檢測技術基礎-Read課件

第五章長度測量技術第一節(jié)長度檢測概述第二節(jié)尺寸測量第三節(jié)形位誤差測量第四節(jié)表面粗糙度測量第五節(jié)線位移與距離測量第六節(jié)物位檢測技術1第五章長度測量技術第一節(jié)長度檢測概述11

形位誤差測量是將被測要素和理想要素進行比較，從而用數(shù)值描述實際要素與理想要素形狀或位置上的差異。每個參數(shù)的測量過程包括測量和評定兩個階段。一、形位誤差的基本概念第三節(jié)形位誤差測量2

形位誤差測量是將被測要素和理想要素進行比較，從而用數(shù)值描述2形位誤差的分類3形位誤差的分類33形狀誤差形狀誤差評定時，理想要素的位置應符合最小條件。最小條件:是指被測實際要素對其理想要素的最大變動量為最小。4形狀誤差形狀誤差評定時，理想要素的位置應符合最小條件。44位置誤差位置誤差：實際要素的位置與理想位置差異。

位置公差:被測要素的實際位置對基準在一定方向或位置上的允許的變動量。

5位置誤差位置誤差：實際要素的位置與理想位置差異。55第三節(jié)形位誤差測量圓度誤差指包容同一正截面實際輪廓且半徑差為最小的兩同心圓的距離fm。一、圓度誤差定義：6第三節(jié)形位誤差測量圓度誤差指包容同一正截面實際輪廓且半徑差6最小包容區(qū)域法最小，最小二乘法稍大最小包容區(qū)域法、最小外接圓法最大內(nèi)切圓法，最小二乘圓法最小包容區(qū)域：即包容圓的顯示輪廓且與該顯示輪廓相間接觸點不少于四個的兩個理想的同心圓。7最小包容區(qū)域法最小，最小二乘法稍大最小包容區(qū)域法、最小外接圓7圓度誤差測量圓度儀測量法：測量時將被測零件安置在量儀工作臺上，調(diào)整其軸線與量儀回轉(zhuǎn)軸線同軸。記錄被測零件在回轉(zhuǎn)一周內(nèi)截面各點的半徑差，繪制出極坐標圖，最后評定出圓度誤差。8圓度誤差測量圓度儀測量法：測量時將被測零件安置在量儀工作臺上8第三節(jié)形位誤差測量二、直線度誤差的測量直線度誤差：包容被測直線實際輪廓且距離為最小的兩平行直線的距離測量方法：評定方法：求最小二乘直線，計算各點與直線的距離δi，直線度誤差ΔS=δmax－δmin

包容直線實際線ΔS自準直儀法xyΔΔ單測頭法刀口尺法9第三節(jié)形位誤差測量二、直線度誤差的測量直線度誤差：包容被測9第三節(jié)形位誤差測量三、平面度誤差的測量平面度誤差：包容同一正截面實際輪廓且距離為最小的兩平行平面的距離測量方法：評定方法：計算最小二乘平面，計算各點與平面的距離δi，平面度誤差ΔP=δmax－δmin

自準直儀法單測頭法激光干涉法10第三節(jié)形位誤差測量三、平面度誤差的測量平面度誤差：包容同一10第三節(jié)形位誤差測量四、圓柱度誤差的測量圓柱度誤差：是指實際圓柱輪廓表面對其理想圓柱面的變動量。被測圓柱面必須位于半徑差為公差值0.05mm兩同軸圓柱面間的區(qū)域內(nèi)。11第三節(jié)形位誤差測量四、圓柱度誤差的測量被測圓柱面必須位于半11第三節(jié)形位誤差測量圓柱度誤差的測量，可在圓度測量基礎上，測頭沿被測圓柱表面作軸向運動測得。12第三節(jié)形位誤差測量圓柱度誤差的測量，可在圓度測量基12第五章長度測量技術第一節(jié)長度檢測概述第二節(jié)尺寸測量第三節(jié)形位誤差測量第四節(jié)表面粗糙度測量第五節(jié)線位移與距離測量13第五章長度測量技術第一節(jié)長度檢測概述13131、零件表面的形貌：(3)表面粗糙度：零件表面中峰谷的波長和波高之比小于50成為表面粗糙度。(2)表面波紋度：零件表面中峰谷的波長和波高之比等于50～1000的不平程度稱為波紋度。會引起零件運轉(zhuǎn)時的振動、噪聲，(1)形狀誤差：零件表面中峰谷的波長和波高之比大于1000的不平程度屬于形狀誤差。具有微小峰谷，可分為三種情況:一、粗糙度的基本概念141、零件表面的形貌：(3)表面粗糙度：零件表面中峰谷的波長和14粗糙度定義：表面粗糙度是一種微觀的幾何形狀誤差。粗糙度特點：量值小（小于1mm)，變化頻率高。對零件性能的影響：影響零件的耐磨性。影響配合性質(zhì)的穩(wěn)定性。影響零件的疲勞強度。影響零件的抗腐蝕性。影響零件的密封性。影響零件的外觀、測量精度、表面光學性能影響導電導熱性能和膠合強度等2、粗糙度的定義：15粗糙度定義：表面粗糙度是一種微觀的粗糙度特點：量值?。ㄐ∮?15國家標準規(guī)定：評定基準為輪廓中線。包括：最小二乘中線和算術平均中線最小二乘中線：使輪廓上各點至該線的距離平方和為最小。評定基準：表面粗糙度的基準線，評定表面粗糙度的一段參考線。算術平均中線：將實際輪廓劃分上下兩部分，且使上下面積相等的直線。3、粗糙度評定基準：16國家標準規(guī)定：評定基準為輪廓中線。最小二乘中線：使輪廓上各點16(1)輪廓算術平均偏差Ra：(2)微觀不平度十點高度Rz：(3)輪廓最大高度Ry：在取樣長度內(nèi)，被測實際輪廓上各點至中線距離絕對值的平均值在取樣長度內(nèi)，被測實際輪廓上5點最大峰高平均值與5點最大谷深平均值的絕對值和在取樣長度內(nèi)，被測實際輪廓上峰頂與谷底之間距離4、粗糙度的評定參數(shù)：

評定參數(shù)：通常采用下列參數(shù)之一來定量評定表面粗糙度。

17(1)輪廓算術平均偏差Ra：(2)微觀不平度十點高度Rz171、粗糙度的接觸式測量：工作原理：觸針接觸被測表面，移動一段長度（切斷長度），傳感器輸出位移信號位移傳感器：電感傳感器、壓電傳感器測量頭：導頭－保持移動方向，近似測量基準觸針－獲取輪廓信號觸針式輪廓儀：二、粗糙度的測量方法181、粗糙度的接觸式測量：工作原理：觸針接觸被測表面，位移傳感18工作原理：激光束聚焦于被測表面，反射光束至光電探測器，表面微觀輪廓引起離焦，控制物鏡系統(tǒng)重新聚焦，輸出控制信號大?。娏鳎?。光學輪廓儀2、粗糙度的非接觸式測量：19工作原理：激光束聚焦于被測表面，光學輪廓儀2、粗糙度的非接觸19第五章長度測量技術第一節(jié)長度檢測概述第二節(jié)尺寸測量第三節(jié)形位誤差測量第四節(jié)表面粗糙度測量第五節(jié)線位移與距離測量第六節(jié)物位檢測技術20第五章長度測量技術第一節(jié)長度檢測概述2020一、線位移測量1、接觸式線位移測量：(1)電感位移傳感器：自感式傳感器：原理：位移→線圈電感變化特點：可靠，非線性嚴重范圍：測量微位移（<1mm）互感式傳感器：原理：位移→兩線圈互感變化特點：非線性小范圍：測量大范圍位移（<100mm）21一、線位移測量1、接觸式線位移測量：(1)電感位移傳感器：21(2)透射式光柵：工作原理：疊合在一起形成一個小角度，移動時，形成明暗相間的條紋－－莫爾條紋定義：光柵是在基體上刻有均勻分布條紋的光學元件。構成：主光柵（標尺光柵）、指示光柵、光路系統(tǒng)、光電元件。特點：莫爾條紋寬度：W=a+b：W-柵距，a-線寬，b-縫寬精度高：誤差平均效應范圍大：取決于定尺長度響應快：光電式，適于動態(tài)22(2)透射式光柵：工作原理：疊合在一起形成一個小角度，定義222、非接觸式線位移測量：(1)電容位移傳感器：原理：位移→極板移動→極距變化→電容變化特點：范圍：測量微位移（<1mm）初始電容量：分辨力極高：位移1nm動極板質(zhì)量小，慣性小，動態(tài)響應好；非接觸，自身發(fā)熱和功耗??；非線性嚴重232、非接觸式線位移測量：(1)電容位移傳感器：原理：位移23(2)電渦流位移傳感器原理：交變電流I1傳感器線圈被測導體交變磁場H1電渦流I2交變磁場H2參數(shù)變化輸出信號線圈與導體距離變化－－電感、阻抗、品質(zhì)因數(shù)等變化---輸出信號特點：不受液體、油污、灰塵等介質(zhì)的影響測量范圍有限：僅適于近距離測試數(shù)百毫米非線性，精度不高體積大，功耗高24(2)電渦流位移傳感器原理：交變電流I1傳感器線圈被測導體24(3)激光位移傳感器：原理：(激光三角形測量法）構成：激光器：發(fā)射激光束發(fā)射端鏡頭：準直、匯聚接收端鏡頭：成像接收器：光電轉(zhuǎn)換（CCD,PSD）特點：測量精度高（0.03％)，分辨率高(0.005％）。與被測體無關（軟硬、顏色、冷熱、材料…）量程可達數(shù)百毫米。傳感器探頭發(fā)射出的激光,通過特殊的透鏡被匯聚成一個直徑極小的光束，此光束被測量表面漫反射到一個分辨率極高的CCD或PSD探測器上,通過CCD或PSD所感應到光束位置的不同，精確測量被測物體位置變化。25(3)激光位移傳感器：原理：(激光三角形測量法）構成：激光25262626二、距離測量1、飛行時間測距：激光器被測目標被測距離:c---光速t---往返飛行時間原理：特點：對時間測量精度要求高，適于測量超長距離激光器發(fā)出單個激光脈沖，并返回發(fā)射端接收應用：建筑測繪、橋梁監(jiān)測、軍事探測、野外勘探、天體測量27二、距離測量1、飛行時間測距：激光器被測目標被測距離:c-272、相位差測距：激光器被測目標被測距離:c-光速f0-頻率-相位差特點：測量精度高，測量范圍大（中短距離）應用：相機自動調(diào)焦、建筑測繪、軍用目標原理：激光器發(fā)出連續(xù)激光脈沖返回發(fā)射端接收282、相位差測距：激光器被測目標被測距離:c-光速f0-28第6節(jié)物位檢測技術6.1液位檢測方法6.2料位檢測方法6.3相界面的檢測29第6節(jié)物位檢測技術6.1液位檢測方法29291、壓力式物位計原理：液體對容器底面產(chǎn)生的靜壓力與液位高度成正比(a)壓力表式液位計(b)法蘭式液位變送器測量開口容器液位高度的壓力式液位計301、壓力式物位計原理：液體對容器底面產(chǎn)生的靜壓力與液位高度30對于密閉容器中的液位測量，還可用差壓法進行測量，消除液面上部氣壓及氣壓波動對示值的影響。差壓式液位計31對于密閉容器中的液位測量，還可用差壓法進行測量，消除液面上部312.鋼帶浮子式液位計右圖為直讀式鋼帶浮子式液位計，這是一種最簡單的液位計，一般只能就地顯示。322.鋼帶浮子式液位計右圖為直讀式鋼帶浮子式液位計，這是一種323、電容式物位計RLHL333、電容式物位計RLHL33333、電容式物位計大致可分成三種工作方式棒狀電極導電容器物料非導電液體棒狀電極導電容器物料為導電性液體棒狀電極非金屬容器物料為非導電性液體343、電容式物位計大致可分成三種工作方式棒狀電極棒狀電極棒狀電344、超聲波物位計354、超聲波物位計35355、雷達物位計

雷達物位計也采用發(fā)射—反射—接收的工作模式。雷達物位計的天線發(fā)射出電磁波，這些波經(jīng)被測對象表面反射后，再被天線接收，電磁波從發(fā)射到接收的時間與到液面的距離成正比。

D=CT/2D——雷達物位計到液面的距離

C——光速

T——電磁波運行時間

采用一體化設計，無可動部件，不存在機械磨損，使用壽命長；幾乎能用于所有液體的液位測量；采用非接觸式測量，不受槽內(nèi)液體的密度、濃度等物理特性的影響；測量范圍大，最大可達0~35m，可用于高溫、高壓的液位測量。

365、雷達物位計雷達物位計也采用發(fā)射—反射—接收的工作36例題選用位移傳感器應注意哪些問題？

選用位移傳感器時，除應符合一般傳感器的選用原則外，其測量范圍、線性度和精確度對傳感器的合理選用尤為重要。1）測量范圍：小位移測試可用電感式、差動變壓器式、電容式、渦流式、壓電式等，大位移測試可采用光柵、感應同步器、磁柵等。數(shù)字式位移傳感器確定測量范圍的原則是：測量上限不準傳感器過載，測量下限應考慮示值相對誤差。2）線性度：由于一些位移傳感器本身是非線性的，為了滿足測試精確度要求，在位移測試中常采用適當方法給予校正、補償。3）精確度：根據(jù)測試的目的和被測位移實際要求，盡可能選擇精確度較低的傳感器，以獲得最佳的技術經(jīng)濟效益。37例題選用位移傳感器應注意哪些問題？3737第五章長度測量技術第一節(jié)長度檢測概述第二節(jié)尺寸測量第三節(jié)形位誤差測量第四節(jié)表面粗糙度測量第五節(jié)線位移與距離測量第六節(jié)物位檢測技術38第五章長度測量技術第一節(jié)長度檢測概述138

形位誤差測量是將被測要素和理想要素進行比較，從而用數(shù)值描述實際要素與理想要素形狀或位置上的差異。每個參數(shù)的測量過程包括測量和評定兩個階段。一、形位誤差的基本概念第三節(jié)形位誤差測量39

形位誤差測量是將被測要素和理想要素進行比較，從而用數(shù)值描述39形位誤差的分類40形位誤差的分類340形狀誤差形狀誤差評定時，理想要素的位置應符合最小條件。最小條件:是指被測實際要素對其理想要素的最大變動量為最小。41形狀誤差形狀誤差評定時，理想要素的位置應符合最小條件。441位置誤差位置誤差：實際要素的位置與理想位置差異。

位置公差:被測要素的實際位置對基準在一定方向或位置上的允許的變動量。

42位置誤差位置誤差：實際要素的位置與理想位置差異。542第三節(jié)形位誤差測量圓度誤差指包容同一正截面實際輪廓且半徑差為最小的兩同心圓的距離fm。一、圓度誤差定義：43第三節(jié)形位誤差測量圓度誤差指包容同一正截面實際輪廓且半徑差43最小包容區(qū)域法最小，最小二乘法稍大最小包容區(qū)域法、最小外接圓法最大內(nèi)切圓法，最小二乘圓法最小包容區(qū)域：即包容圓的顯示輪廓且與該顯示輪廓相間接觸點不少于四個的兩個理想的同心圓。44最小包容區(qū)域法最小，最小二乘法稍大最小包容區(qū)域法、最小外接圓44圓度誤差測量圓度儀測量法：測量時將被測零件安置在量儀工作臺上，調(diào)整其軸線與量儀回轉(zhuǎn)軸線同軸。記錄被測零件在回轉(zhuǎn)一周內(nèi)截面各點的半徑差，繪制出極坐標圖，最后評定出圓度誤差。45圓度誤差測量圓度儀測量法：測量時將被測零件安置在量儀工作臺上45第三節(jié)形位誤差測量二、直線度誤差的測量直線度誤差：包容被測直線實際輪廓且距離為最小的兩平行直線的距離測量方法：評定方法：求最小二乘直線，計算各點與直線的距離δi，直線度誤差ΔS=δmax－δmin

包容直線實際線ΔS自準直儀法xyΔΔ單測頭法刀口尺法46第三節(jié)形位誤差測量二、直線度誤差的測量直線度誤差：包容被測46第三節(jié)形位誤差測量三、平面度誤差的測量平面度誤差：包容同一正截面實際輪廓且距離為最小的兩平行平面的距離測量方法：評定方法：計算最小二乘平面，計算各點與平面的距離δi，平面度誤差ΔP=δmax－δmin

自準直儀法單測頭法激光干涉法47第三節(jié)形位誤差測量三、平面度誤差的測量平面度誤差：包容同一47第三節(jié)形位誤差測量四、圓柱度誤差的測量圓柱度誤差：是指實際圓柱輪廓表面對其理想圓柱面的變動量。被測圓柱面必須位于半徑差為公差值0.05mm兩同軸圓柱面間的區(qū)域內(nèi)。48第三節(jié)形位誤差測量四、圓柱度誤差的測量被測圓柱面必須位于半48第三節(jié)形位誤差測量圓柱度誤差的測量，可在圓度測量基礎上，測頭沿被測圓柱表面作軸向運動測得。49第三節(jié)形位誤差測量圓柱度誤差的測量，可在圓度測量基49第五章長度測量技術第一節(jié)長度檢測概述第二節(jié)尺寸測量第三節(jié)形位誤差測量第四節(jié)表面粗糙度測量第五節(jié)線位移與距離測量50第五章長度測量技術第一節(jié)長度檢測概述13501、零件表面的形貌：(3)表面粗糙度：零件表面中峰谷的波長和波高之比小于50成為表面粗糙度。(2)表面波紋度：零件表面中峰谷的波長和波高之比等于50～1000的不平程度稱為波紋度。會引起零件運轉(zhuǎn)時的振動、噪聲，(1)形狀誤差：零件表面中峰谷的波長和波高之比大于1000的不平程度屬于形狀誤差。具有微小峰谷，可分為三種情況:一、粗糙度的基本概念511、零件表面的形貌：(3)表面粗糙度：零件表面中峰谷的波長和51粗糙度定義：表面粗糙度是一種微觀的幾何形狀誤差。粗糙度特點：量值?。ㄐ∮?mm)，變化頻率高。對零件性能的影響：影響零件的耐磨性。影響配合性質(zhì)的穩(wěn)定性。影響零件的疲勞強度。影響零件的抗腐蝕性。影響零件的密封性。影響零件的外觀、測量精度、表面光學性能影響導電導熱性能和膠合強度等2、粗糙度的定義：52粗糙度定義：表面粗糙度是一種微觀的粗糙度特點：量值?。ㄐ∮?52國家標準規(guī)定：評定基準為輪廓中線。包括：最小二乘中線和算術平均中線最小二乘中線：使輪廓上各點至該線的距離平方和為最小。評定基準：表面粗糙度的基準線，評定表面粗糙度的一段參考線。算術平均中線：將實際輪廓劃分上下兩部分，且使上下面積相等的直線。3、粗糙度評定基準：53國家標準規(guī)定：評定基準為輪廓中線。最小二乘中線：使輪廓上各點53(1)輪廓算術平均偏差Ra：(2)微觀不平度十點高度Rz：(3)輪廓最大高度Ry：在取樣長度內(nèi)，被測實際輪廓上各點至中線距離絕對值的平均值在取樣長度內(nèi)，被測實際輪廓上5點最大峰高平均值與5點最大谷深平均值的絕對值和在取樣長度內(nèi)，被測實際輪廓上峰頂與谷底之間距離4、粗糙度的評定參數(shù)：

評定參數(shù)：通常采用下列參數(shù)之一來定量評定表面粗糙度。

54(1)輪廓算術平均偏差Ra：(2)微觀不平度十點高度Rz541、粗糙度的接觸式測量：工作原理：觸針接觸被測表面，移動一段長度（切斷長度），傳感器輸出位移信號位移傳感器：電感傳感器、壓電傳感器測量頭：導頭－保持移動方向，近似測量基準觸針－獲取輪廓信號觸針式輪廓儀：二、粗糙度的測量方法551、粗糙度的接觸式測量：工作原理：觸針接觸被測表面，位移傳感55工作原理：激光束聚焦于被測表面，反射光束至光電探測器，表面微觀輪廓引起離焦，控制物鏡系統(tǒng)重新聚焦，輸出控制信號大?。娏鳎?。光學輪廓儀2、粗糙度的非接觸式測量：56工作原理：激光束聚焦于被測表面，光學輪廓儀2、粗糙度的非接觸56第五章長度測量技術第一節(jié)長度檢測概述第二節(jié)尺寸測量第三節(jié)形位誤差測量第四節(jié)表面粗糙度測量第五節(jié)線位移與距離測量第六節(jié)物位檢測技術57第五章長度測量技術第一節(jié)長度檢測概述2057一、線位移測量1、接觸式線位移測量：(1)電感位移傳感器：自感式傳感器：原理：位移→線圈電感變化特點：可靠，非線性嚴重范圍：測量微位移（<1mm）互感式傳感器：原理：位移→兩線圈互感變化特點：非線性小范圍：測量大范圍位移（<100mm）58一、線位移測量1、接觸式線位移測量：(1)電感位移傳感器：58(2)透射式光柵：工作原理：疊合在一起形成一個小角度，移動時，形成明暗相間的條紋－－莫爾條紋定義：光柵是在基體上刻有均勻分布條紋的光學元件。構成：主光柵（標尺光柵）、指示光柵、光路系統(tǒng)、光電元件。特點：莫爾條紋寬度：W=a+b：W-柵距，a-線寬，b-縫寬精度高：誤差平均效應范圍大：取決于定尺長度響應快：光電式，適于動態(tài)59(2)透射式光柵：工作原理：疊合在一起形成一個小角度，定義592、非接觸式線位移測量：(1)電容位移傳感器：原理：位移→極板移動→極距變化→電容變化特點：范圍：測量微位移（<1mm）初始電容量：分辨力極高：位移1nm動極板質(zhì)量小，慣性小，動態(tài)響應好；非接觸，自身發(fā)熱和功耗小；非線性嚴重602、非接觸式線位移測量：(1)電容位移傳感器：原理：位移60(2)電渦流位移傳感器原理：交變電流I1傳感器線圈被測導體交變磁場H1電渦流I2交變磁場H2參數(shù)變化輸出信號線圈與導體距離變化－－電感、阻抗、品質(zhì)因數(shù)等變化---輸出信號特點：不受液體、油污、灰塵等介質(zhì)的影響測量范圍有限：僅適于近距離測試數(shù)百毫米非線性，精度不高體積大，功耗高61(2)電渦流位移傳感器原理：交變電流I1傳感器線圈被測導體61(3)激光位移傳感器：原理：(激光三角形測量法）構成：激光器：發(fā)射激光束發(fā)射端鏡頭：準直、匯聚接收端鏡頭：成像接收器：光電轉(zhuǎn)換（CCD,PSD）特點：測量精度高（0.03％)，分辨率高(0.005％）。與被測體無關（軟硬、顏色、冷熱、材料…）量程可達數(shù)百毫米。傳感器探頭發(fā)射出的激光,通過特殊的透鏡被匯聚成一個直徑極小的光束，此光束被測量表面漫反射到一個分辨率極高的CCD或PSD探測器上,通過CCD或PSD所感應到光束位置的不同，精確測量被測物體位置變化。62(3)激光位移傳感器：原理：(激光三角形測量法）構成：激光62632663二、距離測量1、飛行時間測距：激光器被測目標被測距離:c---光速t---往返飛行時間原理：特點：對時間測量精度要求高，適于測量超長距離激光器發(fā)出單個激光脈沖，并返回發(fā)射端接收應用：建筑測繪、橋梁監(jiān)測、軍事探測、野外勘探、天體測量64二、距離測量1、飛行時間測距：激光器被測目標被測距離:c-642、相位差測距：激光器被測目標被測距離:c-光速f0-頻率-相位差特點：測量精度高，測量范圍大（中短距離）應用：相機自動調(diào)焦、建筑測繪、軍用目標原理：激光器發(fā)出連續(xù)激光脈沖返回發(fā)射端接收652、相位差測距：激光器被測目標被測距離:c-光速f0-65第6節(jié)物位檢測技術6.1液位檢測方法6.2料位檢測方法