第二章测量技术基础_精品文档.ppt

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第二章测量技术基础第二章测量技术基础第一节概述第一节概述第二节第二节长度、角度量值的传递长度、角度量值的传递第三节计量器具与测量方法第三节计量器具与测量方法第四节第四节测量长度尺寸常用的工具测量长度尺寸常用的工具第五节测量误差第五节测量误差第六节第六节量具和量仪的选择原则量具和量仪的选择原则第一节第一节概述概述测量的基本概念测量的基本概念电子平板测图三坐标测量仪所谓测量是指为所谓测量是指为确定被测对象的量值确定被测对象的量值而进行的实验过程，即将被而进行的实验过程，即将被测量与测量与测量单位测量单位或或标准量标准量在数值上进行在数值上进行比较比较，从而确定两者比值的过，从而确定两者比值的过程。

而程。

而检验检验是判断是否合格的实验过程。

是判断是否合格的实验过程。

一个完整的一个完整的测量应包含测量应包含的四要素的四要素测量测量精度精度测量测量方法方法被测被测对象对象计量计量单位单位指获得测量结果的方式、方法对测量结果的误差处理用测量器具来具体体现一个完整的几何量测量过程应包括以下四个要素四个要素。

被测对象被测对象：

零件的几何量，包括长度、角度、形状和位置误差、表面粗糙度以及单键和花键、螺纹和齿轮等典型零件的各个几何参数的测量。

计量单位计量单位：

几何量中的长度、角度单位。

在我国规定的法定计量单位中，长度的基本单位为米（m），其他常用的长度单位有毫米（mm），微米（m）。

平面角的角度单位为弧度（rad）、微弧度（rad）及度（）、分（）、秒（）。

测量方法测量方法：

指测量时所采用的测量原理测量原理、计量器具计量器具和测量条测量条件件的总和，一般情况下，多指获得测量结果的方式方法。

测量条件是测量时零件和测量器具所处的环境，如温度、湿度、振动和灰尘等。

测量精度测量精度：

指测量结果与零件真值的一致程度，即测量结果的可靠程度。

22）长度量值传递系统：

）长度量值传递系统：

在实际测量中，不能直接用光波作为长度基准进行测量，而采用各种测量器具。

为了保证量值的统一和准确，必须把长度基准的量值准确的传递到生产应用中的计量器具和被测工件上，所以规定了长度量值传递系统。

图图2-12-1长度量值传递系统长度量值传递系统11）长度计量单位基准）长度计量单位基准为了进行长度测量，必须建立统一可靠的长度单位基准，是几何量测量的基础。

目前，国际上有两种长度单位制，即英制和米制。

以米（m）作为国际基本长度单位。

1983年国际计量大会定义了米的具体长度，即1m等于光在真空中在1/299792458s的时间内传播的长度。

长度尺寸基准；（量块和线纹尺）3）角度量值传递系统：

角度尺寸基准。

（角度量块、测角仪等）第二节第二节长度、角度量值的传递长度、角度量值的传递量块量块量块又称块规，是一种无刻度的标准量具。

量块的数值为量块长度的标称值标称值，称为标称长度。

尺寸6mm的量块，长度标记刻在测量面上；尺寸6mm的量块，长度标记刻在非测量面上。

量块主要用途：

量块主要用途：

检定和校准测量器具、调整零位；也可用来直接检测零件，或者用于精密画线、调整机床和夹具等。

量块按一定的尺寸系列成套生产，国家量块标准规定了17种成套的量块系列，一套的总块数有91，83，46，38，10，8，6，5等。

表表成套量块的尺寸成套量块的尺寸量块是定尺寸量具量块是定尺寸量具，为了满足一定范围内的不同尺寸要求，可以组合使用。

组合时，应尽量减少量块的数目（一般不超过45块），以减少量块组合的累计误差。

选用量块时应从消去需要数字的最末尾数开始，逐一选取。

选用量块时应从消去需要数字的最末尾数开始，逐一选取。

例如，若需从83块一套的量块中选取量块测量一尺寸89.765，可采用以下一些量块。

89.7651.00588.761.2687.57.580第一块量具第二块量具第三块量具第四块量具1.005801.267.589.765测量零部件测量零部件的长度、角的长度、角度等度等使用使用测量测量器具器具光光量块量块第三节第三节计量器具与测量方法计量器具与测量方法计量器具计量器具是指能用以直接或间接测出被测对象量值的是指能用以直接或间接测出被测对象量值的技术装置。

计量器具是技术装置。

计量器具是量具、量规、计量仪器和计量装置量具、量规、计量仪器和计量装置的统称。

的统称。

一、计量器具的分类一、计量器具的分类1）量具）量具通用的，有刻度或无刻度，可得具体的量通用的，有刻度或无刻度，可得具体的量值。

值。

2）量规）量规没有刻度且专用，只检验合格性，如光滑没有刻度且专用，只检验合格性，如光滑极限量规等。

极限量规等。

圆锥量规光滑极限量规螺纹量规量规量规3）计量仪器）计量仪器内有信号转换和放大装置，便于观测示值。

内有信号转换和放大装置，便于观测示值。

量仪量仪机械式测微比较仪4）计量装置）计量装置结构复杂，一般可测工件上多个几何量，结构复杂，一般可测工件上多个几何量，如齿轮综合检验仪。

如齿轮综合检验仪。

三坐标测量仪22、计量器具常用的性能指标、计量器具常用的性能指标（11）分度值分度值相邻两刻线所代表的量值之差。

相邻两刻线所代表的量值之差。

（22）示值范围示值范围由计量器具所显示或指示的被测量起始值到终止值的由计量器具所显示或指示的被测量起始值到终止值的范围。

范围。

（33）测量范围测量范围在允许误差限内计量器具能测量的被测量值的范围。

在允许误差限内计量器具能测量的被测量值的范围。

（44）不确定度不确定度在规定条件下测量时，由于测量误差的存在，对测量在规定条件下测量时，由于测量误差的存在，对测量值不能肯定的程度。

值不能肯定的程度。

机械式测微比较仪如：

要测量测量范围：

0-180mm示值范围：

分度值：

0.001mm二、计量器具的技术指标二、计量器具的技术指标计量器具的技术指标计量器具的技术指标是表征计量器具技术特性和功能的指标，也是合理选是表征计量器具技术特性和功能的指标，也是合理选择和使用计量器具的重要依据。

主要包括择和使用计量器具的重要依据。

主要包括分度值、示值范围分度值、示值范围等等十几项十几项技术技术指标。

这里主要列举如下：

指标。

这里主要列举如下：

11、按被测量与欲测量关系：

、按被测量与欲测量关系：

（11）直接测量直接测量直接测量被测量参数来获得被测量尺寸。

直接测量被测量参数来获得被测量尺寸。

（22）间接测量间接测量测量与被测量尺寸有一定函数关系的量，经过函数测量与被测量尺寸有一定函数关系的量，经过函数关系算出被测尺寸。

关系算出被测尺寸。

如，圆的周长：

如，圆的周长：

（11）绝对测量绝对测量实际尺寸可以直接读出。

实际尺寸可以直接读出。

（22）相对测量相对测量读数值指标是被测尺寸相对于标准量的偏差。

读数值指标是被测尺寸相对于标准量的偏差。

1、按测量量值是否直为被测量值可分：

按测量量值是否直为被测量值可分：

2、按示值是否为被测量的量值可分：

按示值是否为被测量的量值可分：

三、测量方法的分类三、测量方法的分类3、按被测工件表面与计量器具的测头是否接触，测量方法可分：

按被测工件表面与计量器具的测头是否接触，测量方法可分：

（11）接触测量接触测量仪器的测量头与被测量零件表面直接接触，并有机械仪器的测量头与被测量零件表面直接接触，并有机械作用的测量力存在。

作用的测量力存在。

（22）非非接接触触测测量量仪仪器器的的测测量量头头与与被被测测量量件件表表面面不不接接触触，非非接接触触测测量可以避免测量力对测量结果的影响。

量可以避免测量力对测量结果的影响。

4、按工件上是否有多个被测量一起加以测量分类可分：

按工件上是否有多个被测量一起加以测量分类可分：

（22）综合）综合测量测量指同时测量工件上几个相关量的综合效应或综合指标，指同时测量工件上几个相关量的综合效应或综合指标，以判断综合结果是否合格。

以判断综合结果是否合格。

如如用螺纹通规检验螺纹单一中经、螺距和牙型用螺纹通规检验螺纹单一中经、螺距和牙型角的实际值综合结果是否合格。

角的实际值综合结果是否合格。

（11）单项测量）单项测量指分别对工件上的各个被测量进行独立测量。

指分别对工件上的各个被测量进行独立测量。

5、按测量在加工过程中所起到的作用分类：

按测量在加工过程中所起到的作用分类：

（11）主动）主动测量测量指在加工工件的同时，对被测量进行测量。

指在加工工件的同时，对被测量进行测量。

（22）被动）被动测量测量指在工件加工完毕之后，对其进行测量。

指在工件加工完毕之后，对其进行测量。

6、按测量时被测表面与计量器具的侧头是否相对运动分类：

按测量时被测表面与计量器具的侧头是否相对运动分类：

（22）动态）动态测量测量指在测量过程中，计量器具的侧头处于相对运动的状指在测量过程中，计量器具的侧头处于相对运动的状态，被测量值是变化的。

态，被测量值是变化的。

（11）静静态态测测量量指指在在测测量量过过程程中中，计计量量器器具具的的侧侧头头与与被被测测零零件件处处于于静静止状态，被测量值是固定的。

止状态，被测量值是固定的。

一、测量误差及其产生的原因一、测量误差及其产生的原因对于任何测量过程，由于计量器具和测量条件方面的限制，不可避免地会出现或大或小的测量误差。

因此，每一个实际测得值，往往只是在一定程度上接近被测几何量的真值，这种实际测得值与被测几何量的真值之差称为测量误差。

实际测得值与被测几何量的真值之差称为测量误差。

测量误差测量误差可以用绝对误差绝对误差或相对误差相对误差来表示。

第五节第五节测量误差测量误差相相对对误误差差：

是是指指绝绝对对误误差差（取取绝绝对对值值）与与真真值值之之比比。

由由于于真真值值无无法法得得到到，因因此此在在实实际际应应用用中中常常以以被被测测几几何何量量的的测测得得值值x代代替替真真值值进进行行估估算算，则有：

则有：

式中，式中，f为相对误差。

为相对误差。

相对误差是一个无量纲的数值，通常用百分比来表示。

相对误差是一个无量纲的数值，通常用百分比来表示。

绝对误差：

绝对误差：

是指被测几何量的测得值与其真值之差，即：

是指被测几何量的测得值与其真值之差，即：

式中式中绝对误差；绝对误差；x被测几何量的测得值；被测几何量的测得值；x0被测几何量的真值。

被测几何量的真值。

由于测得值可能大于或者小于真值由于测得值可能大于或者小于真值x0，所以真值用下式表示：

，所以真值用下式表示：

二、二、测量误差产生的原因测量误差产生的原因测量误差产生的原因测量误差产生的原因产生测量误差的原因很多，主要有以下几种：

产生测量误差的原因很多，主要有以下几种：

（1）

（1）计量器具误差计量器具误差：

是指计量器具本身在：

是指计量器具本身在设计、制造设计、制造和和使用使用过程中造成的过程中造成的各项误差。

这些误差的综合反映可用计量器具的各项误差。

这些误差的综合反映可用计量器具的示值精度或确定度示值精度或确定度来表来表示。

示。

例如：

例如：

计量器具零件的计量器具零件的制造和装配误差制造和装配误差也会产生测量误差。

也会产生测量误差。

计计量量器器具具的的零零件件在在使使用用过过程程中中的的变变形形，滑滑动动表表面面的的磨磨损损、接接触触测测量的机械测量力等量的机械测量力等，也会产生测量误差。

，也会产生测量误差。

（2）

（2）基基准准件件误误差差：

是是指指作作为为基基准准量量的的基基准准器器本本身身存存在在的的误误差差。

例例如如，量量块的制造误差、线纹尺的刻线误差等。

块的制造误差、线纹尺的刻线误差等。

（3）（3）测测量量方方法法误误差差：

是是指指测测量量方方法法不不完完善善（包包括括计计算算公公式式不不精精确确、测测量量方方法法不不当当、工工件件安安装装不不合合理理所所产产生生的的误误差差。

例例如如，对对同同一一个个被被测测几几何何量分别用直接测量法和间接测量法测量都将会产生不同的方法误差。

量分别用直接测量法和间接测量法测量都将会产生不同的方法误差。

（4）（4）测测量量环环境境误误差差：

是是指指测测量量时时的的环环境境条条件件不不符符合合标标准准条条件件所所引引起起的的误误差差。

例例如如，温温度度、湿湿度度、气气压压、照照明明等