K = a/i 一般來說，分度值越小，則計(jì)量器具的靈敏度就越高。一般來說，分度值越小，則計(jì)量器具的靈敏度就越高。4. 靈敏限靈敏限：引起量儀示值可察覺變化的被測量的最小變動(dòng)量：引起量儀示值可察覺變化的被測量的最小變動(dòng)量6 校正值校正值：這是指為了消除或減少系統(tǒng)誤差，用代數(shù)法：這是指為了消除或減少系統(tǒng)誤差，用代數(shù)法加到測量結(jié)果上的數(shù)值。其大小與示值誤差的絕對值相加到測量結(jié)果上的數(shù)值。其大小與示值誤差的絕對值相等，而符號相反。等，而符號相反。例如，示值誤差為例如，示值誤差為-0.004mm，則修正值為，則修正值為+0.

19、004 mm。7 回程誤差回程誤差：當(dāng)被測量不變時(shí)，在相同條件下，測量器：當(dāng)被測量不變時(shí)，在相同條件下，測量器具沿正反行程在同一點(diǎn)上測量所得結(jié)果之差的絕對值。具沿正反行程在同一點(diǎn)上測量所得結(jié)果之差的絕對值。8 示值變動(dòng)性示值變動(dòng)性：在測量條件不變的條件下，對同一被測：在測量條件不變的條件下，對同一被測量進(jìn)行多次重復(fù)測量時(shí)，測得值的最大變動(dòng)量。量進(jìn)行多次重復(fù)測量時(shí)，測得值的最大變動(dòng)量。9 測量力測量力：測頭與工件表面的機(jī)械接觸力。：測頭與工件表面的機(jī)械接觸力。12 不確定度不確定度：由于測量誤差的存在而對被測量值的測量：由于測量誤差的存在而對被測量值的測量結(jié)果的不能肯定的程度。由未定系統(tǒng)誤差和和

20、隨機(jī)誤差結(jié)果的不能肯定的程度。由未定系統(tǒng)誤差和和隨機(jī)誤差按一定的方法綜合的結(jié)果，用按一定的方法綜合的結(jié)果，用極限誤差極限誤差表示。表示。測得值測得值最佳估計(jì)值；真值最佳估計(jì)值；真值測得值、極限誤差測得值、極限誤差 測量重復(fù)性：這是指在相同的測量條件下，對同一被測幾何量測量重復(fù)性：這是指在相同的測量條件下，對同一被測幾何量進(jìn)行多次測量時(shí)，各測量結(jié)果之間的一致性。通常以測量重復(fù)性誤進(jìn)行多次測量時(shí)，各測量結(jié)果之間的一致性。通常以測量重復(fù)性誤差的極限值差的極限值(正、負(fù)偏差正、負(fù)偏差)來表示。來表示。10 示值范圍：示值范圍：指測量器具標(biāo)尺所能顯示或指示的被測量的指測量器具標(biāo)尺所能顯示或指示的被測量的

21、數(shù)值。例如機(jī)械式測微儀的示值范圍為數(shù)值。例如機(jī)械式測微儀的示值范圍為100m。11 測量范圍測量范圍：指計(jì)量器具在允許的誤差限度內(nèi)所能測出的：指計(jì)量器具在允許的誤差限度內(nèi)所能測出的被測幾何量量值的下限值到上限值的范圍。一般測量范圍被測幾何量量值的下限值到上限值的范圍。一般測量范圍上限值與下限值之差稱為上限值與下限值之差稱為量程量程。例如立式光學(xué)比較儀的測。例如立式光學(xué)比較儀的測量范圍為量范圍為 0180 mm，也說立式光學(xué)比較儀的量程為，也說立式光學(xué)比較儀的量程為180 mm。1 測量方法及其分類測量方法及其分類一、按測量結(jié)果獲得的方法不同分類一、按測量結(jié)果獲得的方法不同分類1.直接測量直接測

22、量:由計(jì)量器具直接獲得被測量的測量方法。由計(jì)量器具直接獲得被測量的測量方法。 2.間接測量間接測量:測量與被測量之間有已知函數(shù)關(guān)系的其它量，測量與被測量之間有已知函數(shù)關(guān)系的其它量，再經(jīng)計(jì)算得到被測量的測量方法。再經(jīng)計(jì)算得到被測量的測量方法。二、按示值不同分類二、按示值不同分類1.絕對測量絕對測量: 指計(jì)量器具顯示或指示的示值為指計(jì)量器具顯示或指示的示值為被測量的被測量的全值全值的測量方法。的測量方法。2.相對測量相對測量: 指計(jì)量器具顯示或指示的示值僅為指計(jì)量器具顯示或指示的示值僅為被測量被測量相對于某已知相對于某已知標(biāo)準(zhǔn)量標(biāo)準(zhǔn)量的的偏差值偏差值的測量方法的測量方法(比較測量比較測量)。2.1

23、.3 測量方法和測量器具的分類測量方法和測量器具的分類 (P30-34)三、接觸（機(jī)械）與非接觸（光學(xué)）測量三、接觸（機(jī)械）與非接觸（光學(xué)）測量四、單項(xiàng)與綜合測量四、單項(xiàng)與綜合測量五、主動(dòng)五、主動(dòng)（在線測量（在線測量+控制）控制）與被動(dòng)測量與被動(dòng)測量六、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)測量（被測量表面與測頭是否相對運(yùn)動(dòng)）六、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)測量（被測量表面與測頭是否相對運(yùn)動(dòng)）（1 1）基準(zhǔn)量具）基準(zhǔn)量具（4 4）通用計(jì)量器具）通用計(jì)量器具（2 2）極限量規(guī)（專用計(jì)量器具）極限量規(guī)（專用計(jì)量器具）（3 3）檢查夾具檢查夾具*2 測量器具的分類測量器具的分類游標(biāo)量具游標(biāo)量具微動(dòng)螺旋量具（微動(dòng)螺旋量具（千分尺）千分尺）機(jī)械量儀

24、機(jī)械量儀光學(xué)量儀光學(xué)量儀電動(dòng)量儀電動(dòng)量儀氣動(dòng)量儀氣動(dòng)量儀量儀量儀 是能將被測幾何量的量值轉(zhuǎn)換成可直接觀測的是能將被測幾何量的量值轉(zhuǎn)換成可直接觀測的示值或等有效信息的一類計(jì)量器具。示值或等有效信息的一類計(jì)量器具。計(jì)量裝置計(jì)量裝置 是指為確定被測幾何量量值所必需的計(jì)量器是指為確定被測幾何量量值所必需的計(jì)量器具和輔助設(shè)備的總體。它能夠測量同一工件上較多的具和輔助設(shè)備的總體。它能夠測量同一工件上較多的幾何量和形狀比較復(fù)雜的工件，有助于實(shí)現(xiàn)檢測自動(dòng)幾何量和形狀比較復(fù)雜的工件，有助于實(shí)現(xiàn)檢測自動(dòng)化或半自動(dòng)化。如齒輪綜合精度檢查儀、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體化或半自動(dòng)化。如齒輪綜合精度檢查儀、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體孔的幾何精度綜合測量

25、儀等?？椎膸缀尉染C合測量儀等。量具量具 是通用的有刻度的或無刻度的一系列單值和多值是通用的有刻度的或無刻度的一系列單值和多值的量塊和量具等，如長度量塊、的量塊和量具等，如長度量塊、90角尺、角度量塊、角尺、角度量塊、線紋尺、游標(biāo)卡尺、千分尺等。線紋尺、游標(biāo)卡尺、千分尺等。量規(guī)量規(guī) 是沒有刻度且專用的計(jì)量器具?？捎靡詸z驗(yàn)是沒有刻度且專用的計(jì)量器具?？捎靡詸z驗(yàn)零件要素實(shí)際尺寸和形位誤差的綜合結(jié)果。零件要素實(shí)際尺寸和形位誤差的綜合結(jié)果。2.2.1機(jī)械變換機(jī)械變換2.2.2氣動(dòng)變換氣動(dòng)變換2.2.3光學(xué)變換光學(xué)變換2.2.4電學(xué)變換電學(xué)變換 2.2被測的量在測量過程中的變換被測的量在測量過程中的變換

26、測量裝置：由測頭、變換、放大、傳遞及指示等部分組成測量裝置：由測頭、變換、放大、傳遞及指示等部分組成變換：把變換：把位移信號位移信號轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為其他其他相應(yīng)的相應(yīng)的物理量。物理量。游標(biāo)量具游標(biāo)量具 應(yīng)用游標(biāo)讀數(shù)原理制成的量具叫游標(biāo)量具。它在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，可用于測量內(nèi)外尺寸、高度、深度等。游標(biāo)讀數(shù)原理 游標(biāo)量具讀數(shù)部分主要是由尺身與游標(biāo)組成，其原其原理是利用尺身刻線間距與游理是利用尺身刻線間距與游標(biāo)刻線間距差來進(jìn)行小數(shù)讀標(biāo)刻線間距差來進(jìn)行小數(shù)讀數(shù)數(shù)，如圖所示。游標(biāo)分度值為0.10mm則被測工件尺寸為：2十0.302.30mm。通用計(jì)量器具通用計(jì)量器具:外徑千分尺外徑千分尺微動(dòng)螺旋（測

27、微）量具微動(dòng)螺旋（測微）量具機(jī)械變換/螺旋變換 測微量具是機(jī)械制造中常用的精密量具，它是利用測微量具是機(jī)械制造中常用的精密量具，它是利用精密精密螺旋副螺旋副進(jìn)行測量，而以進(jìn)行測量，而以微分筒微分筒和和固定套筒固定套筒上的刻度進(jìn)行讀數(shù)上的刻度進(jìn)行讀數(shù)的一種機(jī)械式量具。精密螺旋副的螺距為的一種機(jī)械式量具。精密螺旋副的螺距為0.5mm0.5mm， 由于測微由于測微螺桿的精度受到制造工藝的限制，其移動(dòng)量通常為螺桿的精度受到制造工藝的限制，其移動(dòng)量通常為 25 mm25 mm。 讀數(shù)機(jī)構(gòu)由固定套筒和微分筒組成，如圖所示。在固讀數(shù)機(jī)構(gòu)由固定套筒和微分筒組成，如圖所示。在固定套筒上刻有縱刻線，縱刻線上下方各

28、刻有定套筒上刻有縱刻線，縱刻線上下方各刻有2525個(gè)分度，每個(gè)分度，每個(gè)分度的刻線間距為個(gè)分度的刻線間距為1mm1mm，微分量具中測微螺桿的螺距一般微分量具中測微螺桿的螺距一般都是都是0.50.5mmmm，微分筒圓周斜面上刻有，微分筒圓周斜面上刻有5050個(gè)分度，因此當(dāng)微分個(gè)分度，因此當(dāng)微分筒旋轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周一周時(shí)，測微螺桿軸向位移時(shí)，測微螺桿軸向位移0.5mm0.5mm，微分筒旋轉(zhuǎn)一個(gè)，微分筒旋轉(zhuǎn)一個(gè)分度時(shí)，測微螺桿移動(dòng)分度時(shí)，測微螺桿移動(dòng)0.01mm0.01mm，故常用千分尺的讀數(shù)值為，故常用千分尺的讀數(shù)值為0.01mm0.01mm。讀數(shù)：讀數(shù)：14.10mm鐘表式百分表、千分表(分度值為0

29、.010.001mm ) 此類量具的主要原理是將測量桿微小直線位移通過適當(dāng)此類量具的主要原理是將測量桿微小直線位移通過適當(dāng)?shù)姆糯髾C(jī)構(gòu)放大后而轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樀慕俏灰?，最后由指針的放大機(jī)構(gòu)放大后而轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樀慕俏灰疲詈笥芍羔樤诳潭缺P上指示出相應(yīng)的示值。在刻度盤上指示出相應(yīng)的示值。機(jī)械變換/齒輪變換 目視光學(xué)儀器的放大率不能用橫向放大率或角放大率目視光學(xué)儀器的放大率不能用橫向放大率或角放大率來理解。因?yàn)閬砝斫?。因?yàn)樵谟醚劬νㄟ^儀器觀察物體時(shí)，有意義的是在用眼睛通過儀器觀察物體時(shí)，有意義的是像在眼睛視網(wǎng)膜上大小像在眼睛視網(wǎng)膜上大小。目視光學(xué)儀器的放大率用。目視光學(xué)儀器的放大率用視覺放視覺放大率大率表示，

30、其定義為，用儀器觀察物體時(shí)視網(wǎng)膜上的像高表示，其定義為，用儀器觀察物體時(shí)視網(wǎng)膜上的像高與用人眼直接觀察物體時(shí)視網(wǎng)膜上的像高之比，用與用人眼直接觀察物體時(shí)視網(wǎng)膜上的像高之比，用 表表示示(7-12)(7-12) 設(shè)人眼設(shè)人眼后節(jié)點(diǎn)后節(jié)點(diǎn)到到視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜的距離為的距離為 ，上式又可寫作，上式又可寫作 (7-13)(7-13)eiyy/tgtgtgltglyyei視角放大率視角放大率 l光學(xué)變換光學(xué)變換/ /影像影像變換變換式中，式中， 為用儀器觀察物體時(shí)，物體的像對人眼所張的視為用儀器觀察物體時(shí)，物體的像對人眼所張的視角，角， 為人眼直接觀察物體時(shí)對人眼所張的視角。為人眼直接觀察物體時(shí)對人眼所張的

31、視角。lPytg顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)式中，式中，250mm250mm為明視距離；為明視距離； 為物鏡焦距；為物鏡焦距； 為目為目鏡焦距。說明顯微鏡的視覺放大率等于鏡焦距。說明顯微鏡的視覺放大率等于物鏡的垂軸放物鏡的垂軸放大率大率和和目鏡的視覺放大率目鏡的視覺放大率之積。之積。eeffmmtgtg00)250( 顯微鏡的視覺放大率顯微鏡的視覺放大率 顯微鏡的二次成像過程如所示。顯微鏡的視覺放顯微鏡的二次成像過程如所示。顯微鏡的視覺放大率為：大率為：ofof 若把顯微鏡看作一個(gè)組合系統(tǒng)，其組合焦距為若把顯微鏡看作一個(gè)組合系統(tǒng)，其組合焦距為 ，則，則/250fmm 即顯微鏡與放大鏡的視覺放大

32、率公式相同。這說即顯微鏡與放大鏡的視覺放大率公式相同。這說明明顯微鏡實(shí)質(zhì)上與放大鏡相同顯微鏡實(shí)質(zhì)上與放大鏡相同，故，故可以把顯微鏡看作可以把顯微鏡看作組合的放大鏡組合的放大鏡。/21fff影象頭影象頭+ +數(shù)字影象處理軟件數(shù)字影象處理軟件 單目光學(xué)頭單目光學(xué)頭+ +數(shù)據(jù)處理軟件數(shù)據(jù)處理軟件 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng) 0f0-fe 物鏡（入瞳）視場光闌目鏡出瞳圖7-17 開普勒望遠(yuǎn)鏡成像原理FepeDDff1/0光學(xué)比較儀（光學(xué)計(jì)）光學(xué)比較儀（光學(xué)計(jì)）被測件最大長度被測件最大長度: 180mm光學(xué)變換光學(xué)變換/ /光桿杠光桿杠變換變換光桿杠原理(光學(xué)比較儀) 微小角度或位移的測量放大倍數(shù) ffAAy22tan

33、aaxtanafafxAAk2tan2tanyFfx002a圖3-4 平面鏡用于小角度或位移測量Afy2立式接觸式干涉儀：立式接觸式干涉儀：高精度測微儀。光學(xué)變換光學(xué)變換/ /干涉干涉變換變換 用接觸式干涉儀測量時(shí)使用白光，即移出濾色片，用接觸式干涉儀測量時(shí)使用白光，即移出濾色片，使視場中出現(xiàn)零級黑條紋。根據(jù)測頭先后與使視場中出現(xiàn)零級黑條紋。根據(jù)測頭先后與標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)件及及被測件被測件接觸時(shí)接觸時(shí)零級條紋零級條紋位置間的距離位置間的距離，即可測得被測，即可測得被測量相對于標(biāo)準(zhǔn)量的偏差值。量相對于標(biāo)準(zhǔn)量的偏差值。 例如檢定量塊：測頭與標(biāo)準(zhǔn)量塊接觸時(shí)，零級條例如檢定量塊：測頭與標(biāo)準(zhǔn)量塊接觸時(shí)，零級條

34、紋位于紋位于a al l（格），測頭與被檢量塊接觸時(shí)，零級（格），測頭與被檢量塊接觸時(shí)，零級條紋位于條紋位于a=+4a=+4格，若儀器分辨力格，若儀器分辨力i=0.1umi=0.1um，則被測量塊，則被測量塊相對于標(biāo)準(zhǔn)量的中心長度偏差為相對于標(biāo)準(zhǔn)量的中心長度偏差為 i i(a(a2 2-a-a1 1)=+0.5um)=+0.5um 干涉測長是激光在幾何量測量中最重要的應(yīng)用。光干涉測長是激光在幾何量測量中最重要的應(yīng)用。光波干涉法作為精密測量長度和位移的有力手段問世已久。波干涉法作為精密測量長度和位移的有力手段問世已久。其測量精度很高。但在激光問世以前，由于缺乏亮度高、其測量精度很高。但在激光問世

35、以前，由于缺乏亮度高、單色性好的光源，干涉辦法的應(yīng)用有著許多局限性，激單色性好的光源，干涉辦法的應(yīng)用有著許多局限性，激光的出現(xiàn)則為干涉測長提供了極好的相干光源。光的出現(xiàn)則為干涉測長提供了極好的相干光源。 ( (激光激光具有具有方向性好、能量高度集中、單色性好、干涉能力強(qiáng)方向性好、能量高度集中、單色性好、干涉能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)）。的優(yōu)點(diǎn)）。激光干涉測長儀激光干涉測長儀絕對法：絕對法：光電光波比長儀光電光波比長儀（激光干涉測長儀）（激光干涉測長儀）移相板角錐棱鏡可逆計(jì)數(shù)可逆計(jì)數(shù)干涉測長（條紋）干涉測長（條紋）光電瞄準(zhǔn)0.01um 測長儀和測長機(jī)結(jié)構(gòu)中帶有長度標(biāo)尺，通常是線紋尺，也可以是光柵尺。測量時(shí)，用

36、此尺作為標(biāo)準(zhǔn)尺與被測長度做比較，通過顯微鏡讀數(shù)以得到測量結(jié)果。 量程較短的稱為測長儀。根據(jù)測量座在儀器中的布置分立式測長儀和臥式萬能測長儀（簡稱萬能測長儀）兩種。立式測長儀用于測量外尺寸；臥式測長儀除能測量外尺寸外，主要用于測量內(nèi)尺寸。 量程在500mm以上的儀器體形較大，稱為測長機(jī)。測長儀和測長機(jī) 工作臺工作臺1 1上放置被測件上放置被測件2 2，通過測量軸體通過測量軸體4 4上的上的可換可換測量測量頭頭3 3與被測件接觸測量。測量與被測件接觸測量。測量軸體軸體4 4是一個(gè)高精度圓柱體，是一個(gè)高精度圓柱體，在精密滾動(dòng)軸承支持下，通在精密滾動(dòng)軸承支持下，通過鋼帶過鋼帶8 8，滑輪，滑輪9 9，

37、平衡錘，平衡錘1212和阻尼油缸和阻尼油缸1313完成平穩(wěn)的完成平穩(wěn)的軸軸向升降運(yùn)動(dòng)向升降運(yùn)動(dòng)。配重。配重7 7用來調(diào)整用來調(diào)整測量力。測量力。 測量軸體的軸線上固定測量軸體的軸線上固定有基準(zhǔn)標(biāo)尺有基準(zhǔn)標(biāo)尺( (玻璃刻尺玻璃刻尺)5)5，其，其上有上有l(wèi)01l01條刻線，刻度間隔為條刻線，刻度間隔為1mm1mm。由。由光源光源1111發(fā)出的光，經(jīng)發(fā)出的光，經(jīng)透鏡透鏡1010，再透過基準(zhǔn)玻璃刻，再透過基準(zhǔn)玻璃刻尺，將毫米刻線影象投射入尺，將毫米刻線影象投射入螺旋讀數(shù)顯微鏡螺旋讀數(shù)顯微鏡6 6，進(jìn)行讀數(shù)。，進(jìn)行讀數(shù)。立式測長儀立式測長儀不確定度：（1.5+ L/100）um臥式測長儀臥式測長儀（萬

38、能測長儀）（萬能測長儀）臥式測長儀主要由底座7、測座1、萬能工作臺5和尾座6組成。毫米刻線尺和測量軸水平臥放在儀器的測座上，并可在底座的導(dǎo)軌上作左右方向的移動(dòng)；它除了對外尺寸進(jìn)行測量之外，還可配合儀器的內(nèi)測附件測量內(nèi)尺寸。 測長機(jī)是機(jī)械制造中測量大尺寸的精密儀器，儀器的種類很多，按其測量范圍來分，有1，2，3，4，6m，甚至還有12m的。該儀器可進(jìn)行絕對測量，也可用于比較測量。絕對測量是將被測工件與儀器本身上的刻度尺進(jìn)行比較；而相對測量則是將被測工件和一個(gè)預(yù)先用來對準(zhǔn)儀器零點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件(如塊規(guī)等)相比較，從儀器上讀取兩者之差值。測長機(jī)測長機(jī)圖中圖中6 6是機(jī)身，在它的床面上鑲有是機(jī)身，在它的床面

39、上鑲有刻線尺刻線尺7 7和和分劃板（分米尺）分劃板（分米尺）1414。刻線?？叹€尺尺7 7上從上從0 0到到100mm100mm內(nèi)共有刻線內(nèi)共有刻線10001000條故條故每格為每格為0.1mm0.1mm；分劃板；分劃板1414共有共有1010塊（塊（1 1米）米），每塊相距，每塊相距100mm100mm，在每一塊上面刻著，在每一塊上面刻著兩條刻線和兩條刻線和0 0、1 1、2929之間的一個(gè)數(shù)字，分別代表每一塊分劃板距刻線尺之間的一個(gè)數(shù)字，分別代表每一塊分劃板距刻線尺7 7零刻線的距離的分米零刻線的距離的分米數(shù)值。數(shù)值。 光線自光源光線自光源1515，經(jīng)聚光鏡，濾光片、反射鏡后照亮了分劃板，

40、經(jīng)聚光鏡，濾光片、反射鏡后照亮了分劃板1414。由。由于分劃板位于物鏡組于分劃板位于物鏡組1111的焦平面上，故光線通過分劃板的焦平面上，故光線通過分劃板1414后，經(jīng)直角棱后，經(jīng)直角棱鏡鏡1212和物鏡組和物鏡組1111后便形成平行光束，經(jīng)過同樣焦距的物鏡組后便形成平行光束，經(jīng)過同樣焦距的物鏡組9 9和棱鏡和棱鏡8 8后，后，使分劃板使分劃板1414成象于刻線尺成象于刻線尺7 7上上( (因刻線尺因刻線尺7 7亦放置在物鏡組亦放置在物鏡組9 9的焦平面上的焦平面上) )。通過通過讀數(shù)顯微鏡讀數(shù)顯微鏡3 3和光學(xué)計(jì)管和光學(xué)計(jì)管2 2進(jìn)行讀數(shù)。進(jìn)行讀數(shù)。分劃板14刻線尺7光學(xué)計(jì)2500+60.6

41、+0.0075三坐標(biāo)測量機(jī)http:/ 2.3 測量誤差與測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理測量誤差與測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理 闡述測量誤差和準(zhǔn)確度的基本概念。通過闡述測量誤差和準(zhǔn)確度的基本概念。通過學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，使同學(xué)們對測量誤差分析、測學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，使同學(xué)們對測量誤差分析、測量結(jié)果評定及其數(shù)據(jù)處理等問題有一個(gè)概貌的量結(jié)果評定及其數(shù)據(jù)處理等問題有一個(gè)概貌的了解。了解。 對于任何測量過程，由于計(jì)量器具和測量條件方對于任何測量過程，由于計(jì)量器具和測量條件方面的限制，不可避免地會出現(xiàn)或大或小的測量誤差。面的限制，不可避免地會出現(xiàn)或大或小的測量誤差。因此，每一個(gè)實(shí)際測得值，往往只是在一定程度上接因此，每一個(gè)實(shí)際測得值，往

42、往只是在一定程度上接近被測幾何量的近被測幾何量的真值真值，這種，這種實(shí)際測得值實(shí)際測得值與與被測幾何量被測幾何量的真值之差的真值之差稱為稱為測量誤差測量誤差。測量誤差可以用。測量誤差可以用絕對誤差絕對誤差或或相對誤差相對誤差來表示。來表示。測量誤差測量誤差2.3.1測量誤差及其產(chǎn)生原因測量誤差及其產(chǎn)生原因 測量誤差測量誤差 = = 測得值測得值 - - 真值真值客觀真實(shí)值（未知）客觀真實(shí)值（未知）1 1）絕對誤差）絕對誤差-測量所得數(shù)據(jù)測量所得數(shù)據(jù)( (絕對值絕對值) )與其相應(yīng)的與其相應(yīng)的真值之差真值之差測量誤差的表示方法測量誤差的表示方法x 絕對誤差是一個(gè)具有確定的大小、符號及單位的量。絕

43、對誤差是一個(gè)具有確定的大小、符號及單位的量。其單位與測得值相同。其單位與測得值相同。 絕對誤差不能完全說明測量的準(zhǔn)確度。絕對誤差不能完全說明測量的準(zhǔn)確度。 真值（真值（true valuetrue value）是指一個(gè)特定的物理量在是指一個(gè)特定的物理量在一定條件下所定義的客觀一定條件下所定義的客觀量值，又稱為理論值或定量值，又稱為理論值或定義值。理論真值一般只存義值。理論真值一般只存在于純理論之中。在于純理論之中。 三角形內(nèi)角之三角形內(nèi)角之和恒為和恒為180180一個(gè)整圓周角一個(gè)整圓周角為為360360理論真值：理論真值：設(shè)計(jì)時(shí)給定或用數(shù)學(xué)、物理公式計(jì)算出的給定值設(shè)計(jì)時(shí)給定或用數(shù)學(xué)、物理公式計(jì)

44、算出的給定值真值真值相對真值：相對真值：標(biāo)準(zhǔn)儀器的測得值或用來作為測量標(biāo)準(zhǔn)用的標(biāo)準(zhǔn)器具的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)儀器的測得值或用來作為測量標(biāo)準(zhǔn)用的標(biāo)準(zhǔn)器具的數(shù)值是指對于給定用途具、有適當(dāng)不確定度的、賦予特定量的最佳估計(jì)值。1m = 1650763.73 約定真值：約定真值：世界各國公認(rèn)的幾何量和物理量的最高基準(zhǔn)的量值世界各國公認(rèn)的幾何量和物理量的最高基準(zhǔn)的量值如：米如：米 - 公制長度基準(zhǔn)公制長度基準(zhǔn) : 真空中的輻射波長真空中的輻射波長光在真空中光在真空中1s時(shí)間內(nèi)傳播距離的時(shí)間內(nèi)傳播距離的1/299792485 由國家建立的實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)（或基準(zhǔn)）所指定的千克由國家建立的實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)（或基準(zhǔn)）所指定的千克副原器質(zhì)量

45、的約定真值為副原器質(zhì)量的約定真值為1kg1kg，其復(fù)現(xiàn)的不確定度為，其復(fù)現(xiàn)的不確定度為0.008mg0.008mg。2 2）相對誤差：測量的絕對誤差與被測量的真值之比）相對誤差：測量的絕對誤差與被測量的真值之比相對誤差相對誤差 = 100%絕對誤差絕對誤差真值真值測得值測得值相對誤差只有大小和符號，而無量綱，一般用百分?jǐn)?shù)來表示。相對誤差只有大小和符號，而無量綱，一般用百分?jǐn)?shù)來表示。相對誤差常用來衡量測量的相對準(zhǔn)確程度。相對誤差常用來衡量測量的相對準(zhǔn)確程度。 %100%100 xr更確切反映測量效果：更確切反映測量效果：被測量的大小不同被測量的大小不同 - 允許的測量誤差不同允許的測量誤差不同被

46、測量的量值小被測量的量值小 - 允許的測量絕對誤差也越小允許的測量絕對誤差也越小 1= 100% = 100% = 4% 1G1G1的相對誤差為的相對誤差為250 2= 100% = 100% = 2.5% G2G2的相對誤差為的相對誤差為502000 2質(zhì)量質(zhì)量G1=50g，誤差，誤差 1=2g；質(zhì)量；質(zhì)量G2=2kg，誤差，誤差 2=50g例：例： 由于測量誤差的存在，測得值只能近似地反映被測由于測量誤差的存在，測得值只能近似地反映被測幾何量的真值。為減小測量誤差，就須分析產(chǎn)生測量誤幾何量的真值。為減小測量誤差，就須分析產(chǎn)生測量誤差的原因，以便提高測量精度。在實(shí)際測量中，產(chǎn)生測差的原因，以

47、便提高測量精度。在實(shí)際測量中，產(chǎn)生測量誤差的因素很多，歸納起來主要有以下幾個(gè)方面。量誤差的因素很多，歸納起來主要有以下幾個(gè)方面。2.計(jì)量器具的誤差計(jì)量器具的誤差1.方法誤差方法誤差3.主、客觀條件引起的誤差主、客觀條件引起的誤差 （基準(zhǔn)件誤差）（基準(zhǔn)件誤差）測量誤差的來源測量誤差的來源(1) 方法誤差：方法誤差：測量原理和方法本身存在缺陷和偏差測量原理和方法本身存在缺陷和偏差近似：近似：假設(shè)：假設(shè)：理論上成立、實(shí)際中不成立理論上成立、實(shí)際中不成立如：誤差因素互不相關(guān)如：誤差因素互不相關(guān)(2) 器具誤差：器具誤差：測量儀器、設(shè)備、裝置導(dǎo)致的測量誤差測量儀器、設(shè)備、裝置導(dǎo)致的測量誤差機(jī)械：零件材料

48、性能變化、配合間隙變化、傳動(dòng)比變化、蠕變、空程機(jī)械：零件材料性能變化、配合間隙變化、傳動(dòng)比變化、蠕變、空程電路：電源波動(dòng)、元件老化、漂移、電氣噪聲電路：電源波動(dòng)、元件老化、漂移、電氣噪聲(3)主、客觀條件引起的誤差主、客觀條件引起的誤差測量環(huán)境、條件引起的測量誤差測量環(huán)境、條件引起的測量誤差空氣溫度、濕度，大氣壓力，振動(dòng)，電磁場干擾，氣流擾動(dòng)等空氣溫度、濕度，大氣壓力，振動(dòng)，電磁場干擾，氣流擾動(dòng)等使用誤差：使用誤差：理論分析與實(shí)際情況差異理論分析與實(shí)際情況差異(如：非線性比較小時(shí)可以近似為線性如：非線性比較小時(shí)可以近似為線性)方法：方法：測量方法存在錯(cuò)誤或不足測量方法存在錯(cuò)誤或不足如：采樣頻率

49、低等如：采樣頻率低等讀數(shù)誤差、違規(guī)操作讀數(shù)誤差、違規(guī)操作測量基準(zhǔn)錯(cuò)誤測量基準(zhǔn)錯(cuò)誤環(huán)境誤差：環(huán)境誤差：(4)基準(zhǔn)件誤差：體現(xiàn)測量單位的基準(zhǔn)量的誤差基準(zhǔn)件誤差：體現(xiàn)測量單位的基準(zhǔn)量的誤差 誤差分類誤差分類按掌握程度：已知誤差、未知誤差按掌握程度：已知誤差、未知誤差按特性規(guī)律：系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差按特性規(guī)律：系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差按變化速度：靜態(tài)誤差、動(dòng)態(tài)誤差按變化速度：靜態(tài)誤差、動(dòng)態(tài)誤差2.3.2 2.3.2 測量數(shù)據(jù)處理測量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)誤差（系統(tǒng)誤差（Systematic errorSystematic error）- - 有規(guī)律可循有規(guī)律可循性質(zhì)：有規(guī)律，可再現(xiàn)，可以預(yù)測性質(zhì)：有

50、規(guī)律，可再現(xiàn)，可以預(yù)測原因：原理誤差、方法誤差、環(huán)境誤差、使用誤差原因：原理誤差、方法誤差、環(huán)境誤差、使用誤差處理：理論分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證處理：理論分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 修正修正分：已定系統(tǒng)誤差和未定系統(tǒng)誤差分：已定系統(tǒng)誤差和未定系統(tǒng)誤差在相同條件下，對同一被測量進(jìn)行多次測量，誤在相同條件下，對同一被測量進(jìn)行多次測量，誤差的絕對值與符號保持恒定，或在條件改變時(shí)，差的絕對值與符號保持恒定，或在條件改變時(shí)，按某一確定規(guī)律變化的誤差。按某一確定規(guī)律變化的誤差。概念概念定值系統(tǒng)誤差定值系統(tǒng)誤差：在相同條件下，多次測量同一：在相同條件下，多次測量同一量值時(shí)，該誤差的絕對值和符號保持不變。量值時(shí)，該誤差的絕對值和符

51、號保持不變。變值系統(tǒng)誤差變值系統(tǒng)誤差：在條件改變時(shí)，測量誤差按某：在條件改變時(shí)，測量誤差按某一確定一確定規(guī)律規(guī)律變化的誤差。變化的誤差。 度盤偏心引起示值誤差等。度盤偏心引起示值誤差等。系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差= =多次測量所得結(jié)果的多次測量所得結(jié)果的平均值平均值與被測量的與被測量的約定真值約定真值之差。之差。用天平計(jì)量物體質(zhì)用天平計(jì)量物體質(zhì)量時(shí)，砝碼的質(zhì)量量時(shí)，砝碼的質(zhì)量偏差偏差用千分表讀數(shù)時(shí)，用千分表讀數(shù)時(shí)，表盤安裝偏心引起表盤安裝偏心引起的示值誤差的示值誤差刻線尺的溫度刻線尺的溫度變化引起的示變化引起的示值誤差值誤差系統(tǒng)誤差舉例 在實(shí)際估計(jì)測量器具示值的系統(tǒng)誤差時(shí)，常常用適當(dāng)次在實(shí)際估計(jì)測量器具

52、示值的系統(tǒng)誤差時(shí)，常常用適當(dāng)次數(shù)的重復(fù)測量的算術(shù)平均值減去約定真值來表示，又稱其為數(shù)的重復(fù)測量的算術(shù)平均值減去約定真值來表示，又稱其為測量器具的測量器具的偏移偏移或或偏畸偏畸。 由于系統(tǒng)誤差具有一定的規(guī)律性，因此可以根據(jù)其產(chǎn)生由于系統(tǒng)誤差具有一定的規(guī)律性，因此可以根據(jù)其產(chǎn)生原因，采取一定的技術(shù)措施，設(shè)法消除或減?。灰部梢栽谙嘣?，采取一定的技術(shù)措施，設(shè)法消除或減小；也可以在相同條件下對已知約定真值的標(biāo)準(zhǔn)器具進(jìn)行多次重復(fù)測量的辦同條件下對已知約定真值的標(biāo)準(zhǔn)器具進(jìn)行多次重復(fù)測量的辦法，設(shè)法找出其系統(tǒng)誤差的規(guī)律后，對測量結(jié)果進(jìn)行修正。法，設(shè)法找出其系統(tǒng)誤差的規(guī)律后，對測量結(jié)果進(jìn)行修正。隨機(jī)誤差（隨機(jī)

53、誤差（Random error）-因不確定性因素而隨機(jī)發(fā)生因不確定性因素而隨機(jī)發(fā)生性質(zhì)：偶然性（不明確、無規(guī)律）性質(zhì)：偶然性（不明確、無規(guī)律）原因：裝置誤差、環(huán)境誤差、使用誤差原因：裝置誤差、環(huán)境誤差、使用誤差處理：概率和統(tǒng)計(jì)分析、計(jì)算處理處理：概率和統(tǒng)計(jì)分析、計(jì)算處理 極限誤差極限誤差測得值測得值與在重復(fù)性條件下對同一被測量進(jìn)行無限多次測量與在重復(fù)性條件下對同一被測量進(jìn)行無限多次測量結(jié)果的結(jié)果的平均值平均值之差（之差（殘余誤差殘余誤差）。又稱為）。又稱為偶然誤差偶然誤差。 雖然一次測量的隨機(jī)誤差沒有規(guī)律，不可預(yù)定，也不能用實(shí)驗(yàn)雖然一次測量的隨機(jī)誤差沒有規(guī)律，不可預(yù)定，也不能用實(shí)驗(yàn)的方法加以消

54、除。但是，經(jīng)過大量的重復(fù)測量可以發(fā)現(xiàn)，它是遵循的方法加以消除。但是，經(jīng)過大量的重復(fù)測量可以發(fā)現(xiàn)，它是遵循某種統(tǒng)計(jì)規(guī)律的。因此，某種統(tǒng)計(jì)規(guī)律的。因此，可以用概率統(tǒng)計(jì)的方法處理含有隨機(jī)誤差可以用概率統(tǒng)計(jì)的方法處理含有隨機(jī)誤差的數(shù)據(jù)，對隨機(jī)誤差的總體大小及分布做出估計(jì)，并采取適當(dāng)措施的數(shù)據(jù)，對隨機(jī)誤差的總體大小及分布做出估計(jì)，并采取適當(dāng)措施減小隨機(jī)誤差對測量結(jié)果的影響減小隨機(jī)誤差對測量結(jié)果的影響。隨機(jī)誤差：在相同條件下，對同一被測量進(jìn)行多隨機(jī)誤差：在相同條件下，對同一被測量進(jìn)行多次測量，誤差的絕對值與符號均不定。次測量，誤差的絕對值與符號均不定。概念概念粗大誤差（粗大誤差（parasitic err

55、or）性質(zhì)：偶然出現(xiàn)，誤差很大，異常數(shù)據(jù)，與有用數(shù)據(jù)混在一起性質(zhì)：偶然出現(xiàn)，誤差很大，異常數(shù)據(jù)，與有用數(shù)據(jù)混在一起原因：裝置誤差、使用誤差原因：裝置誤差、使用誤差處理：判斷、剔除處理：判斷、剔除 ( (分離分離 / /防止防止 ) )異常誤差異常誤差 - 混為系統(tǒng)誤差混為系統(tǒng)誤差 或偶然誤差或偶然誤差 - 測量結(jié)果失去意義測量結(jié)果失去意義由檢測系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)發(fā)生由檢測系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)發(fā)生異常異常和和故障故障等引起等引起超出在規(guī)定條件下預(yù)計(jì)的誤差。超出在規(guī)定條件下預(yù)計(jì)的誤差。指明顯超出統(tǒng)計(jì)規(guī)律預(yù)期值的誤差。又稱為疏忽誤差、指明顯超出統(tǒng)計(jì)規(guī)律預(yù)期值的誤差。又稱為疏忽誤差、過失誤差或簡稱粗差。過失誤差

56、或簡稱粗差。 由于該誤差很大，明顯歪曲了測量結(jié)果。故應(yīng)按照一由于該誤差很大，明顯歪曲了測量結(jié)果。故應(yīng)按照一定的準(zhǔn)則進(jìn)行判別，將含有粗大誤差的測量數(shù)據(jù)（稱為壞定的準(zhǔn)則進(jìn)行判別，將含有粗大誤差的測量數(shù)據(jù)（稱為壞值或異常值）予以剔除。值或異常值）予以剔除。概念概念三類誤差的關(guān)系及其對測得值的影響三類誤差的關(guān)系及其對測得值的影響 標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差真值真值 均值均值 某次測得值某次測得值 奇異值奇異值 f x ( )_33+關(guān)于測量準(zhǔn)確度（關(guān)于測量準(zhǔn)確度（精度精度）的質(zhì)量描述）的質(zhì)量描述不同場合不同場合 - - 檢測精度要求不同檢測精度要求不同例：服裝裁剪（身長例：服裝裁剪（身長/ /胸圍）胸圍）- - 半

57、厘米；發(fā)動(dòng)機(jī)活塞直徑半厘米；發(fā)動(dòng)機(jī)活塞直徑 - - 微米級微米級精度高精度高 - - 系統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)復(fù)雜 - - 造價(jià)高造價(jià)高定性概念定性概念：精度：精度測量結(jié)果與真值的吻合程度測量結(jié)果與真值的吻合程度-反映系統(tǒng)誤差的大小反映系統(tǒng)誤差的大小 正確度：表征測量結(jié)果接近真值的程度正確度：表征測量結(jié)果接近真值的程度 精密度：反映測量結(jié)果的分散程度（針對重復(fù)測量而言）精密度：反映測量結(jié)果的分散程度（針對重復(fù)測量而言）-反映隨機(jī)誤差的大小反映隨機(jī)誤差的大小 準(zhǔn)確度：表征測量結(jié)果與真值之間的一致程度準(zhǔn)確度：表征測量結(jié)果與真值之間的一致程度- - 系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合反映系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合反映 準(zhǔn)確

58、度（精度）在數(shù)值上一般多用相對誤差來表示，準(zhǔn)確度（精度）在數(shù)值上一般多用相對誤差來表示，但不用百分?jǐn)?shù)。如某一測量結(jié)果的相對誤差為但不用百分?jǐn)?shù)。如某一測量結(jié)果的相對誤差為0.001%0.001%，則，則其精度為其精度為1010-5-5。 測測量量精精度度舉舉例例不精密（隨機(jī)誤差大）不精密（隨機(jī)誤差大） 準(zhǔn)確（系統(tǒng)誤差?。?zhǔn)確（系統(tǒng)誤差?。?精密（隨機(jī)誤差小）精密（隨機(jī)誤差?。┎粶?zhǔn)確（系統(tǒng)誤差大不準(zhǔn)確（系統(tǒng)誤差大）不精密（隨機(jī)誤差大）不精密（隨機(jī)誤差大）不準(zhǔn)確（系統(tǒng)誤差大）不準(zhǔn)確（系統(tǒng)誤差大）精密（隨機(jī)誤差?。┚埽S機(jī)誤差?。?zhǔn)確（系統(tǒng)誤差小）準(zhǔn)確（系統(tǒng)誤差?。? 3、粗大誤差的減少辦法和剔除準(zhǔn)

59、則、粗大誤差的減少辦法和剔除準(zhǔn)則4 4、測量誤差的合成測量誤差的合成測量誤差的處理與評定測量誤差的處理與評定1 1）分布：正態(tài)分布（高斯分布）分布：正態(tài)分布（高斯分布） - - 大多數(shù)；大多數(shù)；2 2）特點(diǎn)）特點(diǎn): :3 3）隨機(jī)誤差的評定指標(biāo)：）隨機(jī)誤差的評定指標(biāo)：）測量結(jié)果的處理（等精度測量）：）測量結(jié)果的處理（等精度測量）：1 1）直接測量誤差的合成）直接測量誤差的合成2 2）間接測量誤差的合成）間接測量誤差的合成 對稱性對稱性 有界性有界性 抵償性抵償性 單峰性單峰性算術(shù)平均值算術(shù)平均值 與殘余誤差與殘余誤差標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)偏差 與與 標(biāo)準(zhǔn)不確定度標(biāo)準(zhǔn)不確定度極限誤差極限誤差x1 1、系統(tǒng)

60、誤差的發(fā)現(xiàn)與消除：修正值、系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)與消除：修正值2 2、隨機(jī)誤差的分析處理隨機(jī)誤差的分析處理1 1、隨機(jī)誤差的特性及其處理與評定、隨機(jī)誤差的特性及其處理與評定 - - 統(tǒng)計(jì)方法統(tǒng)計(jì)方法 隨機(jī)誤差不可能被修正或消除，但可應(yīng)用概率隨機(jī)誤差不可能被修正或消除，但可應(yīng)用概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，估計(jì)出隨機(jī)誤差的大小和規(guī)論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，估計(jì)出隨機(jī)誤差的大小和規(guī)律，并設(shè)法減小其影響。律，并設(shè)法減小其影響。隨機(jī)誤差的分布規(guī)律及其特征隨機(jī)誤差的分布規(guī)律及其特征 通過對大量的測試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，通過對大量的測試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，隨機(jī)誤差通常服從隨機(jī)誤差通常服從正態(tài)分布正態(tài)分布規(guī)律。其正態(tài)分