第一篇機(jī)械測(cè)量入門技術(shù)基礎(chǔ)

1、第一篇 機(jī)械測(cè)量入門技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)目標(biāo)l 了解機(jī)械測(cè)量技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，掌握機(jī)械測(cè)量的基本概念及其單位與換算 關(guān)系。l 了解測(cè)量器具與測(cè)量方法的分類，理解測(cè)量器具主要技術(shù)性能指標(biāo)；l 了解現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，理解測(cè)量誤差分析與數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)常識(shí)；l 了解量具量?jī)x選用的要求及方法，熟悉量具量?jī)x的日常使用與維護(hù)技術(shù)；任務(wù)一 了解機(jī)械測(cè)量技術(shù)的相關(guān)知識(shí)測(cè)量技術(shù)是一門具有自身專業(yè)體系、涵蓋多種學(xué)科、理論性和實(shí)踐性都非常強(qiáng)的前沿科學(xué)。而熟知測(cè)量技術(shù)方面的基礎(chǔ)知識(shí)，則是掌握測(cè)量技能，獨(dú)立完成對(duì)機(jī)械產(chǎn)品幾何參數(shù)測(cè)量的基礎(chǔ)。Ø 知識(shí)鏈接 1 機(jī)械測(cè)量技術(shù)的基本概念一件制造完成后的產(chǎn)品是否滿足設(shè)計(jì)的幾何

2、精度要求，通常有以下幾種判斷方式。1測(cè)量測(cè)量就是為確定量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。在測(cè)量中假設(shè)L為被測(cè)量值，E為所采用的計(jì)量單位，那么它們的比值為：q = 這個(gè)公式的物理意義說(shuō)明，在被測(cè)量值L一定的情況下，比值q 的大小完全決定于所采用的計(jì)量單位E，而且是成反比關(guān)系。同時(shí)它也說(shuō)明計(jì)量單位的選擇決定于被測(cè)量值所要求的精確程度，這樣經(jīng)比較而得的被測(cè)量值為：LqE 因此，測(cè)量是以確定被測(cè)對(duì)象的量值為目的的全部操作。在這一操作過(guò)程中，將被測(cè)對(duì)象與復(fù)現(xiàn)測(cè)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，并以被測(cè)量與單位量的比值及其準(zhǔn)確度表達(dá)測(cè)量結(jié)果。例如用游標(biāo)卡尺對(duì)一軸徑的測(cè)量，就是將被測(cè)量對(duì)象（軸的直徑）用特定測(cè)量方法（游標(biāo)卡尺）與

3、長(zhǎng)度單位（毫米）相比較。若其比值為30.52，準(zhǔn)確度為±0.03mm，則測(cè)量結(jié)果可表達(dá)為（30.52±0.03）mm。由上可知，任何一個(gè)測(cè)量過(guò)程必須有被測(cè)的對(duì)象和所采用的計(jì)量單位。此外還有二者是怎樣進(jìn)行比較和比較以后它的精確程度如何的問(wèn)題，即測(cè)量的方法和測(cè)量的精確度問(wèn)題。這樣，任何測(cè)量過(guò)程都包含：測(cè)量對(duì)象、計(jì)量單位、測(cè)量方法及測(cè)量精確度等四個(gè)要素。本章只涉及機(jī)械制造中最普遍的測(cè)量對(duì)象，即幾何量的測(cè)量。 測(cè)量對(duì)象：這里主要指幾何量，包括長(zhǎng)度、角度、表面粗糙度以及形位誤差等。由于幾何量的特點(diǎn)是種類繁多，形狀又各式各樣，因此對(duì)于它們的特性，被測(cè)參數(shù)的定義，以及標(biāo)準(zhǔn)等都必須加以研究

4、和熟悉，以便進(jìn)行測(cè)量。 計(jì)量單位：我國(guó)國(guó)務(wù)院于1977年5月27日頒發(fā)的中華人民共和國(guó)計(jì)量管理?xiàng)l例(試行)第三條規(guī)定中重申：“我國(guó)的基本計(jì)量制度是米制(即公制)，逐步采用國(guó)際單位制”。1984年2月27日正式公布中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位，確定米制為我國(guó)的基本計(jì)量制度。在長(zhǎng)度計(jì)量中單位為米(m)，其它常用單位有毫米(mm)和微米(m)。在角度測(cè)量中以度、分、秒為單位。 測(cè)量方法：是指在進(jìn)行測(cè)量時(shí)所采用的計(jì)量器具和測(cè)量條件的綜合。根據(jù)被測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)，如精度、大小、輕重、材質(zhì)、數(shù)量等來(lái)確定所用的計(jì)量囂具；分析研究被測(cè)參數(shù)的特點(diǎn)和它與其它參數(shù)的關(guān)系，確定最合適的測(cè)量方法以及測(cè)量的主客觀條件(如環(huán)境、

5、溫度)等。 測(cè)量的精確度(即準(zhǔn)確度)：是指測(cè)量結(jié)果與真值的一致程度。由于任何測(cè)量過(guò)程總不可避免地會(huì)出現(xiàn)測(cè)量誤差，誤差大說(shuō)明測(cè)量結(jié)果離真值遠(yuǎn)，精確度低。 因此精確度和誤差是兩個(gè)相對(duì)的概念。由于存在測(cè)量誤差，任何測(cè)量結(jié)果都是以一近似值來(lái)表示，或者說(shuō)測(cè)量結(jié)果的可靠性有效值是有測(cè)量誤差確定。2測(cè)試測(cè)試是指具有試驗(yàn)性質(zhì)的測(cè)量，也可理解為試驗(yàn)和測(cè)量的全過(guò)程。3檢驗(yàn)檢驗(yàn)是判斷被測(cè)物理量在規(guī)定范圍內(nèi)是否合格的過(guò)程，一般來(lái)說(shuō)就是確定產(chǎn)品是否滿足設(shè)計(jì)要求的過(guò)程，即判斷產(chǎn)品合格性的過(guò)程，通常不一定要求測(cè)出具體值。幾何量檢驗(yàn)即是確定零件的實(shí)際幾何參數(shù)是否在規(guī)定的極限范圍內(nèi)，以作出合格與否的判斷。因此，檢驗(yàn)也可理解為不

6、要求知道具體值的測(cè)量。4計(jì)量為實(shí)現(xiàn)測(cè)量單位的統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的測(cè)量。Ø 知識(shí)鏈接 2 常用測(cè)量單位及其換算對(duì)幾何量進(jìn)行測(cè)量時(shí)，必須有統(tǒng)一的長(zhǎng)度計(jì)量單位。測(cè)量單位是測(cè)量工作中的原始標(biāo)準(zhǔn)，各國(guó)都作了具體規(guī)定。例如，我國(guó)傳統(tǒng)習(xí)慣沿用的長(zhǎng)度單位為丈、尺、寸、分、厘，叫做“市制”。英國(guó)及英聯(lián)邦國(guó)家采用的長(zhǎng)度單位為碼、英尺、英寸、英分，叫做“英制”。目前，大多數(shù)國(guó)家(包括我國(guó))使用“米制”，以米為基本長(zhǎng)度單位，“米制”被國(guó)際公認(rèn)，定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 我國(guó)國(guó)務(wù)院于1984年發(fā)布了關(guān)于在我國(guó)統(tǒng)一實(shí)行法定計(jì)量單位的命令，決定在采用先進(jìn)的國(guó)際單位制基礎(chǔ)上，規(guī)定我國(guó)計(jì)量單位一律采用中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位

7、，其中規(guī)定“米”(m)為長(zhǎng)度的基本單位，同時(shí)使用米的十進(jìn)制倍數(shù)和分?jǐn)?shù)的單位。千米(km)、米(m)、毫米(mm)、微米(m)間的換算關(guān)系如下：lmm =lO-3m ；lm =10-3mm 。在超精密測(cè)量中，長(zhǎng)度計(jì)量單位采用納米(nm)，lnm=10-3m。機(jī)械制造中常用的角度單位是度（°）、分（）、秒（）和弧度（rad）、微弧度（rad）。用度作單位來(lái)測(cè)量角的制度叫做角度制。若將整個(gè)圓周分為360等分，則每一等分弧所對(duì)的圓心角的角度即為1度(°)；圓周一周所對(duì)之圓心角=360°(度)。度、分、秒的關(guān)系采用60進(jìn)位制，即1°=60(分)，1=60(秒)。用

8、弧度做單位來(lái)測(cè)量角的制度叫做弧度制。與半徑等長(zhǎng)的弧所對(duì)的圓心角的弧度即為1弧度。圓周所對(duì)的圓心角2弧度=6.2832弧度(rad)。1rad（微弧度）10-6rad（弧度）。角度和弧度的換算關(guān)系為：1°=0017453rad，或1 rad57.295764°。在生產(chǎn)實(shí)際工作中，我們常會(huì)遇到英制長(zhǎng)度單位的零件，例如管子直徑以英寸作為基本單位，它與法定長(zhǎng)度換算關(guān)系是1英寸(in)=0.0254米(m)254毫米（mm）。我國(guó)的市制長(zhǎng)度單位是（市）里、丈、尺、（市）分，如1里150丈，1丈10尺，1尺10寸，1寸10分。我國(guó)現(xiàn)行法定計(jì)量單位是國(guó)際制單位，市制單位已不使用。

9、6; 知識(shí)鏈接 3 測(cè)量基準(zhǔn)和量值的傳遞一、測(cè)量基準(zhǔn)測(cè)量基準(zhǔn)是復(fù)現(xiàn)和保存計(jì)量單位并具有規(guī)定計(jì)量單位特性的計(jì)量器具。在幾何量計(jì)量領(lǐng)域內(nèi)，測(cè)量基準(zhǔn)可分為長(zhǎng)度基準(zhǔn)和角度基準(zhǔn)兩類。1長(zhǎng)度基準(zhǔn)1983年第十七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)根據(jù)國(guó)際計(jì)量委員會(huì)的報(bào)告，批準(zhǔn)了米的新定義：即“一米是光在真空中在1299 792 458秒（s）的時(shí)間間隔內(nèi)所進(jìn)行的路程的長(zhǎng)度”。(1)定義 復(fù)現(xiàn)及保存長(zhǎng)度計(jì)量單位并通過(guò)它傳遞給其他計(jì)量器具的物質(zhì)稱長(zhǎng)度計(jì)量基準(zhǔn)。長(zhǎng)度計(jì)量基準(zhǔn)分國(guó)家基準(zhǔn)(主基準(zhǔn))、副基準(zhǔn)和工作基準(zhǔn)。(2)國(guó)家基準(zhǔn)(主基準(zhǔn)) 國(guó)家基準(zhǔn)是用來(lái)復(fù)現(xiàn)和保存計(jì)量單位，具有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所能達(dá)到的最高準(zhǔn)確度的計(jì)量器具，經(jīng)國(guó)家鑒定并批

10、準(zhǔn)，作為統(tǒng)一全國(guó)計(jì)量單位量值的最高依據(jù)。如上述“米”的定義，推薦用激光輻射來(lái)復(fù)現(xiàn)它。(3)副基準(zhǔn) 副基準(zhǔn)是通過(guò)直接或間接與國(guó)家基準(zhǔn)對(duì)比來(lái)確定其量值并經(jīng)國(guó)家鑒定批準(zhǔn)的計(jì)量器具。它在全國(guó)作為復(fù)現(xiàn)計(jì)量單位釣地位僅次于國(guó)家基準(zhǔn)。(4)工作基準(zhǔn) 工作基準(zhǔn)是經(jīng)與國(guó)家基準(zhǔn)或副基準(zhǔn)校準(zhǔn)或比對(duì)，并經(jīng)國(guó)家鑒定，實(shí)際用以檢定計(jì)量標(biāo)H的計(jì)量器具。它在全國(guó)作為復(fù)現(xiàn)計(jì)量單位的地位僅在國(guó)家基準(zhǔn)及副基準(zhǔn)之下。設(shè)立工作基準(zhǔn)目的是不使國(guó)家基準(zhǔn)和副基準(zhǔn)由于使用頻繁而喪失其應(yīng)有的準(zhǔn)確度或遭受損壞。根據(jù)米的定義建立的國(guó)家基準(zhǔn)、副基準(zhǔn)和工作基準(zhǔn)，一般都不能在生產(chǎn)中直接用于對(duì)零件進(jìn)行測(cè)量。為了確保量值的合理和統(tǒng)一，必須按國(guó)家計(jì)量檢定系統(tǒng)的

11、規(guī)定，將具有最高計(jì)量特性的國(guó)家基準(zhǔn)逐級(jí)進(jìn)行傳遞，直至用于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)量的各種測(cè)量器具。2角度基準(zhǔn)角度量與長(zhǎng)度量不同。由于常用角度單位（度）是由圓周角定義的，即圓周角等于360°，而弧度與度、分、秒又有確定的換算關(guān)系，因此無(wú)需建立角度的自然基準(zhǔn)。二、量值的傳遞在機(jī)械制造中，自然基準(zhǔn)不便于普遍直接應(yīng)用。為了保證測(cè)量值的統(tǒng)一，必須把國(guó)家基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的長(zhǎng)度計(jì)量單位量值經(jīng)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)逐級(jí)傳遞到生產(chǎn)中的計(jì)量器具和工件上去，以保證對(duì)被測(cè)對(duì)象所測(cè)得的量值的準(zhǔn)確和一致。為此，需要在全國(guó)范圍內(nèi)從技術(shù)上和組織上建立起嚴(yán)密的長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)。目前，線紋尺和量塊是實(shí)際工作中常用的兩種實(shí)體基準(zhǔn)。 (1) 在技術(shù)上，長(zhǎng)

12、度量值傳遞系統(tǒng)一是由自然基準(zhǔn)過(guò)渡到國(guó)家基準(zhǔn)米尺、工作基準(zhǔn)米尺再傳遞到工程技術(shù)中應(yīng)用的各種刻線線紋尺至工件尺寸；另一系統(tǒng)是由自然基準(zhǔn)過(guò)渡到基準(zhǔn)組量塊，再傳遞到工作量塊及各種計(jì)量器具至工件尺寸。 (2) 在組織上，長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)是由國(guó)家計(jì)量局、各地區(qū)計(jì)量中心，省、市計(jì)量機(jī)構(gòu)一直到各企業(yè)的計(jì)量機(jī)構(gòu)所組成的計(jì)量網(wǎng)，負(fù)責(zé)其管轄范圍內(nèi)的計(jì)量工作和量值傳遞工作。任務(wù)二 機(jī)械測(cè)量的常用量具和儀器Ø 知識(shí)鏈接 1 測(cè)量方法與測(cè)量器具的分類一、量具與量?jī)x的分類量具是指用來(lái)測(cè)量或檢驗(yàn)零件尺寸的器具，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。這種器具能直接指示出長(zhǎng)度的：?jiǎn)挝?、界限。例如量塊、角尺、卡尺、千分尺等。 量?jī)x是指用來(lái)測(cè)量零

13、件或檢定量具的儀器，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。它是利用機(jī)械、光學(xué)、氣動(dòng)、電動(dòng)等原理，將長(zhǎng)度單位放大或細(xì)分的測(cè)具，例如氣動(dòng)量?jī)x、電感式測(cè)微儀、立式接觸干涉儀、測(cè)長(zhǎng)儀和萬(wàn)能工具顯微鏡等。量器量?jī)x可以按計(jì)量學(xué)的觀點(diǎn)進(jìn)行分類，也可以按器具本身的結(jié)構(gòu)、用途和特點(diǎn)進(jìn)行分類。 按用途、特點(diǎn)，量具、量?jī)x一般可分為：1.標(biāo)準(zhǔn)量具與量?jī)x 量具這種量具只有某一個(gè)固定尺寸，通常是用來(lái)校對(duì)和調(diào)整其它計(jì)量器具或作為標(biāo)準(zhǔn)用來(lái)與被測(cè)工件進(jìn)行比較。如量塊、直角尺、各種曲線樣板及標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)等。 量?jī)x激光光波比較儀、光波干涉比較儀、立式光學(xué)計(jì)等。2極限量規(guī) 是一種沒(méi)有刻度的專用檢驗(yàn)工具，用這種工具不能得出被檢驗(yàn)工件的具體尺寸，但能確定被檢驗(yàn)工件

14、是否合格。3檢驗(yàn)夾具 也是一種專用的檢驗(yàn)工具，當(dāng)配合各種比較儀時(shí)，能用來(lái)檢查更多和更復(fù)雜的參數(shù)。4通用量具與量?jī)x 量具卡規(guī)、塞規(guī)、環(huán)規(guī)、塞尺、鋼直尺、游標(biāo)卡尺、千分尺、杠桿千分尺、半徑樣板、深度尺、高度尺等。 量?jī)x百分表、杠桿百分表、測(cè)微儀、測(cè)長(zhǎng)儀、大型工具顯微鏡、萬(wàn)能工具顯微鏡、投影儀、光學(xué)比較儀等。 量?jī)x按其工作原理還可以分為如下五類：(1)機(jī)械量?jī)x機(jī)械量?jī)x是利用杠桿、齒輪、彈簧等作為傳動(dòng)放大結(jié)構(gòu)，通過(guò)讀數(shù)裝置表現(xiàn)出來(lái)的一種測(cè)量?jī)x器，例如百分表、千分表、扭簧測(cè)微儀、杠桿齒輪式測(cè)微儀等。(2)光學(xué)量?jī)x光學(xué)量?jī)x是利用光的反射原理所構(gòu)成的光學(xué)杠桿放大作用所制成的測(cè)量?jī)x器，例如光學(xué)比較儀、測(cè)長(zhǎng)儀、

15、工具顯微鏡、投影儀等。(3)氣動(dòng)量?jī)x氣動(dòng)量?jī)x是利用壓縮空氣流過(guò)零件表面時(shí)壓力或空氣流量變化的原理所構(gòu)成的測(cè)量?jī)x器，例如水柱式氣動(dòng)量?jī)x、水銀式氣動(dòng)量?jī)x、浮標(biāo)式氣動(dòng)量?jī)x、膜片式氣動(dòng)量?jī)x和波紋管式氣動(dòng)量?jī)x等。(4)電動(dòng)量?jī)x電動(dòng)量?jī)x是將長(zhǎng)度尺寸的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡姼?、電容等電學(xué)量變化的測(cè)量?jī)x器，例如電感式比較儀等。(5)光柵式量?jī)x如光柵測(cè)量?jī)x、光柵式分度頭等。 5.測(cè)角量具與量?jī)x 量具角尺、正弦規(guī)、萬(wàn)能角度尺、圓錐量規(guī)、正切尺、角度量塊和錐度樣板等。 量?jī)x水平儀、光學(xué)分度頭(盤)、光學(xué)測(cè)角儀、光學(xué)傾斜儀和光學(xué)合像水平儀等。6.檢測(cè)集合形狀與相互位置的量具與量?jī)x量具平晶、平臺(tái)、樣板平尺等。量?jī)x偏擺檢查儀、圓度

16、儀和平直度測(cè)量?jī)x等。7檢測(cè)表面粗糙度的量具與量?jī)x量具表面粗糙度樣板。量?jī)x干涉顯微鏡、輪廓儀(電感式、壓電式)和光切顯微鏡等。8檢測(cè)螺紋的量具與量?jī)x量具螺紋千分尺和螺紋量規(guī)(螺紋規(guī)、螺紋環(huán)規(guī))等。量?jī)x螺距測(cè)量?jī)x、絲杠測(cè)量?jī)x等。9檢測(cè)齒輪的量具與量?jī)x 量具公法線千分尺、齒厚游標(biāo)卡尺等。 量?jī)x漸開線齒形檢查儀、周節(jié)檢查儀、基節(jié)儀、單面嚙合檢查儀、雙面嚙合檢查儀、滾刀檢查儀、導(dǎo)程檢查儀和齒向檢查儀等。各種形式的量具量?jī)x都具有一個(gè)共同點(diǎn)，即它們必須具有：檢測(cè)、比較、顯示標(biāo)準(zhǔn)值和被測(cè)值之間的差別等三個(gè)基本功能。它們其他的一些功能可以滿足多樣化的需要。二、測(cè)量方法在長(zhǎng)度測(cè)量中，測(cè)量方法是根據(jù)被測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)來(lái)

17、選擇和確定的。被測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)主要是指它的精度要求、幾何形狀、尺寸大小、材料性質(zhì)以及數(shù)量等。測(cè)量方法主要有以下幾種：1直接測(cè)量 無(wú)需對(duì)被測(cè)量與其它實(shí)測(cè)量進(jìn)行一定函數(shù)關(guān)系的輔助計(jì)算，直接得到被測(cè)量值的測(cè)量。 直接測(cè)量又可分為絕對(duì)測(cè)量與相對(duì)(比較)測(cè)量。 若由儀器刻度尺上讀出被測(cè)參數(shù)的整個(gè)量值，這種測(cè)量方法稱為絕對(duì)測(cè)量，例如用游標(biāo)尺、千分尺測(cè)量零件的直徑。 若由儀器刻度尺指示的值只是被測(cè)參數(shù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的偏差，這種測(cè)量方法稱為相對(duì)(比較)測(cè)量。由于標(biāo)準(zhǔn)量是已知的。因此被測(cè)參數(shù)的整個(gè)量值等于儀器所指偏差與標(biāo)準(zhǔn)量的代數(shù)和。例如用量塊調(diào)整比較儀測(cè)量直徑。2間接測(cè)量 通過(guò)直接測(cè)量與被測(cè)參數(shù)有已知關(guān)系的其它量而得

18、到該被測(cè)參數(shù)量值的測(cè)量。例如，在測(cè)量大的圓柱形零件的直徑D 時(shí)，可以先量出其圓周長(zhǎng)L，然后通過(guò)DL公式計(jì)算零件的直徑D。 間接測(cè)量的精確度將取決于有關(guān)參數(shù)的測(cè)量精確度，并與所依據(jù)的計(jì)算公式有關(guān)。 3綜合測(cè)量指被測(cè)零件的實(shí)際外形輪廓與標(biāo)準(zhǔn)外形輪廓之間相比較時(shí)，同時(shí)對(duì)影響被測(cè)零件質(zhì)量的幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。這種方法能全面地評(píng)定零件各個(gè)參數(shù)的綜合誤差。綜合誤差并不等于各個(gè)參數(shù)單項(xiàng)誤差的總和，因?yàn)閱雾?xiàng)誤差可以產(chǎn)生相互補(bǔ)償。例如，用投影儀檢驗(yàn)零件輪廓；用螺紋極限量規(guī)檢驗(yàn)螺紋；用雙嚙儀來(lái)評(píng)定齒輪質(zhì)量等。 4單項(xiàng)測(cè)量 指對(duì)被測(cè)零件的某個(gè)參數(shù)進(jìn)行單獨(dú)測(cè)量，如測(cè)量齒輪公法線長(zhǎng)度，又如個(gè)別測(cè)量螺紋中徑、螺距和半角。這

19、種測(cè)量方法不能直接肯定零件各部分的綜合誤差是否超過(guò)了總的公差帶。分析加工過(guò)程中造成疵品的原因時(shí)，多采用單項(xiàng)測(cè)量。5接觸測(cè)量 指量具或量?jī)x的觸端直接與被測(cè)零件表面相接觸得到測(cè)量結(jié)果。在接觸測(cè)量中，按接觸形式可分為如下三類：(1)點(diǎn)接觸 量具測(cè)頭與被測(cè)表面呈點(diǎn)狀接觸，如用內(nèi)徑表測(cè)量孔徑。(2)線接觸 量具測(cè)頭與被測(cè)表面呈線狀接觸，如用外徑千分尺測(cè)量圓柱體。(3)面接觸 量具測(cè)頭與被測(cè)表面呈面狀接觸，如用平尺測(cè)量導(dǎo)軌表面。6非接觸測(cè)量 指量具或量?jī)x測(cè)頭與被測(cè)零件表面不直接接觸(表面無(wú)測(cè)力存在)，而是通過(guò)其他介質(zhì)(光、氣流等)與零件接觸得到測(cè)量結(jié)果。例如，在投影儀上將放大了的零件輪廓圖像與標(biāo)準(zhǔn)的圖形相

20、比較的測(cè)量方法，即屬此類。7絕對(duì)測(cè)量 指被測(cè)零件的數(shù)值大小可在量具或量?jī)x上直接讀出，如用卡尺、千分尺、測(cè)長(zhǎng)儀等測(cè)量零件尺寸。 8相對(duì)測(cè)量 指先用標(biāo)準(zhǔn)量將量具調(diào)好零位，然后從量具上讀出被測(cè)零件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的偏差值，此偏差值與標(biāo)準(zhǔn)量的代數(shù)和即為被測(cè)零件的尺寸大小。相對(duì)測(cè)量不能直接讀出被測(cè)數(shù)值的大小，它在實(shí)際測(cè)量工作中也稱比較法或微差法。9被動(dòng)測(cè)量 零件加工后進(jìn)行的測(cè)量。此時(shí)測(cè)量結(jié)果僅限于發(fā)現(xiàn)并剔出廢品。10主動(dòng)測(cè)量零件在加工過(guò)程中進(jìn)行的測(cè)量。此時(shí)測(cè)量結(jié)果直接用來(lái)控制零件的加工過(guò)程，決定是否繼續(xù)加工或需調(diào)整機(jī)床或采取其他措施。因此它能及時(shí)防止與消滅廢品。 由于主動(dòng)測(cè)量具有一系列優(yōu)點(diǎn)，因此是技術(shù)測(cè)量的主要

21、發(fā)展方向。主動(dòng)測(cè)量的推廣應(yīng)用將使技術(shù)測(cè)量和加工工藝最緊密的結(jié)合起來(lái)，從根本上改變技術(shù)測(cè)量的被動(dòng)局面。11靜態(tài)測(cè)量 測(cè)量時(shí)，被測(cè)表面與測(cè)量頭是相對(duì)靜止的。例如用千分尺測(cè)量零件直徑。12動(dòng)態(tài)測(cè)量 測(cè)量時(shí)，被測(cè)表面與測(cè)量頭有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，它能反映被測(cè)參數(shù)的變化過(guò)程如用激光比長(zhǎng)儀測(cè)量精密線紋尺，用激光絲杠動(dòng)態(tài)檢查儀測(cè)量絲杠等。 動(dòng)態(tài)測(cè)量也是技術(shù)測(cè)量的發(fā)展方向之一。它能較大地提高測(cè)量效率和保證測(cè)量精度。Ø 知識(shí)鏈接 2 測(cè)量器具的主要技術(shù)性能指標(biāo)1刻度間距C測(cè)量器具標(biāo)尺或圓刻度盤上兩相鄰刻線中心之間的距離或圓弧長(zhǎng)度（圖1-1）。刻度間距太小，會(huì)影響估讀精度，太大則會(huì)加大讀數(shù)裝置的輪廓尺寸。為適于人

22、眼觀察，刻度間距一般為0.752.5m 圖1-1比較儀及其刻度盤2分度值i（亦稱刻度值、分辨力）每個(gè)刻度間距所代表的量值或指量?jī)x顯示的最末一位數(shù)字所代表的量值。在長(zhǎng)度測(cè)量中，常用的分度值有0.01mm， 0.005mm， 0.002mm以及0. 001mm等幾種（圖1-1中分度值為0.001mm）。對(duì)于有些量?jī)x（如數(shù)字式量?jī)x），由于非刻度盤指針顯示，就不稱為分度值，而稱分辨力。3靈敏度S指針對(duì)標(biāo)尺的移動(dòng)量dL與引起此移動(dòng)量的被測(cè)幾何量的變動(dòng)量dX之比，即S=dL/dX。靈敏度亦稱傳動(dòng)比或放大比，它表示測(cè)量器具放大微量的能力。4示值范圍是指測(cè)量器具所能顯示或指示的被測(cè)量起始值到終止值的范圍。例如

23、圖1-1所示比較儀的示值范圍為±100mm。5測(cè)量范圍是指測(cè)量器具的誤差處于規(guī)定極限內(nèi)，所能測(cè)量的被測(cè)量最小值到最大值的范圍，如圖1-1所示比較儀，懸臂的升降可使測(cè)量范圍增大達(dá)到0180mm。6示值誤差示值誤差是指測(cè)量器具顯示的數(shù)值與被測(cè)幾何量的真值之差。示值誤差是代數(shù)值，有正、負(fù)之分。一般可用量塊作為真值來(lái)檢定出測(cè)量器具的示值誤差。示值誤差愈小，測(cè)量器具的精度就愈高。7示值變動(dòng)性在測(cè)量條件不作任何改變的情況下，同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量讀數(shù)，其結(jié)果的最大差異。8回程誤差在相同情況下，測(cè)量器具正反行程在同一點(diǎn)示值上被測(cè)量值之差的絕對(duì)值。引起回程誤差的主要原因是量?jī)x傳動(dòng)元件之間存在間隙

24、。9測(cè)量力接觸測(cè)量過(guò)程中測(cè)頭與被測(cè)物體之間的接觸壓力。過(guò)大的測(cè)量力會(huì)引起測(cè)頭和被測(cè)物體的變形，從而引起較大的測(cè)量誤差，較好的測(cè)量器具一般均設(shè)置有測(cè)量力控制裝置。10不確定度 由于測(cè)量誤差的存在而對(duì)被測(cè)量值的不肯定程度。不確定度從估計(jì)方法上可歸納成兩類：一類為多次重復(fù)測(cè)量，并用統(tǒng)計(jì)法計(jì)算而得的標(biāo)準(zhǔn)偏差；另一類為用其它方法估計(jì)而得的近似標(biāo)準(zhǔn)偏差(包括系統(tǒng)誤差隨機(jī)化的標(biāo)準(zhǔn)偏差)。兩類標(biāo)準(zhǔn)偏差可按方和根法合成，得到綜合不確定度，在此范圍內(nèi)，不確定度的概率為68.26。也可以根據(jù)需要，乘以其它置信因子求得總的不確定度。11允許誤差 技術(shù)規(guī)范、規(guī)程等對(duì)給定測(cè)量器具所允許的誤差極限值。Ø 知識(shí)鏈接

25、 3 常用長(zhǎng)度測(cè)量器具及其發(fā)展一、常用長(zhǎng)度計(jì)量?jī)x器 長(zhǎng)度計(jì)量?jī)x器的種類較多，采用的原理也各式各樣，這里就生產(chǎn)中常用的儀器作簡(jiǎn)單介紹。1機(jī)械式量?jī)x 生產(chǎn)中常用的有游標(biāo)尺、千分尺、千分表、扭簧比較儀、內(nèi)徑測(cè)量?jī)x和齒厚卡尺等計(jì)量器具。在后面各部分內(nèi)容中我們將分別作介紹。2電動(dòng)式量?jī)x 電動(dòng)式量?jī)x種類很多，一般可分為電接觸式、電感式、電容式、電渦流式和感應(yīng)同步器等。 電感式量?jī)x的傳感器一般分為電感式和互感式兩種。電感式又可分為氣隙式、截面式和螺管式三種?；ジ惺揭部煞譃闅庀妒胶吐莨苁絻煞N。3氣動(dòng)量?jī)x 氣動(dòng)量?jī)x是利用氣體在流動(dòng)過(guò)程中某些物理量(流量、壓力、流速等)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度測(cè)量的一種裝置。一般由下述四

26、個(gè)部分組成：過(guò)濾器、穩(wěn)壓器、指示器和測(cè)量頭等。過(guò)濾器是將氣源來(lái)的壓縮空氣進(jìn)行過(guò)濾，清除其中的灰塵、水和油份，使空氣千燥和清潔；穩(wěn)壓器是使空氣的壓力保持恒定；指示器是將工件尺寸變化轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫?或流量)變化，并指出尺寸變化大小；測(cè)量頭是用來(lái)感受被測(cè)尺寸的變化。 氣動(dòng)量?jī)x一般可分為氣壓計(jì)式和流量計(jì)式兩類。前者是用氣壓計(jì)指示工件尺寸的變化，后者是用氣體流量計(jì)指示工件尺寸的變化。 流量計(jì)式氣動(dòng)量?jī)x是將工件尺寸變化轉(zhuǎn)換成氣體流量的變化，然后通過(guò)浮標(biāo)在錐形玻璃管中浮動(dòng)的位置進(jìn)行讀數(shù)。4光學(xué)機(jī)械式量?jī)x 光學(xué)機(jī)械式計(jì)量?jī)x器在機(jī)械制造和儀器制造中應(yīng)用比較廣泛，其種類和型號(hào)也各式各樣。但在長(zhǎng)度測(cè)量中，光學(xué)計(jì)、測(cè)長(zhǎng)儀

27、、測(cè)長(zhǎng)機(jī)、接觸式干涉儀是具有代表性的儀器。二、現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)發(fā)展 在老式的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中，常用光學(xué)刻度尺作為檢測(cè)元件。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，光學(xué)刻度尺的使用愈來(lái)愈少。數(shù)字顯示越來(lái)越顯示的它的優(yōu)點(diǎn)。如數(shù)顯式游標(biāo)卡尺(圖12)、數(shù)顯式外徑千分尺(圖13)、數(shù)顯式公法線千分尺(圖14)、數(shù)顯式螺紋中徑千分尺(圖15)、數(shù)顯式千分表(圖16) 、數(shù)顯式角度儀(圖17)。 隨著計(jì)算機(jī)及激光技術(shù)的發(fā)展，光、機(jī)、電一體測(cè)量?jī)x器設(shè)備不斷涌現(xiàn)。激光在長(zhǎng)度計(jì)量中的應(yīng)用愈來(lái)愈廣，不但可用干涉法測(cè)量線位移，還可用雙頻激光干涉法測(cè)量小角度，環(huán)形激光測(cè)量圓周分度，以及用激光束作基準(zhǔn)測(cè)直線度誤差等。 圖12 數(shù)顯式游標(biāo)卡尺圖13 數(shù)

28、顯式外徑千分尺圖16 數(shù)顯式千分表圖17 數(shù)顯式角度儀圖14 數(shù)顯式公法線千分尺圖15 數(shù)顯式螺紋中徑千分尺 目前我國(guó)已生產(chǎn)出雙頻激光測(cè)長(zhǎng)機(jī)，其測(cè)量長(zhǎng)度達(dá)12m。 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是一個(gè)不斷發(fā)展的概念。比如測(cè)長(zhǎng)機(jī)、測(cè)長(zhǎng)儀可稱為單坐標(biāo)測(cè)量機(jī)；工具顯微鏡可稱為兩坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，要求測(cè)量機(jī)能測(cè)出工件的空間尺寸，這就發(fā)展成三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。有的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)帶有許多附件，其測(cè)量范圍更廣，又稱萬(wàn)能測(cè)量機(jī)。 目前，坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和數(shù)控機(jī)床中廣泛使用光柵、磁柵、感應(yīng)同步器和激光作為檢測(cè)元件，其優(yōu)點(diǎn)是能采用脈沖計(jì)數(shù)，數(shù)字顯示和便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量等。三、先進(jìn)測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介 測(cè)量技術(shù)的發(fā)展與機(jī)械加工精度的提高有著密切的關(guān)系

29、。例如，有了比較儀，使加工精度相應(yīng)達(dá)到了1m：由于光柵、磁柵、感應(yīng)同步器用作傳感器和激光干涉儀的出現(xiàn)，使加工精度又達(dá)到了001m的水平。隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，數(shù)字顯示、微型計(jì)算機(jī)又進(jìn)入了測(cè)量技術(shù)的領(lǐng)域。數(shù)顯技術(shù)的應(yīng)用，減少了人為的影響因素，提高了讀數(shù)精度與可靠性：計(jì)算機(jī)主要用于測(cè)量數(shù)據(jù)的處理，進(jìn)一步提高了測(cè)量的效率。計(jì)算機(jī)和量?jī)x的聯(lián)用，還可用于控制測(cè)量操作程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量或通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)程控機(jī)床發(fā)出對(duì)零件的加工指令，將測(cè)量結(jié)果用于控制加工工藝，從而使測(cè)量、加工統(tǒng)一組成工藝系統(tǒng)的整體。 本節(jié)將對(duì)幾種較為先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)要介紹。1網(wǎng)絡(luò)化是測(cè)量技術(shù)新趨勢(shì) 總線式儀器、虛擬儀器等微機(jī)化儀器技術(shù)的應(yīng)用，使

30、組建集中和分布式測(cè)控系統(tǒng)變得更為容易。UNIX、WindowsNT、Windows2000和Netware等網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，為組建網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)帶來(lái)了方便。 在網(wǎng)絡(luò)化儀器環(huán)境條件下，被測(cè)對(duì)象可通過(guò)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的普通儀器設(shè)備，將測(cè)得數(shù)據(jù)(信息)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給異地的精密測(cè)量設(shè)備或高檔次的微機(jī)化儀器去分析、處理；能實(shí)現(xiàn)測(cè)量信息的共享；可掌握網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處信息的實(shí)時(shí)變化的趨勢(shì)：此外，也可通過(guò)具有網(wǎng)絡(luò)傳輸功能的儀器將數(shù)據(jù)傳至原端即現(xiàn)場(chǎng)。從進(jìn)一步拓展儀器設(shè)備定義的角度出發(fā)，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)，我們?cè)噷⒎?wù)于人們從任何地點(diǎn)、在任意時(shí)間都能夠獲取到測(cè)量信息(或數(shù)據(jù))的所有硬、軟件條件的有機(jī)集合稱為“網(wǎng)絡(luò)

31、化儀器”。 網(wǎng)絡(luò)化儀器的概念并非建立在虛幻之上，而是已經(jīng)在現(xiàn)實(shí)廣泛的測(cè)量與測(cè)控領(lǐng)域初見端倪。以下是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)化儀器的幾個(gè)典型例子：網(wǎng)絡(luò)化流量計(jì)、網(wǎng)絡(luò)化傳感器、網(wǎng)絡(luò)化示波器和網(wǎng)絡(luò)化邏輯分析儀、網(wǎng)絡(luò)化電能表。 使用網(wǎng)絡(luò)化儀器，人們從任何地點(diǎn)、在任意時(shí)間獲取到測(cè)量信息(或數(shù)據(jù))的愿望將成為現(xiàn)實(shí)。與傳統(tǒng)的儀器、測(cè)量和測(cè)試相比，這的確是一個(gè)質(zhì)的飛躍。2XZ-200G形狀測(cè)量?jī)x 該儀器是在T2450滾子凸度測(cè)量?jī)x(曾榮獲機(jī)械工業(yè)部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng))的基礎(chǔ)上，不斷改進(jìn)而逐步完善的，用于測(cè)量各種機(jī)械零件表面微觀幾何結(jié)構(gòu)和宏觀幾何形狀多參數(shù)的精密儀器，可廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造各行業(yè)，如軸承、汽車、摩托車、工模具制造業(yè)和

32、光學(xué)元件制造業(yè)，適用于科研院所、大專院校實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)計(jì)量部門。 該儀器的特點(diǎn)是具有多種規(guī)格、不同精度的導(dǎo)軌、回轉(zhuǎn)臺(tái)、調(diào)整工作臺(tái)、工卡具和傳感器等附件，用戶可根據(jù)需要自由選擇，進(jìn)行多種組合，調(diào)整使用極為方便，功能齊全；測(cè)量參數(shù)多，能滿足絕大多數(shù)表面幾何形狀分析；可測(cè)量粗糙度、圓度、同軸度、圓柱度、直線度、平行度、垂直度、角度和線輪廓度等參數(shù)，可進(jìn)行斜率分析、諧波分析等；在軸承行業(yè)中，可測(cè)量各種滾子、套圈的素線形狀，溝道曲率半徑，保持器兜孔形狀和等分差等：采用微機(jī)控制，可手動(dòng)或自動(dòng)循環(huán)測(cè)量；3MZK系列主動(dòng)測(cè)量?jī)x MZK系列主動(dòng)測(cè)量?jī)x是與自動(dòng)磨床配套，通過(guò)對(duì)磨削過(guò)程中工件的在線測(cè)量，來(lái)控制機(jī)床以保

33、證加工質(zhì)量的精密儀器。 MZK系列主動(dòng)測(cè)量?jī)x由測(cè)量表機(jī)和磨床控制器兩大部分組成，采用計(jì)算機(jī)控制，對(duì)被加工零件的尺寸適時(shí)在線測(cè)量，并按照預(yù)置的加工工藝參數(shù)，在不同的磨削階段發(fā)出快進(jìn)、粗磨、精磨、光磨、到尺寸、后退的信號(hào)，高效準(zhǔn)確地控制整個(gè)磨削過(guò)程。從而實(shí)現(xiàn)磨削過(guò)程自動(dòng)化，提高磨削加工的效率和工件的尺寸精度、形狀精度，減少了人為誤差，保證了加工質(zhì)量。 該儀器的特點(diǎn)是采用高靈敏度、高剛性測(cè)量規(guī)，觸發(fā)精度高；零件加工精密，并采用獨(dú)特的彈性支承，運(yùn)動(dòng)靈活、測(cè)值穩(wěn)定；表機(jī)結(jié)構(gòu)合理、種類齊全，外溝主動(dòng)測(cè)量?jī)x測(cè)規(guī)張角大，并具有二次伸張裝置，可保護(hù)測(cè)頭，安全可靠；電器低漂移、抗電磁干擾能力強(qiáng)、抗電源波動(dòng)能力強(qiáng)；

34、功能齊全，具有測(cè)量數(shù)據(jù)顯示、磨削過(guò)程指示、手動(dòng)調(diào)零、磨削參數(shù)設(shè)置以及外部輸入輸出接口；智能化程度高，具有超量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換、自動(dòng)零位調(diào)整、依照外部輸入信號(hào)自動(dòng)校對(duì)調(diào)整，以及故障自我檢測(cè)功能等。 4DPH-B動(dòng)平衡測(cè)量?jī)x DPH-B動(dòng)平衡測(cè)量?jī)x可在旋轉(zhuǎn)的情況下測(cè)試各類旋轉(zhuǎn)體，如卡盤、砂輪、主軸和電機(jī)等不平衡量。 在磨加工行業(yè)中，由于砂輪質(zhì)量不均勻，其重心與旋轉(zhuǎn)中心不重合，砂輪旋轉(zhuǎn)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，造成被加工件多棱形，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，同時(shí)，也會(huì)影響主軸的精度及壽命。用該儀器可消除不平衡量帶來(lái)的影響，是提高生產(chǎn)工藝，保證加工精度，增加主軸壽命的必要手段，在機(jī)械行業(yè)有著廣泛的用途。 該儀器的特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)

35、范圍寬，靈敏度高，采用數(shù)字跟蹤濾波技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)；電路全集成化，可靠性高；整機(jī)結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)計(jì)巧妙，用環(huán)形分布的16個(gè)發(fā)光二極管顯示相位，1LED數(shù)碼管給出不平衡振動(dòng)的幅值，顯示直觀、讀數(shù)方便，儀器帶有相位鎖定，便于被測(cè)量件停轉(zhuǎn)后調(diào)整平衡塊；采用霍爾元件提取基準(zhǔn)信號(hào)，簡(jiǎn)便可靠。5CU系列激光粗糙度測(cè)量?jī)x CU系列激光粗糙度測(cè)量?jī)x是于20世紀(jì)80年代研制成功，又經(jīng)過(guò)十幾年不斷開發(fā)完善形成系列化，且在軸承行業(yè)得到廣泛應(yīng)用的新型粗糙度測(cè)量?jī)x，曾分別獲得國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)和機(jī)械工業(yè)部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。 該系列儀器采用當(dāng)今最為新穎的測(cè)量原理激光散斑理論，即反射光斑核帶之比與工件表面粗糙度密切相關(guān)，其相關(guān)

36、曲線是經(jīng)過(guò)理論計(jì)算分析及大量的實(shí)驗(yàn)對(duì)比而取得的，與其他測(cè)量方法相比，具有較為明顯的優(yōu)點(diǎn)。 該儀器的特點(diǎn)是因?yàn)槭欠墙佑|測(cè)量，所以不會(huì)像觸針式儀器將工件表面劃傷或在高級(jí)別粗糙度測(cè)量時(shí)，由于測(cè)尖無(wú)法進(jìn)入谷底而帶來(lái)測(cè)量誤差，因此特別適用于對(duì)超精加工后工件表面粗糙度的測(cè)量；由于激光的相干性好，使測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，視覺良好，免去了一般光源干涉測(cè)量?jī)x器視場(chǎng)過(guò)小帶來(lái)的諸多不便；儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，數(shù)學(xué)模型建立完善，大大減少了因光源變化、工件表面反射系數(shù)不同及外部下擾可能帶來(lái)的誤差，示值穩(wěn)定可靠，測(cè)量精度高；電路設(shè)計(jì)先進(jìn)，自動(dòng)采集數(shù)據(jù)、自動(dòng)分析計(jì)算、數(shù)字直接顯示Ra、Ry及鋼球等級(jí)值，測(cè)量效率高，人為誤差??；儀器

37、調(diào)整簡(jiǎn)單，操作方便，對(duì)工作環(huán)境要求不高，特別適用于車間工序間或檢查站作為企業(yè)內(nèi)部工序間質(zhì)量控制的重要手段。Ø 知識(shí)鏈接 4 測(cè)量誤差分析與數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)常識(shí)一、測(cè)量誤差分析由于測(cè)量過(guò)程的不完善而產(chǎn)生的測(cè)量誤差，將導(dǎo)致測(cè)得值的分散度不確定。因此，在測(cè)量過(guò)程中，正確分析測(cè)量誤差的性質(zhì)及其產(chǎn)生的原因，對(duì)測(cè)得值進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，獲得滿足一定要求的置信水平的測(cè)量結(jié)果，是十分重要的。1 測(cè)量誤差定義被測(cè)量的測(cè)得值x與其真值x 0之差，即= x x 0由于真值是不可能確切獲得的，因而上述用于測(cè)量誤差的定義也是理想概念。在實(shí)際工作中往往將比被測(cè)量值的可信度（精度）更高的值，作為其當(dāng)前測(cè)量值的“真值

38、”。2 誤差來(lái)源測(cè)量誤差主要由測(cè)量器具、測(cè)量方法、測(cè)量環(huán)境和測(cè)量人員等方面因素產(chǎn)生。 測(cè)量器具測(cè)量器具設(shè)計(jì)中存在的原理誤差，如杠桿機(jī)構(gòu)、阿貝誤差等。制造和裝配過(guò)程中的誤差也會(huì)引起其示值誤差的產(chǎn)生。例如刻線尺的制造誤差、量塊制造與檢定誤差、表盤的刻制與裝配偏心、光學(xué)系統(tǒng)的放大倍數(shù)誤差、齒輪分度誤差等。其中最重要的是基準(zhǔn)件的誤差，如刻線尺和量塊的誤差，它是測(cè)量器具誤差的主要來(lái)源。 測(cè)量方法間接測(cè)量法中因采用近似的函數(shù)關(guān)系原理而產(chǎn)生的誤差或多個(gè)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算后的誤差累積。 測(cè)量環(huán)境測(cè)量環(huán)境主要包括溫度、氣壓、濕度、振動(dòng)、空氣質(zhì)量等因素。在一般測(cè)量過(guò)程中，溫度是最重要的因素。測(cè)量溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溫度（20）的

39、偏離、測(cè)量過(guò)程中溫度的變化以及測(cè)量器具與被測(cè)件的溫差等都將產(chǎn)生測(cè)量誤差。 測(cè)量人員測(cè)量人員引起的誤差主要有視差、估讀誤差、調(diào)整誤差等引起，它的大小取決于測(cè)量人員的操作技術(shù)和其它主觀因素。3 測(cè)量誤差分類及減少其影響的方法測(cè)量誤差按其產(chǎn)生的原因、出現(xiàn)的規(guī)律、及其對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，可以分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差。 系統(tǒng)誤差在規(guī)定條件下，絕對(duì)值和符號(hào)保持不變或按某一確定規(guī)律變化的誤差，稱為系統(tǒng)誤差。其中絕對(duì)值和符號(hào)不變的系統(tǒng)誤差為定值系統(tǒng)誤差，按一定規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差為變值系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差大部分能通過(guò)修正值或找出其變化規(guī)律后加以消除。如：經(jīng)檢定后得到的量塊中心長(zhǎng)度的修正值，測(cè)量角度的儀器中光

40、學(xué)度盤安裝偏心形成的按正弦曲線規(guī)律變化的角度示值誤差等。有些系統(tǒng)誤差無(wú)法修正，如：溫度有規(guī)律變化造成的測(cè)量誤差。 隨機(jī)誤差在規(guī)定條件下，絕對(duì)值和符號(hào)以不可預(yù)知的方式變化的誤差，稱為隨機(jī)誤差。就某一次測(cè)量而言，隨機(jī)誤差的出現(xiàn)無(wú)規(guī)律可循，因而無(wú)法消除。但若進(jìn)行多次等精度重復(fù)測(cè)量，則與其它隨機(jī)事件一樣具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律的基本特性，可以通過(guò)分析，估算出隨機(jī)誤差值的范圍。隨機(jī)誤差主要由溫度波動(dòng)、測(cè)量力變化、測(cè)量器具傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不穩(wěn)、視差等各種隨機(jī)因素造成，雖然無(wú)法消除，但只要認(rèn)真仔細(xì)地分析產(chǎn)生的原因，還是能減少其對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。 粗大誤差明顯超出規(guī)定條件下預(yù)期的誤差，稱為粗大誤差。粗大誤差是由某種非正常的原因造

41、成的。如讀數(shù)錯(cuò)誤、溫度的突然大幅度變動(dòng)、記錄錯(cuò)誤等。該誤差可根據(jù)誤差理論，按一定規(guī)則予以剔除。二、等精度直接測(cè)量的數(shù)據(jù)處理等精度直接測(cè)量就是在同一條件下(即等精度條件)，對(duì)某一量值進(jìn)行n 次重復(fù)測(cè)量而獲得一系列的測(cè)量值。在這些測(cè)量值中，可能同時(shí)含有系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差。為了獲得正確的測(cè)量結(jié)果，應(yīng)對(duì)各類誤差分別進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)處理的步驟:(1)判斷系統(tǒng)誤差 首先查找并判斷測(cè)得值中是否含有系統(tǒng)誤差，如果存在系統(tǒng)誤差，則應(yīng)采取措施加以消除。關(guān)于系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)和消除方法可參考有關(guān)資料。(2)求算術(shù)平均值消除系統(tǒng)誤差后，可求出測(cè)量列的算術(shù)平均值，即 = （11）（3）計(jì)算殘余誤差Vi 測(cè)得值Li與

42、算術(shù)平均值之差即為殘余誤差Vi ，簡(jiǎn)稱殘差。可用下式表示： Vi Li （12）（4）計(jì)算單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差 （13） (5) 判斷有無(wú)粗大誤差 如果存在粗大誤差，應(yīng)將含有粗大誤差的測(cè)得值從測(cè)量列中剔除，然后重新計(jì)算算術(shù)平均值。重復(fù)以上各步驟。 粗大誤差通常用拉依達(dá)準(zhǔn)則來(lái)判斷。拉依達(dá)準(zhǔn)則又稱3準(zhǔn)則，主要適用于服從正態(tài)分布的誤差，重復(fù)測(cè)量次數(shù)又比較多的情況。其具體做法是用系列測(cè)量的一組數(shù)據(jù)，按式（13）算出標(biāo)準(zhǔn)偏差，然后用3作為準(zhǔn)則來(lái)檢查所有的殘余誤差Vi，若某一個(gè)Vi 3，則該殘余誤差判為粗大誤差，應(yīng)剔除。然后重新計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，再將新算出的殘差進(jìn)行判斷，直到不再出現(xiàn)粗大誤差為止。(6) 求算術(shù)

43、平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差根據(jù)誤差理論，測(cè)量列算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差與單次測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差存在如下關(guān)系： = （14）其中， n ：測(cè)量次數(shù)。 ：?jiǎn)未螠y(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差。 由上式可知，在 n 次等精度測(cè)量中，算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差作為單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差的倍。算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差用殘余誤差表示為= （15）(7)測(cè)量結(jié)果的表示方法單次測(cè)量： Ll±3=l±lim （16）多次測(cè)量： L±3= ± （17）式中， L: 測(cè)量結(jié)果。：測(cè)量列的算術(shù)平均值。l：?jiǎn)未螠y(cè)量值。 lim：?jiǎn)未螠y(cè)量極限誤差。 ：算術(shù)平均值的測(cè)量極限誤差。任務(wù)三 常用量具儀器的選用及維護(hù)Ø 知識(shí)鏈

44、接 1工件尺寸的驗(yàn)收極限1安全裕度安全裕度A是測(cè)量中總不確定度的允許值（u），主要由測(cè)量器具的不確定度允許值u1及測(cè)量測(cè)量條件引起的測(cè)量不確定度允許值u2這兩部分組成。安全裕度的確定，必須從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面綜合考慮。A值較大時(shí)，則可選用較低精度的測(cè)量器具進(jìn)行檢驗(yàn)，但減少了生產(chǎn)公差，因而加工經(jīng)濟(jì)性差；A值較小時(shí)，要用較精密的測(cè)量器具，加工經(jīng)濟(jì)性好，但測(cè)量?jī)x器費(fèi)用高，增加了生產(chǎn)成本。因此，A值應(yīng)按被檢驗(yàn)工件的公差大小來(lái)確定，一般為工件公差的1/10。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T3177-1997）規(guī)定的A值列于表11中。表11安全裕度A及測(cè)量器具不確定允許值u1零件公差安全裕度A計(jì)量器具不確定允許值u10

45、.9A0.0090.0180.0180.0320.0320.0580.0580.1000.1000.1800.1800.3200.3200.5800.5801.0001.0001. 8001.8003.2000.0010.0020.0030.0060.0100.0180.0320.0600.1000.1800.00090.00180.00270.00540.0090.0160.0290.0540.0900.1602驗(yàn)收極限驗(yàn)收極限是檢驗(yàn)工件尺寸時(shí)判斷其合格與否的尺寸界限。確定驗(yàn)收極限的方式有內(nèi)縮方式和不內(nèi)縮方式。選擇驗(yàn)收方式時(shí)應(yīng)綜合考慮被測(cè)尺寸的功能要求、重要程度、公差等級(jí)、測(cè)量不確定度和工藝

46、能力等。圖18 孔和軸的驗(yàn)收極限 內(nèi)縮方式：為了保證被判斷為合格的零件的真值不超出設(shè)計(jì)規(guī)定的極限尺寸，在光滑工件尺寸的檢驗(yàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T3177）中規(guī)定用普通測(cè)量器具（如游標(biāo)卡尺、千分尺及生產(chǎn)車間使用的比較儀等）檢驗(yàn)光滑工件（該工件的公差等級(jí)為IT6IT18、基本尺寸至500mm采用包容原則要求）的尺寸時(shí)，所用驗(yàn)收方法應(yīng)只按收位于規(guī)定的尺寸極限之內(nèi)的工件。因此，驗(yàn)收極限須從被檢驗(yàn)零件的極限尺寸向公差帶內(nèi)移動(dòng)一個(gè)安全裕度A（如圖18）。 即：孔尺寸的驗(yàn)收極限：上驗(yàn)收極限=最小實(shí)體尺寸（DL）-安全裕度（A）下驗(yàn)收極限=最大實(shí)體尺寸（DM）+安全裕度（A）軸尺寸的驗(yàn)收極限：上驗(yàn)收極限=最大實(shí)體

47、尺寸（dM）-安全裕度（A）下驗(yàn)收極限=最小實(shí)體尺寸（dL）+安全裕度（A） 不內(nèi)縮方式：安全裕度（A）等于零，即驗(yàn)收極限等于工件的最大實(shí)體尺寸或最小實(shí)體尺寸。對(duì)于非配合尺寸和采用一般公差的尺寸，可以按不內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限。Ø 知識(shí)鏈接 2 測(cè)量器具的選用量具量?jī)x是為產(chǎn)品服務(wù)的。量具量?jī)x的精度、測(cè)量范圍和形式，應(yīng)滿足產(chǎn)品的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品精度在不斷提高，檢測(cè)工具的精度亦要求相應(yīng)提高。在企業(yè)里，各種產(chǎn)品的測(cè)量通常采用標(biāo)準(zhǔn)的通用量具量?jī)x，只有在通用量具量?jī)x無(wú)法滿足產(chǎn)品要求的情況下，才由自己設(shè)計(jì)和制造新的量具或?qū)Ｓ昧績(jī)x 。正確合理地選用量具量?jī)x，不但是保證產(chǎn)品質(zhì)量的需要，而

48、且是提高經(jīng)濟(jì)效益的措施。 量具量?jī)x的選擇，主要依靠被測(cè)零件尺寸的公差和量具量?jī)x本身的示值誤差以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)選用。 零件尺寸的公差和量具量?jī)x本身的示值誤差，一般在零件圖和量具量?jī)x的說(shuō)明書上已經(jīng)注明。所謂經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，則包括量具量?jī)x的價(jià)格、量具量?jī)x使用的持久性（修理的間隔期）、檢定調(diào)整及修理所消耗的時(shí)間、測(cè)量過(guò)程所需要的時(shí)間等內(nèi)容。選擇量其和量?jī)x時(shí)，必須將上述各項(xiàng)因素綜合加以考慮和比較。 因此，為選好量具，必須具備下列條件：第一要熟悉量具量?jī)x的特點(diǎn)、規(guī)格、精度和使用方法；第二要弄清零件的技術(shù)要求；第三要掌握量具量?jī)x的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)各項(xiàng)數(shù)據(jù)。這樣才能得心應(yīng)手，處理得當(dāng)。現(xiàn)將選用方法介紹如下： 1按被測(cè)零件的不

49、同要求，選用量具量?jī)x 例如測(cè)量長(zhǎng)度、外徑，測(cè)量孔徑，測(cè)量角度、錐度，測(cè)量高度、深度，測(cè)量螺紋，測(cè)量齒輪，測(cè)量狀形位置，測(cè)量配合面的間隙等，應(yīng)分別選用相應(yīng)的量具量?jī)x。2按生產(chǎn)類型選用量具量?jī)x 零件的批量不同，從講求效率和經(jīng)濟(jì)效益的角度出發(fā)，應(yīng)選用不同種類的量具量?jī)x。 單件、小批生產(chǎn)應(yīng)盡量選用通用量具量?jī)x，例如卡尺、千分尺、杠桿表、量塊等。 成批生產(chǎn)可采用以專用量具為主，通用量具為輔的辦法。例如采用卡規(guī)、塞規(guī)、專用量具等。大量生產(chǎn)除采用專用量具外，還應(yīng)考慮高效機(jī)械化和自動(dòng)化檢測(cè)裝置。3按零件的精度選用量具量?jī)x 測(cè)量低精度的零件選低精度測(cè)量器具，測(cè)量高精度的零件選高精度測(cè)量器具，這是選擇量具量?jī)x時(shí)一

50、個(gè)不可忽視的原則。如果以低精度的測(cè)量器具去檢測(cè)高精度的零件，一是無(wú)法讀出精確值，例如用001 mm讀數(shù)的千分尺，去測(cè)000l mm精度的零件，無(wú)法讀出千分位的準(zhǔn)確數(shù)值；二是即使勉強(qiáng)使用，不但測(cè)量誤差大，而且會(huì)增加零件的誤收率和誤廢率。如果以高精度的量具去檢測(cè)低精度的零件，一是度經(jīng)濟(jì)，增加了測(cè)量費(fèi)用；二是加速了量具的磨損，容易使其其喪失精度。Ø 知識(shí)鏈接 3量具和量?jī)x的使用、維護(hù)和保養(yǎng)常識(shí)正確地使用和維護(hù)量具、量?jī)x是保持量具、量?jī)x精度，延長(zhǎng)其使用壽命的重要條件，是每一個(gè)檢測(cè)者所必須知道的常識(shí)。要保持量具、量?jī)x的精度和它工作的可靠性，除了在使用中要按照合理的使用方法進(jìn)行操作以外，還必須做

51、好量具、量?jī)x的維護(hù)和保養(yǎng)工作。（1）使用儀器必須按操作規(guī)程辦事，不可為圖省事而違章作業(yè)。（2）量具、量?jī)x的管理和使用，一定要落實(shí)到人，并制定維護(hù)保養(yǎng)制度，認(rèn)真執(zhí)行。儀器除規(guī)定專人使用外，其他人如要?jiǎng)佑?，須?jīng)負(fù)責(zé)人和使用者同意。（3）掌握量具、量?jī)x的正確使用方法及讀數(shù)原理，避免測(cè)錯(cuò)、讀錯(cuò)現(xiàn)象。對(duì)于不熟悉的量具、量?jī)x，不要隨便動(dòng)用。測(cè)量時(shí)，應(yīng)多測(cè)幾次，取其平均值，并要練習(xí)用一只眼讀數(shù)，視線應(yīng)垂直對(duì)準(zhǔn)所讀刻度，以減少視差。在估讀不足一格的數(shù)值時(shí)，最好使用放大鏡（4）儀器各運(yùn)動(dòng)部分，要按時(shí)加油潤(rùn)滑，但加油不宜過(guò)多。油流如果進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)，會(huì)使分劃板產(chǎn)生畸變，鏡片模糊不清。（5）各種光學(xué)元件不要用手去摸，

52、因?yàn)槭种干嫌泻埂⒂杏?、有灰塵。鏡頭臟了，應(yīng)使用鏡頭紙、干凈的綢布或麂皮擦拭。如果沾了油斑，可用脫脂棉蘸少許酒精(或酒精和乙醚混合液)，把油斑輕輕擦去。如果蒙上了灰塵，則用軟毛刷刷去就行。（6）儀器必須嚴(yán)格調(diào)好水平，使儀器各部分在工作時(shí)，不受重力的影響。（7）儀器的某些運(yùn)動(dòng)部分，在停機(jī)時(shí)(非工作狀態(tài))，應(yīng)使其處于自由狀態(tài)或正常位置，以免長(zhǎng)期受力變形。（8）儀器的運(yùn)動(dòng)部分發(fā)生故障時(shí)，在未查明原因之前，不可強(qiáng)行使其轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)發(fā)生人為損傷。（9）儀器上經(jīng)常旋動(dòng)的螺釘，不可轉(zhuǎn)得太緊。（10）儀器檢測(cè)的零件，必須清除掉塵屑、毛刺和磁性，非加工面要涂漆。（11）以項(xiàng)尖孔為基準(zhǔn)的被測(cè)件，要預(yù)先檢查頂尖孔是否符

53、合要求。（12）插接電源時(shí)，應(yīng)弄清電壓高低，避免因插錯(cuò)而燒壞儀器。千萬(wàn)不要用導(dǎo)線直接接電源。儀器不工作時(shí)，應(yīng)斷開電源。（13）電子儀器要注意防潮，避免因電子元件線路等受潮而失靈。（9）在機(jī)床上測(cè)量零件時(shí)，要等零件完全停穩(wěn)后進(jìn)行，否則不但使量具的測(cè)量面過(guò)早磨損而失去精度，且會(huì)造成事故。尤其是車工使用外卡時(shí)，不要以為卡鉗簡(jiǎn)單，磨一點(diǎn)無(wú)所謂，要注意鑄件內(nèi)常有氣孔和縮孔，一旦鉗腳落入氣孔內(nèi)，可把操作者的手也拉進(jìn)去，造成嚴(yán)重事故。 （14） 在機(jī)床上測(cè)量零件時(shí)，要等零件完全停穩(wěn)后進(jìn)行，否則不但使量具的測(cè)量面過(guò)早磨損而失去精度，且會(huì)造成事故。尤其是車工使用外卡時(shí)，不要以為卡鉗簡(jiǎn)單，磨損一點(diǎn)無(wú)所謂，要注意鑄件內(nèi)常有氣孔和縮孔，一旦鉗腳落入氣孔內(nèi)，可把操作者的手也拉進(jìn)去，造成嚴(yán)重事故。 （15）測(cè)量前應(yīng)把量具的測(cè)量面和零件的被測(cè)量表面都要揩干凈，以免因有臟物存在而影響測(cè)量精度。用精密量具如游標(biāo)卡尺、百分尺和百分表等，去測(cè)量鍛鑄件毛坯，或帶有研磨劑(如金剛砂等)的表面是錯(cuò)誤的，這樣易使測(cè)量面很快磨損而失去精度。 （16）量具在使用過(guò)程中，不要和工具、刀具如銼刀、榔頭、車刀和鉆頭等堆放在一起，免碰傷量具。也不要隨便放在機(jī)床上，免因機(jī)床振動(dòng)而使量具掉下來(lái)?yè)p壞。尤其是游標(biāo)卡尺等，應(yīng)平放在專用盒子里，免使尺身變形。（17）量具是測(cè)量工具，絕對(duì)不能作為其他工具的代用品。例如拿游標(biāo)卡尺劃線，拿百