第2章 長度測量基礎(chǔ).ppt

1、2020/8/28,1.了解技術(shù)測量的基本概念 2.理解測量基準和尺寸傳遞系統(tǒng)（量塊） 3.掌握不同測量誤差的特性及其處理 4.掌握計量器具的選擇與驗收極限的確定,第2章 長度測量基礎(chǔ),本章學習要求,一、基本概念 所謂“測量”就是將被測的量與作為單位或標準的量，在量值上進行比較，從而確定二者比值的實驗過程。,一個完整的測量過程應包含:,2.1 技術(shù)測量的基礎(chǔ)知識,為獲得被測對象可靠的測量結(jié)果所采用的方法。如測量原理、測量儀器等；,測量結(jié)果X的表示： X=真值測量誤差,教材P49,二、測量基準和尺寸傳遞系統(tǒng),1、長度量值傳遞系統(tǒng),2、量塊,量塊是沒有刻度的、形狀為長方形六面體的端面量具。 有兩個

2、測量面和四個非測量面。兩測量面之間的距離為量塊的工作長度，稱為標稱長度（量塊上標出的長度）。,量塊的用途：,作為長度尺寸標準的實物載體，將國家的長度基準按照一定的規(guī)范逐級傳遞到機械產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)，實現(xiàn)量值統(tǒng)一。 作為標準長度標定量儀，檢定量儀的示值誤差。 相對測量時以量塊為標準，用測量器具比較量塊與被測尺寸的差值。 也可直接用于精密測量、精密劃線和精密機床的調(diào)整。,量塊的精度（級）： GB/T60932001按制造精度將量塊分為00，0，1，2，3和K級共6級，其中00級精度最高，3級精度最低，K級為校準級。 量塊按“級”使用時，以量塊的標稱長度為工作尺寸，該尺寸包含了量塊的制造誤差，并將被引入

3、到測量結(jié)果中。,量塊的精度（等）： 國家計量局標JJG1462003按檢定精度將量塊分為六等，即1、2、3、4、5、6等，其中1等精度最高，6等精度最低，“等”主要依據(jù)量塊中心長度測量的極限偏差和平面平行性允許偏差來劃分的。,根據(jù)不同的使用要求，量塊做成不同的精度等級。 劃分量塊精度有兩種規(guī)定：按“級”和按“等”。,量塊的“級”和“等”是從成批制造和單個檢定兩種不同的角度出發(fā)，對其精度進行劃分的兩種形式。 按“級”使用時，以標記在量塊上的標稱尺寸作為工作尺寸，該尺寸包含其制造誤差。 按“等”使用時，必須以檢定后的實際尺寸作為工作尺寸，該尺寸不包含制造誤差，但包含了檢定時的測量誤差。 就同一量塊

4、而言，檢定時的測量誤差要比制造誤差小得多。所以，量塊按“等”使用時其精度比按“級”使用要高，且能在保持量塊原有使用精度的基礎(chǔ)上延長其使用壽命。,量塊的“級”與“等”,量塊的使用：,國家標準共規(guī)定了17種規(guī)格的系列成套量塊(P52 表3-3）。量塊在使用時，常常用幾個量塊組合使用。為了獲得較高的精度,應力求以最少的量塊數(shù)組成所需的尺寸。,量塊使用的注意事項：,1. 量塊必須在使用有效期內(nèi)，否則應及時送專業(yè)部門檢定。 2. 使用環(huán)境良好，防止各種腐蝕性物質(zhì)及灰塵對測量面的損傷，影響其 粘合性。 3. 分清量塊的“級”與“等”，注意使用規(guī)則。 4. 所選量塊應用航空汽油清洗、潔凈軟布擦干，待量塊溫度

5、與環(huán)境溫度 相同后方可使用。 5. 輕拿、輕放量塊，杜絕磕碰、跌落等情況的發(fā)生。 6. 不得用手直接接觸量塊，以免造成汗液對量塊的腐蝕及手溫對測量精 確度的影響。 7. 使用完畢，應用航空汽油清洗所用量塊，并擦干后涂上防銹脂存于干 燥處。,三、測量方法和計量器具的分類（自學） P53,基準量具 通用計量器具 專用檢具,一、測量誤差的概述 絕對誤差 =l-L0 相對誤差 測量誤差產(chǎn)生的原因：,測得值,真值,2.2 測量誤差及數(shù)據(jù)處理,1、測量器具誤差 2、基準件誤差 3、測量方法誤差 4、環(huán)境條件引起的誤差 5、人為誤差,粗大誤差(Parasitic Error) 系統(tǒng)誤差(Systematic

6、 Error) 隨機誤差(Random Error),按誤差在測量結(jié)果中出現(xiàn)的規(guī)律的不同，可以分為三大類：,二、測量誤差的分類與處理,大多數(shù)情況下，隨機誤差符合正態(tài)分布。,（1）隨機誤差的分布規(guī)律及其特性,1、隨機誤差及數(shù)據(jù)處理方法,測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計表,頻率直方圖和正態(tài)分布曲線,正態(tài)分布曲線的數(shù)學表達式為：,式中： y隨機誤差的概率密度 標準偏差； 隨機誤差,隨機誤差的特性,（1）單峰性； （2）對稱性； （3）有界性； （4）抵償性；,圖示為123時三種正態(tài)分布 曲線： 越小，曲線越陡，隨機誤差越集中，即測得值分布越集中，測量精密度越高； 越大，曲線越平坦，隨機誤差越分散，即測得值分布越分散，測

7、量精密度越低。,可作為表征各測得值的精度指標,（2）隨機誤差主要評定指標,算術(shù)平均值, 標準偏差,若測量列為x1、x2、xn，則算術(shù)平均值為,以算術(shù)平均值來代替真值,等精度測量列中單次測量的標準偏差,殘余誤差 和單次測量標準偏差,算術(shù)平均值的標準偏差,殘差（剩余誤差） =,xi -,單次測量的標準偏差的估計值，用S表示,S =,相同條件下，對同一被測量，將測量列分為若干組，每組進行n次的測量稱為多次測量。 標準偏差代表一組測得值中任一測得值的精密程度，但在多次重復測量中是以算術(shù)平均值作為測量結(jié)果的。,測量列算術(shù)平均值的標準偏差,單次測量的測量結(jié)果為,由于超出=3的概率已很小，將3看作是單次測量

8、隨機誤差的極限值，將此值稱為極限誤差，記作,lim =3,極限誤差,多次測量的結(jié)果:,2、系統(tǒng)誤差及其消除 多次測量同一量值時，誤差的絕對值和符號保持不變，或按一定的規(guī)律變化的誤差，稱系統(tǒng)誤差。,消除系統(tǒng)誤差的一些方法 (P71) 1）從根源消除 2）加修正值法 3）兩次讀數(shù)法消除 4）利用被測量之間的內(nèi)在聯(lián)系消除,3、粗大誤差,判斷粗大誤差常用拉依達準則(又稱3準則)。,凡絕對值大于3的殘差，就看作為粗大誤差而予以剔除。,|vi|3S,剔除具有粗大誤差的測量值后，應根據(jù)剩下的測量值重新計算S，然后再 根據(jù)3準則去判斷剩下的測量值中是否還存在粗大誤差。每次只能剔除一個， 直到剔除完為止。,定義

9、：超出規(guī)定條件下預期的誤差。3 特點：數(shù)值大，對測量結(jié)果有明顯的歪曲，應予以剔除。,一般測量數(shù)據(jù)的處理步驟：,1）計算算術(shù)平均值 2）求出殘余誤差 3）判斷系統(tǒng)誤差 根據(jù)vi符號變化規(guī)律，若呈正負相間，無顯著變化規(guī)律的，則無系統(tǒng)誤差；若呈線性或周期性變化規(guī)律的，則有系統(tǒng)誤差，處理辦法：用修正值進行修正或找出原因盡量減小；,4）計算單次測量標準偏差,5）判斷粗大誤差,6）求算術(shù)平均值標準偏差,7）測量結(jié)果的表示方法,Q = =,與精度有關(guān)指標：精密度、準確度和精確度(精度),準確度：是系統(tǒng)誤差大小的標志。,精密度：是隨機誤差大小的標志。,精確度：是精密度與準確度兩者的總和，精確度高表示隨機誤差和

10、系統(tǒng)誤差都比 較小。,（a）準確度高而精密度低 （b）準確度低而精密度高 （c）精確度高,4、測量精度的分類,普通測量器具包括游標尺、千分尺、指示表和分度值不小于0.0005mm，放大倍數(shù)不大于2000倍的比較儀等。普通測量器具廣泛用于檢驗光滑工件尺寸。,2.3 用普通計量器具檢測,一、光滑工件尺寸的檢驗（P137) 通用計量器具的極限誤差(不確定度P56）,mm,誤收： 誤廢：,用一級千分尺測軸20,國家標準極限與配合中測量與檢驗部分規(guī)定了這種檢測方法： 光滑工件尺寸的檢驗（GB/T31771997）,通用計量器具的極限誤差,國標規(guī)定的驗收原則：P137 （1）驗收極限和安全裕度,GB規(guī)定了

11、兩種方法：,內(nèi)縮(內(nèi)縮一個安全裕度A) 不內(nèi)縮（A=0),內(nèi)縮方式： 對工件有配合要求或精度高時，為了防止誤收，采用內(nèi)縮一個安全裕度A的方式，但增加了誤廢，從保證產(chǎn)品質(zhì)量著眼是必要的。 a)安全裕度A 測量結(jié)果的不確定程度，是整個測量的一個誤差限。,b)驗收極限： 上驗收極限最大極限尺寸A 下驗收極限最小極限尺寸A c)尺寸合格條件： 下驗收極限D(zhuǎn)a上驗收極限 下驗收極限da上驗收極限,A由被測工件的尺寸公差來確定，一般 取T10作為A值，也可查表6-1（P137頁）。,（1）對要求符合包容要求的尺寸、公差等級高的尺寸，其驗收極限按內(nèi)縮方式確定。 （2）對工藝能力指數(shù)Cp1時，其驗收極限按不內(nèi)

12、縮方式確定（工藝能力指數(shù)Cp值是工件公差與加工設(shè)備工藝能力之比值）。但采用包容要求時，在最大實體尺寸一側(cè)仍應按內(nèi)縮方式確定其驗收極限。 （3）對偏態(tài)分布的尺寸，尺寸偏向的一邊應按內(nèi)縮方式確定其驗收極限。 （4）對非配合和一般公差的尺寸，其驗收極限按不內(nèi)縮方式確定。,驗收極限的選擇原則：P137,Cp1采用包容要求時的驗收極限,驗收極限的選擇原則：,尺寸偏態(tài)分布時的驗收極限,二、計量器具的選擇,計量器具的選擇主要取決于計量器具的技術(shù)指標和經(jīng)濟指標。 1、選擇的計量器具應與被測工件的外形位置、尺寸的大小及被測參數(shù)特 性相適應，使所選計量器具的測量范圍能滿足工件的要求。 2. 選擇計量器具應考慮工件

13、的尺寸公差，使所選計量器具的不確定度值 既要保證測量精度要求，又要符合經(jīng)濟性要求。 GB規(guī)定：按計量器具的測量不確定度允許值u1選擇計量器具。 表6-1、表6-2、表6-3,安全裕度（A）與計量器具的測量不確定度允許值（u1）,注：u1分、檔，一般情況下應優(yōu)先選用檔，其次選用檔、檔。,所選測量器具的不確定1等于或小于u1值。,當所用測量器具的不確定度1 u1時，應擴大安全裕度A至A， A=1/0.9,例1 被測工件為一50f8 mm的軸，試確定驗收極限并選擇合適的測量器具。 解：確定工件的極限偏差。 es=-0.025 ei=-0.064 確定安全裕度A和測量器具不確定度允許值u1。 該工件的公差為0.039mm