測量技術(shù)基礎(chǔ)ppt課件

1、第第3 3章章 丈量技術(shù)根底丈量技術(shù)根底3.13.1丈量的根本概念丈量的根本概念3.23.2長度單位和尺寸基準(zhǔn)和量值的傳送長度單位和尺寸基準(zhǔn)和量值的傳送3.33.3計量器具與丈量方法計量器具與丈量方法3.43.4誤差實際與數(shù)據(jù)處置誤差實際與數(shù)據(jù)處置 3.1.1 3.1.1 計量任務(wù)和對長度計量的根本要求計量任務(wù)和對長度計量的根本要求計量任務(wù)計量任務(wù): :單位一致、數(shù)值準(zhǔn)確單位一致、數(shù)值準(zhǔn)確3.13.1丈量的根本概念丈量的根本概念metrology，計量學(xué)是關(guān)于丈量的科學(xué)。，計量學(xué)是關(guān)于丈量的科學(xué)。是研討丈量，保證量值一致和準(zhǔn)確的一門科學(xué)。是研討丈量，保證量值一致和準(zhǔn)確的一門科學(xué)。計量學(xué)計量學(xué)計

2、量學(xué)研討的內(nèi)容計量學(xué)研討的內(nèi)容:*計量單位及其基準(zhǔn)；規(guī)范的建立、保管和運用。計量單位及其基準(zhǔn)；規(guī)范的建立、保管和運用。*丈量方法和計量器具、丈量不確定度、觀測者進展丈量的才干丈量方法和計量器具、丈量不確定度、觀測者進展丈量的才干 以及計量法制和管理等。以及計量法制和管理等。*計量學(xué)也包括研討物理常數(shù)和物質(zhì)規(guī)范，資料特性的準(zhǔn)確測定。計量學(xué)也包括研討物理常數(shù)和物質(zhì)規(guī)范，資料特性的準(zhǔn)確測定。長度計量：長度計量：十大計量十大計量對長度計量的根本要求對長度計量的根本要求: :控制丈量誤差；控制丈量誤差；選擇丈量方法與丈量器具；選擇丈量方法與丈量器具；分析誤差產(chǎn)生的緣由。分析誤差產(chǎn)生的緣由。3.1.2 丈

3、量的定義丈量的定義丈量：將被丈量與表達丈量單位的規(guī)范量進展比較，丈量：將被丈量與表達丈量單位的規(guī)范量進展比較，從而確定被丈量的實驗操作過程。從而確定被丈量的實驗操作過程。式中式中 L 被丈量，在長度丈量中指被測長度；被丈量，在長度丈量中指被測長度；)23() 13(/、EqLELqE規(guī)范量，在長度丈量中是長度單位；規(guī)范量，在長度丈量中是長度單位；q比值。比值。它闡明被測值它闡明被測值L等于所用的長度單位等于所用的長度單位E與丈量比值與丈量比值q的乘積。的乘積。例如：例如：E為為mm，q50，那么被測長度，那么被測長度L為為50mm。丈量的根本方程式丈量的根本方程式量值：用一個數(shù)和一個適宜的計量

4、單位表示的量，如量值：用一個數(shù)和一個適宜的計量單位表示的量，如1m 5kg等。等。丈量過程四要素丈量過程四要素 (P58)1、丈量對象被丈量、丈量對象被丈量幾何量：長度、角度、形位誤差和外表粗糙度幾何量：長度、角度、形位誤差和外表粗糙度2、丈量單位規(guī)范量、丈量單位規(guī)范量物質(zhì)方式：光波波長、精細量塊、線紋尺、各種圓分度盤物質(zhì)方式：光波波長、精細量塊、線紋尺、各種圓分度盤3、丈量方法、丈量方法(丈量的類型、器具、基面、瞄準(zhǔn)定位方法、主客丈量的類型、器具、基面、瞄準(zhǔn)定位方法、主客觀條件等觀條件等4、丈量精度不確定度、丈量精度不確定度測試測試:指具有實驗性質(zhì)的丈量。也可了解為實驗和丈量的全過程。指具有

5、實驗性質(zhì)的丈量。也可了解為實驗和丈量的全過程。檢驗檢驗:是判別被測物理量能否合格是判別被測物理量能否合格(能否在規(guī)定范圍內(nèi)能否在規(guī)定范圍內(nèi))的過程，通常不一定要求測出詳細值。因此檢驗也可的過程，通常不一定要求測出詳細值。因此檢驗也可了解為不要求知道詳細值的丈量。檢驗的主要對象是了解為不要求知道詳細值的丈量。檢驗的主要對象是工件。工件。檢定檢定:為評定計量器具能否符合法定要求所進展的全部為評定計量器具能否符合法定要求所進展的全部任務(wù)，它包括檢查、加標(biāo)志和出具檢定證書。檢定的主任務(wù)，它包括檢查、加標(biāo)志和出具檢定證書。檢定的主要對象是計量器具。要對象是計量器具。比對比對:在規(guī)定的條件下，對一樣不確定

6、度等級的同類基準(zhǔn)、在規(guī)定的條件下，對一樣不確定度等級的同類基準(zhǔn)、規(guī)范或任務(wù)用計量器具之間的量值進展比較的過程。規(guī)范或任務(wù)用計量器具之間的量值進展比較的過程。3.1.3 名詞術(shù)語名詞術(shù)語3.23.2長度單位和尺寸傳送長度單位和尺寸傳送3.2.1長度單位、長度基準(zhǔn)和量值傳送系統(tǒng)長度單位、長度基準(zhǔn)和量值傳送系統(tǒng)1. 長度單位長度單位 m/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 30 30多根多根 當(dāng)時米的定義為：米的長度等于在冰點溫度下，當(dāng)時米的定義為：米的長度等于在冰點溫度下，米原器

7、兩端刻線間的間隔。米原器兩端刻線間的間隔。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86Kr86Kr原子的原子的2p102p10和和5d55d5能級之間躍遷所對應(yīng)的輻射在真空中的波能級之間躍遷所對應(yīng)的輻射在真空中的波長的長的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開展長度單位的開展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 的時間間隔內(nèi)所行進的路程長度。的時間間隔內(nèi)所行進的路程長度。2.

8、長度基準(zhǔn)：長度基準(zhǔn)：輻射線波長：氦氖激光器輻射線波長：氦氖激光器 632.8nm端面量具：量塊端面量具：量塊刻線量具：線紋尺刻線量具：線紋尺*角度基準(zhǔn)：多面棱體、規(guī)范度盤、測角儀、分度頭角度基準(zhǔn)：多面棱體、規(guī)范度盤、測角儀、分度頭多面棱體多面棱體3. 長度量值傳送系統(tǒng)長度量值傳送系統(tǒng)圖圖3-1、3-2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)三等量塊三等量塊計量器具計量器具被測工件被測工件任務(wù)基準(zhǔn)任務(wù)基準(zhǔn)主基準(zhǔn)主基準(zhǔn)圓周分度器件：圓周分度器件：單一角度：例如，單一角度：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

9、角度等；圓錐零件的錐形角：例如，刀具的錐柄、機床主軸的錐孔等；圓錐零件的錐形角：例如，刀具的錐柄、機床主軸的錐孔等；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。*角度丈量的類型角度丈量的類型角度量值傳送系統(tǒng)角度量值傳送系統(tǒng)P61 圖圖3-3 由兩個相互平行的丈量面之間的間隔來確定其任務(wù)長由兩個相互平行的丈量面之間的間隔來確定其任務(wù)長度的高精度量具，其長度為計量器具的長度規(guī)范。度的高精度量具，其長度為計量器具的長度規(guī)范。作用作用: :對計量儀器、量具和量規(guī)等視值誤差進展校正、鑒定對計量儀器、量具和量規(guī)等視值誤差進展校正、鑒定3.2.2

10、量塊量塊 長度量塊是單值端面量具，其外形大多為長方六面體，其中一對長度量塊是單值端面量具，其外形大多為長方六面體，其中一對平行平面為量塊的任務(wù)外表，兩任務(wù)外表的間距即長度量塊的任務(wù)尺平行平面為量塊的任務(wù)外表，兩任務(wù)外表的間距即長度量塊的任務(wù)尺寸。量塊由特殊合金鋼制成，耐磨且不易變形，任務(wù)外表之間或與平寸。量塊由特殊合金鋼制成，耐磨且不易變形，任務(wù)外表之間或與平晶外表間具有可研合性。以便組成所需尺寸的量塊組。晶外表間具有可研合性。以便組成所需尺寸的量塊組。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

11、。(2) 實踐長度。量塊長度的實踐測得值稱為量塊的實踐長度。實踐長度。量塊長度的實踐測得值稱為量塊的實踐長度。分為中心長度分為中心長度L 和恣意點長度和恣意點長度Li。(3) 量塊的長度變動量。指量塊恣意點長度量塊的長度變動量。指量塊恣意點長度Li的最大差值，的最大差值，即即Lv = Li maxLi min 。(4)量塊的長度偏向。指量塊的長度實測值與標(biāo)稱長度之差。量塊的長度偏向。指量塊的長度實測值與標(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00，0，1，2，3，K 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

12、。 K 級為校準(zhǔn)級，用來校準(zhǔn)級為校準(zhǔn)級，用來校準(zhǔn)0，1，2 級量塊。級量塊。 量塊的量塊的“級主要是根據(jù)量塊長度極限偏向和量塊級主要是根據(jù)量塊長度極限偏向和量塊長度變動量的允許值公差來劃分的。長度變動量的允許值公差來劃分的。 量塊按量塊按“級運用時，以量塊的標(biāo)稱長度作為任務(wù)級運用時，以量塊的標(biāo)稱長度作為任務(wù)尺寸。該尺寸包含了量塊的制造誤差，不需求加修正值，尺寸。該尺寸包含了量塊的制造誤差，不需求加修正值，運用較方便。但不如按運用較方便。但不如按“等運用的丈量精度高。等運用的丈量精度高。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

13、中1 等精度最等精度最高，高，6 等精度最低。等精度最低。 量塊按等運用時，是以量塊檢定書列出的實測量塊按等運用時，是以量塊檢定書列出的實測中心長度作為任務(wù)尺寸，該尺寸排除了量塊的制造中心長度作為任務(wù)尺寸，該尺寸排除了量塊的制造誤差，只包含檢定時較小的丈量誤差。誤差，只包含檢定時較小的丈量誤差。 按按“等運用量塊，在丈量上需求參與修正值，等運用量塊，在丈量上需求參與修正值，比按比按“級運用的丈量精度高。級運用的丈量精度高。分等分等: 按其丈量不確定度分按其丈量不確定度分,以實測值作為任務(wù)尺寸以實測值作為任務(wù)尺寸 (常用常用)分級分級: 按制造精度分按制造精度分,以標(biāo)稱長度作為任務(wù)尺寸以標(biāo)稱長度

14、作為任務(wù)尺寸 (少用少用)量塊的運用組合量塊的運用組合 長度量塊的尺寸組合普通采用消尾法，即選一塊量長度量塊的尺寸組合普通采用消尾法，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 運用運用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)實踐需求，用多個尺寸不同的量塊研合組成所需求的實踐需求，用多個尺寸不同的量塊研合組成所需求的長度規(guī)范量。為保證精度普通不超越長度規(guī)范量。為保證精度普通不超越4 塊。量塊是成套塊。量塊是成套制成的，每套包括一定

15、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。3.3 3.3 計量器具與丈量方法計量器具與丈量方法3.3.1 計量器具的分類計量器具的分類 (P62-63)1 1規(guī)范量具規(guī)范量具2 2通用計量器具通用計量器具3 3公用計量器具公用計量器具4 4計量安裝計量安裝計量儀器計量儀器(簡稱量儀簡稱量儀)是能將被測幾何量的量值轉(zhuǎn)換成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效信息的一類計量器具。可直接觀測的示值或等效信息的一類計量器具。計量安裝是指為確定被測幾何量量值所必需的計量器計量安裝是指為確定被測幾何量量值所必需的計量器具和輔助設(shè)備的總體。它可以丈量同一工件上較多的具和輔助設(shè)備

16、的總體。它可以丈量同一工件上較多的幾何量和外形比較復(fù)雜的工件，有助于實現(xiàn)檢測自動幾何量和外形比較復(fù)雜的工件，有助于實現(xiàn)檢測自動化或半自動化。如齒輪綜合精度檢查儀、發(fā)動機缸體化或半自動化。如齒輪綜合精度檢查儀、發(fā)動機缸體孔的幾何精度綜合丈量儀等。孔的幾何精度綜合丈量儀等。量具類是通用的有刻度的或無刻度的一系列單值和多量具類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、值的量塊和量具等，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)是沒有刻度且公用的計量器具?？捎靡詸z驗零量規(guī)是沒有刻度且公用的計量器具。可用以檢驗

17、零件要素實踐尺寸和形位誤差的綜合結(jié)果。件要素實踐尺寸和形位誤差的綜合結(jié)果。游標(biāo)量具游標(biāo)量具 運用游標(biāo)讀數(shù)原理制成的量具叫游標(biāo)量具。它在機械制造業(yè)中運用非常廣泛，可用于丈量內(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，其原理是利用尺身刻線間距與游標(biāo)刻線間距差來進展小數(shù)讀數(shù)，如下圖。游標(biāo)分度值為0.10mm那么被測工件尺寸為：2十0.302.30mm。通用計量器具通用計量器具外徑千分尺測微量具 測微量具是機械制造中常用的精細量具，它是利用精細螺旋副進展測微量具是機械制造中常用的精細量具，它是利用精細螺旋副進展丈量，而以微分筒和固定套筒上的刻度進展讀數(shù)的一種機械式量具

18、。精丈量，而以微分筒和固定套筒上的刻度進展讀數(shù)的一種機械式量具。精細螺旋副的螺距為細螺旋副的螺距為0.5mm0.5mm， 由于測微螺桿的精度遭到制造工藝的限制，由于測微螺桿的精度遭到制造工藝的限制，其挪動量通常為其挪動量通常為 25 mm25 mm。讀數(shù)：讀數(shù)：14.10mm 讀數(shù)機構(gòu)由固定套筒和微分筒組成，如下圖。在固定套筒上刻有讀數(shù)機構(gòu)由固定套筒和微分筒組成，如下圖。在固定套筒上刻有縱刻線，縱刻線上下方各刻有縱刻線，縱刻線上下方各刻有2525個分度，每個分度的刻線間距為個分度，每個分度的刻線間距為1mm1mm，微分量具中測微螺桿的螺距一船都是微分量具中測微螺桿的螺距一船都是0.5mm0.5

19、mm，微分筒圓周斜面上刻有，微分筒圓周斜面上刻有5050個分度，因此當(dāng)微分筒旋轉(zhuǎn)一周時，測微螺桿軸向位移個分度，因此當(dāng)微分筒旋轉(zhuǎn)一周時，測微螺桿軸向位移0.5mm0.5mm，微分筒，微分筒旋轉(zhuǎn)一個分度時，測微螺桿挪動旋轉(zhuǎn)一個分度時，測微螺桿挪動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。表類量具: 鐘表式百分表、千分表(分度值為0.010.001mm ) 此類量具的主要原理是將丈量桿微小直線位移經(jīng)過適當(dāng)此類量具的主要原理是將丈量桿微小直線位移經(jīng)過適當(dāng)?shù)姆糯髾C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構(gòu)放大后而轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樀慕俏灰?，最后?/p>

20、指針在刻度盤上指示出相應(yīng)的示值。在刻度盤上指示出相應(yīng)的示值。光學(xué)比較儀光學(xué)計光學(xué)比較儀光學(xué)計被測件最大長度被測件最大長度:180mm光桿杠原理(光學(xué)比較儀) 微小角度或位移的丈量放大倍數(shù) ffAAy22tanaaxtanafafxAAk2tan2tanyFfx002a圖3-4 平面鏡用于小角度或位移測量Afy2 測長儀和測長機構(gòu)造中帶有長度標(biāo)尺，通常是線紋尺，也可以是光柵尺。丈量時，用此尺作為規(guī)范尺與被測長度做比較，經(jīng)過顯微鏡讀數(shù)以得到丈量結(jié)果。 量程較短的稱為測長儀。根據(jù)丈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。立式測長儀用于丈量外尺寸；臥式測長儀除能丈量外尺寸外，

21、主要用于丈量內(nèi)尺寸。 量程在500mm以上的儀器體形較大，稱為測長機。測長儀和測長機 任務(wù)臺任務(wù)臺1 1上放置被測件上放置被測件2 2，經(jīng)過丈量軸體經(jīng)過丈量軸體4 4上的可換丈量上的可換丈量頭頭3 3與被測件接觸丈量。丈量與被測件接觸丈量。丈量軸體軸體4 4是一個高精度圓柱體，是一個高精度圓柱體，在精細滾動軸承支持下，經(jīng)在精細滾動軸承支持下，經(jīng)過鋼帶過鋼帶8 8，滑輪，滑輪9 9，平衡錘，平衡錘1212和阻尼油缸和阻尼油缸1313完成平穩(wěn)的軸完成平穩(wěn)的軸向升降運動。配重向升降運動。配重7 7用來調(diào)整用來調(diào)整丈量力。丈量力。 丈量軸體的軸線上固定丈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

22、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。由光源。由光源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，進展讀數(shù)。，進展讀數(shù)。立式測長儀立式測長儀不確定度：1.5+ L/100um臥式測長儀萬能測長儀臥式測長儀萬能測長儀臥式測長儀主要由底座7、測座1、萬能任務(wù)臺5和尾座6組成。毫米刻線尺和丈量軸程度臥放在儀器的測座上，并可在底座的導(dǎo)軌上作左右方向的挪動；它除了對外尺寸進展丈量之外，還可配合儀器的內(nèi)測附件丈量內(nèi)尺寸。 測長

23、機是機械制造中丈量大尺寸的精細儀器，儀器的種類很多，按其丈量范圍來分，有1，2，3，4，6m，甚至還有12m的。該儀器可進展絕對丈量，也可用于比較丈量。絕對丈量是將被測工件與儀器本身上的刻度尺進展比較；而相對丈量那么是將被測工件和一個預(yù)先用來對準(zhǔn)儀器零點的規(guī)范件(如塊規(guī)等)相比較，從儀器上讀取兩者之差值。測長機測長機圖中圖中6 6是機身，在它的床面上鑲有刻線尺是機身，在它的床面上鑲有刻線尺7 7和分劃板分米尺和分劃板分米尺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條故每格為條故每格為0.1mm0.1mm；分劃板；分劃板1414共有共

24、有1010塊塊1 1米，每塊相距米，每塊相距100mm100mm，在每一塊上面刻著兩條刻線和，在每一塊上面刻著兩條刻線和0 0、1 1、2929之間的一個數(shù)字，分別代表每一塊分劃板距刻線尺之間的一個數(shù)字，分別代表每一塊分劃板距刻線尺7 7零刻線的間隔的分米零刻線的間隔的分米數(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，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，故光線經(jīng)過分劃板的焦平面上，故光線經(jīng)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后便構(gòu)成平行光束，經(jīng)

25、過同樣焦距的物鏡組后便構(gòu)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) )。經(jīng)過讀數(shù)顯微鏡經(jīng)過讀數(shù)顯微鏡3 3和光學(xué)計管和光學(xué)計管2 2進展讀數(shù)。進展讀數(shù)。分劃板14刻線尺7光學(xué)計2500+60.6+0.0075立式接觸式干涉儀：是一種高精度測微儀。立式接觸式干涉儀：是一種高精度測微儀。 用接觸式干涉儀丈量時運用白光，即移出濾色片，使視場中出現(xiàn)零級黑條紋。根據(jù)測頭先后與規(guī)范件及被測件接觸時零級條紋位置間的間隔，即可測得被丈量相對于規(guī)范量

26、的偏向值。 例如檢定量塊：測頭與規(guī)范量塊接觸時，零級條紋位于al格，測頭與被檢量塊接觸時，零級條紋位于a=+4格，假設(shè)儀器分辨力i=0.1um，那么被丈量塊相對于規(guī)范量的中心長度偏向為i(a2-a1)=+0.5um 干涉測長是激光在幾何量丈量中最重要的運用。光波干涉法作為精細丈量長度和位移的有力手段問世已久。其丈量精度很高。但在激光問世以前，由于缺乏亮度高、單色性好的光源，干涉方法的運用有著許多局限性，激光的出現(xiàn)那么為干涉測長提供了極好的相關(guān)光源。 (激光具有方向性好、能量高度集中、單色性好、干涉才干強的優(yōu)點。激光干涉測長儀絕對法：光電光波比長儀激光干涉測長儀絕對法：光電光波比長儀激光干涉測長

27、儀移相板角錐棱鏡可逆計數(shù)可逆計數(shù)干涉測長條紋干涉測長條紋光電瞄準(zhǔn)0.01um三坐標(biāo)丈量機二、計量器具的技術(shù)性能目的二、計量器具的技術(shù)性能目的(1) 刻度間距：這是指計量器具的標(biāo)尺或分度盤上相鄰兩刻度間距：這是指計量器具的標(biāo)尺或分度盤上相鄰兩刻線中心之間的間隔或圓弧長度。思索人眼察看的方便，刻線中心之間的間隔或圓弧長度。思索人眼察看的方便，普通應(yīng)取刻度間距為普通應(yīng)取刻度間距為12.5 mm。(2) 分度值：這指計量器具的標(biāo)尺或分度盤上每一刻度間分度值：這指計量器具的標(biāo)尺或分度盤上每一刻度間距所代表的量值。普通長度計量器具的分度值有距所代表的量值。普通長度計量器具的分度值有0.1 mm、0.05

28、mm、0.02 mm、0.01 mm、0.005 mm、0.002 mm、0.001mm 等幾種。普通來說，分度值越小，那么計量器等幾種。普通來說，分度值越小，那么計量器具的精度就越高。具的精度就越高。* 分辨力：這是指計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，因此就不能運用分度值這一概念，而將其稱做分辨力。例如，國產(chǎn)因此就不能運用分度值這一概念，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

29、力為型數(shù)顯式萬能工具顯微鏡的分辨力為0.5 m。(4) 丈量范圍：這是指計量器具在允許的誤差限制內(nèi)所能測丈量范圍：這是指計量器具在允許的誤差限制內(nèi)所能測出的被測幾何量量值的下限值到上限值的范圍。普通丈量出的被測幾何量量值的下限值到上限值的范圍。普通丈量范圍上限值與下限值之差稱為量程。例如立式光學(xué)比較儀范圍上限值與下限值之差稱為量程。例如立式光學(xué)比較儀的丈量范圍為的丈量范圍為 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。(3) 示值范圍：這是指計量器具所能顯示或指示的被測幾何示值范圍：這是指計量器具所能顯示或指示的被測幾何量起始值到終止值的范圍。例如機械式

30、測微儀的示值范圍量起始值到終止值的范圍。例如機械式測微儀的示值范圍為為100m。(6) 示值誤差：這是指計量器具上的示值與被測幾何量的示值誤差：這是指計量器具上的示值與被測幾何量的真值的代數(shù)差。普通來說，示值誤差越小，那么計量器具真值的代數(shù)差。普通來說，示值誤差越小，那么計量器具的精度就越高。的精度就越高。(5) 靈敏度：這是指計量器具對被測幾何量微小變化的呼靈敏度：這是指計量器具對被測幾何量微小變化的呼應(yīng)變化才干。假設(shè)被測幾何量的變化為應(yīng)變化才干。假設(shè)被測幾何量的變化為x，該幾何量引起，該幾何量引起計量器具的呼應(yīng)變化才干為計量器具的呼應(yīng)變化才干為L，那么靈敏度，那么靈敏度S = L/x 當(dāng)上

31、式中分子和分母為同種量時，靈敏度也稱為放大比或當(dāng)上式中分子和分母為同種量時，靈敏度也稱為放大比或放大倍數(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)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 普通來說，分度值越小，那么計量器具的靈敏度就越普通來說，分度值越小，那么計量器具的靈敏度就越高。高。(7) 修正值：這是指為了消除或減少系統(tǒng)誤差，用代數(shù)修正值：這是指為了消除或減少系統(tǒng)誤差，用代數(shù)法加到丈量結(jié)果上的數(shù)值。其大小與示值誤差的絕對值法加到丈量結(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。相等，

32、而符號相反。例如，示值誤差為例如，示值誤差為-0.004mm，那么修正值為，那么修正值為+0.004 mm。(8)回程誤差：往還丈量時，示值的最大變動量?；爻陶`差：往還丈量時，示值的最大變動量。(9)丈量力：測頭與工件外表的機械接觸力。丈量力：測頭與工件外表的機械接觸力。(10) 不確定度：由于丈量誤差的存在而對被丈量值的丈不確定度：由于丈量誤差的存在而對被丈量值的丈量結(jié)果的不能一定的程度。由未定系統(tǒng)誤差和和隨機誤量結(jié)果的不能一定的程度。由未定系統(tǒng)誤差和和隨機誤差按一定的方法綜合的結(jié)果，用極限誤差表示。差按一定的方法綜合的結(jié)果，用極限誤差表示。測得值測得值最正確估計值；真值最正確估計值；真值測

33、得值、極限誤差測得值、極限誤差丈量反復(fù)性：這是指在一樣的丈量條件下，對同一被測丈量反復(fù)性：這是指在一樣的丈量條件下，對同一被測幾何量進展多次丈量時，各丈量結(jié)果之間的一致性。通幾何量進展多次丈量時，各丈量結(jié)果之間的一致性。通常以丈量反復(fù)性誤差的極限值常以丈量反復(fù)性誤差的極限值(正、負偏向正、負偏向)來表示。來表示。(11)允許誤差：允許誤差：3.3.3 丈量方法及其分類丈量方法及其分類一、按丈量結(jié)果獲得的方法不同分類一、按丈量結(jié)果獲得的方法不同分類1.直接丈量直接丈量:由計量器具直接獲得被丈量的丈量方法。由計量器具直接獲得被丈量的丈量方法。 2.間接丈量間接丈量:丈量與被丈量之間有知函數(shù)關(guān)系的其

34、它量，丈量與被丈量之間有知函數(shù)關(guān)系的其它量，再經(jīng)計算得到被丈量的丈量方法。再經(jīng)計算得到被丈量的丈量方法。二、按示值不同分類二、按示值不同分類1.絕對丈量絕對丈量: 指計量器具顯示或指示的示值為被丈量的指計量器具顯示或指示的示值為被丈量的全值的丈量方法。全值的丈量方法。2.相對丈量相對丈量: 指計量器具顯示或指示的示值僅為被丈量指計量器具顯示或指示的示值僅為被丈量相對于某知規(guī)范量的偏向值的丈量方法相對于某知規(guī)范量的偏向值的丈量方法(比較丈量比較丈量)。三、機械接觸與非接觸丈量三、機械接觸與非接觸丈量四、單項與綜合丈量四、單項與綜合丈量五、自動在線五、自動在線+控制與被動丈量控制與被動丈量六、靜態(tài)

35、與動態(tài)丈量被丈量外表與測頭能否相對運動六、靜態(tài)與動態(tài)丈量被丈量外表與測頭能否相對運動定義：將被測物與規(guī)范尺沿丈量軸線成直線陳列。定義：將被測物與規(guī)范尺沿丈量軸線成直線陳列。適用場所：在長度丈量中。適用場所：在長度丈量中。* 兩個重要的丈量原那么兩個重要的丈量原那么1、阿貝測長原那么、阿貝測長原那么定義：利用在同一圓周上一切分度夾角之和等于定義：利用在同一圓周上一切分度夾角之和等于360。，。，亦即一切夾角誤差之和等于零的這一自然封鎖特性，亦即一切夾角誤差之和等于零的這一自然封鎖特性，在沒有更高精度的圓周分度基準(zhǔn)器件的情況下，采用在沒有更高精度的圓周分度基準(zhǔn)器件的情況下，采用“自檢法也能到達高精

36、度丈量的目的。自檢法也能到達高精度丈量的目的。適用場所：在圓周分度器件的丈量中，如刻度盤、圓適用場所：在圓周分度器件的丈量中，如刻度盤、圓柱齒輪等，凡能構(gòu)成圓周封鎖條件的場所。柱齒輪等，凡能構(gòu)成圓周封鎖條件的場所。2、圓周封鎖原那么、圓周封鎖原那么(1)、并聯(lián)陳列方案、并聯(lián)陳列方案tans誤差)21 ( s很小，如果umsradmms5005. 000005. 0100,00005. 010,100則設(shè)分析, ss成正比。和與誤差A(yù)BO)31 (2)21 (22lll很小，如果umlradmml001. 0200005. 01010002,00005. 010,1000232則設(shè)分析。很小時，

37、且成正比。和與誤差0,22slcosll 誤差(2)、串聯(lián)陳列方案、串聯(lián)陳列方案(1)、用高精度直角尺進展比較丈量、用高精度直角尺進展比較丈量在丈量時先將兩指示器在丈量時先將兩指示器A和和B用直角尺用直角尺C調(diào)至零位，這樣調(diào)至零位，這樣A、B兩兩點的連線與平板定位基準(zhǔn)面間就建立了一個直角基準(zhǔn)。點的連線與平板定位基準(zhǔn)面間就建立了一個直角基準(zhǔn)。圖圖 (b)所示：為依次與方形角尺所示：為依次與方形角尺D的各角相比較，就可得到各角的各角相比較，就可得到各角對對90。的偏向值。的偏向值。被檢定的方形角尺被檢定的方形角尺高精度直角尺高精度直角尺規(guī)范直角尺的實踐偏向直接反響在丈量結(jié)果中規(guī)范直角尺的實踐偏向直

38、接反響在丈量結(jié)果中1把被檢定的方形角尺垂直地放置在平板上，以角把被檢定的方形角尺垂直地放置在平板上，以角 的一個面為的一個面為定位面。定位面。01e11用自準(zhǔn)直儀對準(zhǔn)角用自準(zhǔn)直儀對準(zhǔn)角 的另一面，調(diào)整自準(zhǔn)直儀，使其讀數(shù)為零，的另一面，調(diào)整自準(zhǔn)直儀，使其讀數(shù)為零，即角即角 的讀數(shù)的讀數(shù) 。也可以不調(diào)零！。也可以不調(diào)零！然后然后 角為定角角為定角(用用 表示，留意表示，留意 和和 往往不是相等的往往不是相等的)和其和其他各角進展比較，測得相應(yīng)的他各角進展比較，測得相應(yīng)的 。4e2e3e11(2) 、自檢法、自檢法3.4 3.4 丈量誤差與數(shù)據(jù)處置丈量誤差與數(shù)據(jù)處置 論述丈量誤差和準(zhǔn)確度的根本概念。

39、經(jīng)過學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，使同窗們對丈量誤差分析、丈量結(jié)果評定及其數(shù)據(jù)處置的問題有一個概貌的了解。3.4.1 丈量誤差的根本概念丈量誤差的根本概念 對于任何丈量過程，由于計量器具和丈量條件方對于任何丈量過程，由于計量器具和丈量條件方面的限制，不可防止地會出現(xiàn)或大或小的丈量誤差。面的限制，不可防止地會出現(xiàn)或大或小的丈量誤差。因此，每一個實踐測得值，往往只是在一定程度上接因此，每一個實踐測得值，往往只是在一定程度上接近被測幾何量的真值，這種實踐測得值與被測幾何量近被測幾何量的真值，這種實踐測得值與被測幾何量的真值之差稱為丈量誤差。丈量誤差可以用絕對誤差的真值之差稱為丈量誤差。丈量誤差可以用絕對誤差或相對誤

40、差來表示?；蛳鄬φ`差來表示。1. 丈量誤差丈量誤差丈量誤差丈量誤差 = = 測得值測得值 - - 真值真值客觀真實值未知客觀真實值未知1 1絕對誤差絕對誤差-丈量所得數(shù)據(jù)丈量所得數(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2. 丈量誤差的表示方法丈量誤差的表示方法Lx 絕對誤差是一個具有確定的大小、符號及單位的量。絕對誤差是一個具有確定的大小、符號及單位的量。其單位與測得值一樣。其單位與測得值一樣。 絕對誤差不能完全闡明丈量的準(zhǔn)確度。絕對誤差不能完全闡明丈量的準(zhǔn)確度。 真值真值true valuetrue value是指一個特定的物理量在是指一個特定的物理量在一定條件下所定

41、義的客觀一定條件下所定義的客觀量值，又稱為實際值或定量值，又稱為實際值或定義值。實際真值普通只存義值。實際真值普通只存在于純實際之中。在于純實際之中。 三角形內(nèi)角之三角形內(nèi)角之和恒為和恒為180180一個整圓周角一個整圓周角為為360360實際真值：設(shè)計時給定或用數(shù)學(xué)、物理公式計算出的給定值實際真值：設(shè)計時給定或用數(shù)學(xué)、物理公式計算出的給定值真值真值相對真值：規(guī)范儀器的測得值或用來作為丈量規(guī)范用的規(guī)范器具的數(shù)值相對真值：規(guī)范儀器的測得值或用來作為丈量規(guī)范用的規(guī)范器具的數(shù)值是指對于給定用途具、有適當(dāng)不確定度的、賦予特定量的最正確估計值。1m = 1650763.73 商定真值：世界各國公認的幾何

42、量和物理量的最高基準(zhǔn)的量值商定真值：世界各國公認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時間內(nèi)傳播間隔的時間內(nèi)傳播間隔的1/299792485 由國家建立的實物規(guī)范或基準(zhǔn)所指定的千克由國家建立的實物規(guī)范或基準(zhǔn)所指定的千克副原器質(zhì)量的商定真值為副原器質(zhì)量的商定真值為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：丈量的絕對誤差與被丈量的真值之比相對誤差：丈量的絕對誤差與被丈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

43、對誤差只需大小和符號，而無量綱，普通用百分數(shù)來表示。相對誤差只需大小和符號，而無量綱，普通用百分數(shù)來表示。相對誤差常用來衡量丈量的相對準(zhǔn)確程度。相對誤差常用來衡量丈量的相對準(zhǔn)確程度。 %100LP67 例例更確切反映丈量效果：更確切反映丈量效果：被丈量的大小不同被丈量的大小不同 - 允許的丈量誤差不同允許的丈量誤差不同被丈量的量值小被丈量的量值小 - 允許的丈量絕對誤差也越小允許的丈量絕對誤差也越小 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，

44、誤差，誤差1=2g；質(zhì)量；質(zhì)量G2=2kg，誤差，誤差2=50g例：例： 由于丈量誤差的存在，測得值只能近似地反映被測由于丈量誤差的存在，測得值只能近似地反映被測幾何量的真值。為減小丈量誤差，就須分析產(chǎn)生丈量誤幾何量的真值。為減小丈量誤差，就須分析產(chǎn)生丈量誤差的緣由，以便提高丈量精度。在實踐丈量中，產(chǎn)生丈差的緣由，以便提高丈量精度。在實踐丈量中，產(chǎn)生丈量誤差的要素很多，歸納起來主要有以下幾個方面。量誤差的要素很多，歸納起來主要有以下幾個方面。2.計量器具的誤差計量器具的誤差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4.基準(zhǔn)件誤差基準(zhǔn)件誤差詳見詳見 P68-693. 丈

45、量誤差的來源丈量誤差的來源(1) 方法誤差：方法誤差： 丈量原理和方法本身存在缺陷和偏向丈量原理和方法本身存在缺陷和偏向近似：近似：假設(shè)：假設(shè)：實際上成立、實踐中不成立實際上成立、實踐中不成立如：誤差要素互不相關(guān)如：誤差要素互不相關(guān)(2) 器具誤差：器具誤差： 丈量儀器、設(shè)備、安裝導(dǎo)致的丈量誤差丈量儀器、設(shè)備、安裝導(dǎo)致的丈量誤差機械：零件資料性能變化、配合間隙變化、傳動比變化、蠕變、空程機械：零件資料性能變化、配合間隙變化、傳動比變化、蠕變、空程電路：電源動搖、元件老化、漂移、電氣噪聲電路：電源動搖、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丈量環(huán)境、條件引起的

46、丈量誤差丈量環(huán)境、條件引起的丈量誤差空氣溫度、濕度，大氣壓力，振動，電磁場干擾，氣流擾動等空氣溫度、濕度，大氣壓力，振動，電磁場干擾，氣流擾動等運用誤差：運用誤差：實際分析與實踐情況差別實際分析與實踐情況差別(如：非線性比較小時可以近似為線性如：非線性比較小時可以近似為線性)方法：方法：丈量方法存在錯誤或缺乏丈量方法存在錯誤或缺乏如：采樣頻率低等如：采樣頻率低等讀數(shù)誤差、違規(guī)操作讀數(shù)誤差、違規(guī)操作丈量基準(zhǔn)錯誤丈量基準(zhǔn)錯誤環(huán)境誤差：環(huán)境誤差：(4)基準(zhǔn)件誤差：表達丈量單位的基準(zhǔn)量的誤差基準(zhǔn)件誤差：表達丈量單位的基準(zhǔn)量的誤差P68 例題例題3-14 4、誤差分類、誤差分類按掌握程度：知誤差、未知誤

47、差按掌握程度：知誤差、未知誤差按特性規(guī)律：系統(tǒng)誤差、隨機誤差、粗大誤差按特性規(guī)律：系統(tǒng)誤差、隨機誤差、粗大誤差按變化速度：靜態(tài)誤差、動態(tài)誤差按變化速度：靜態(tài)誤差、動態(tài)誤差 系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差System errorSystem 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)：有規(guī)律，可再現(xiàn)，可以預(yù)測緣由：原理誤差、方法誤差、環(huán)境誤差、運用誤差緣由：原理誤差、方法誤差、環(huán)境誤差、運用誤差處置：實際分析、實驗驗證處置：實際分析、實驗驗證 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)誤差在反復(fù)性條件下，對同一被丈量進展無限多次丈在反復(fù)性條件下，對同一被丈量

48、進展無限多次丈量所得結(jié)果的平均值與被丈量的商定真值之差。量所得結(jié)果的平均值與被丈量的商定真值之差。 概念概念定值系統(tǒng)誤差：在一樣條件下，多次丈量同一定值系統(tǒng)誤差：在一樣條件下，多次丈量同一量值時，該誤差的絕對值和符號堅持不變。量值時，該誤差的絕對值和符號堅持不變。變值系統(tǒng)誤差：在條件改動時，丈量誤差按某變值系統(tǒng)誤差：在條件改動時，丈量誤差按某一確定規(guī)律變化的誤差。一確定規(guī)律變化的誤差。 度盤偏心引起示值度盤偏心引起示值誤差等。誤差等。用天平計量物體質(zhì)用天平計量物體質(zhì)量時，砝碼的質(zhì)量量時，砝碼的質(zhì)量偏向偏向用千分表讀數(shù)時，用千分表讀數(shù)時，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

49、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 在實踐估計丈量器具示值的系統(tǒng)誤差時，經(jīng)常用適當(dāng)次數(shù)的反復(fù)丈量的算術(shù)平均值減去商定真值來表示，又稱其為丈量器具的偏移或偏畸。 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)生緣由，采取一定的技術(shù)措施，設(shè)法消除或減??；也可以在一樣條件下對知商定真值的規(guī)范器具進展多次反復(fù)丈量的方法，設(shè)法找出其系統(tǒng)誤差的規(guī)律后，對丈量結(jié)果進展修正。 隨機誤差隨機誤差Random errorRandom error-因不確定性要素因不確定性要素而隨機發(fā)生而隨機發(fā)生性質(zhì)：偶爾性不明確、無規(guī)律性質(zhì)：偶爾性不明確、無規(guī)律緣由：安裝誤差、環(huán)境誤差、運用誤差緣由

50、：安裝誤差、環(huán)境誤差、運用誤差處置：概率和統(tǒng)計分析、計算處置處置：概率和統(tǒng)計分析、計算處置 極限誤差極限誤差測得值與在反復(fù)性條件下對同一被丈量進展無限測得值與在反復(fù)性條件下對同一被丈量進展無限多次丈量結(jié)果的平均值之差剩余誤差。又稱多次丈量結(jié)果的平均值之差剩余誤差。又稱為偶爾誤差。為偶爾誤差。 雖然一次丈量的隨機誤差沒有規(guī)律，不可預(yù)定，也不能用實驗的方法加以消除。但是，經(jīng)過大量的反復(fù)丈量可以發(fā)現(xiàn)，它是遵照某種統(tǒng)計規(guī)律的。因此，可以用概率統(tǒng)計的方法處置含有隨機誤差的數(shù)據(jù)，對隨機誤差的總體大小及分布做出估計，并采取適當(dāng)措施減小隨機誤差對丈量結(jié)果的影響。隨機誤差：絕對值和符號以不可預(yù)定的方式變化隨機誤

51、差：絕對值和符號以不可預(yù)定的方式變化著的丈量誤差。著的丈量誤差。概念概念 粗大誤差粗大誤差A(yù)bnormal errorAbnormal error性質(zhì)：偶爾出現(xiàn)，誤差很大，異常數(shù)據(jù)，與有用數(shù)據(jù)混在一同性質(zhì)：偶爾出現(xiàn)，誤差很大，異常數(shù)據(jù)，與有用數(shù)據(jù)混在一同緣由：安裝誤差、運用誤差緣由：安裝誤差、運用誤差處置：判別、剔除處置：判別、剔除 ( (分別分別 / /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 或偶爾誤差或偶爾誤差 - 丈量結(jié)果失去意義丈量結(jié)果失去意義由檢測系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)發(fā)生異常和缺點等引起由檢測系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)發(fā)生異常和缺點等引起指明顯超出統(tǒng)計規(guī)律預(yù)期值的誤差。又稱為忽

52、指明顯超出統(tǒng)計規(guī)律預(yù)期值的誤差。又稱為忽略誤差、過失誤差或簡稱粗差。略誤差、過失誤差或簡稱粗差。 由于該誤差很大，明顯歪曲了丈量結(jié)果。故應(yīng)按照一定的準(zhǔn)那么進展判別，將含有粗大誤差的丈量數(shù)據(jù)稱為壞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 規(guī)范差規(guī)范差真值真值 均值均值 某次測得值某次測得值 奇特值奇特值 f x ( )_33+5 5、關(guān)于丈量準(zhǔn)確度精度的質(zhì)量描畫、關(guān)于丈量準(zhǔn)確度精度的質(zhì)量描畫不同場所不同場所 - - 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- - 半厘米；發(fā)動機活塞直徑半厘米；發(fā)動機活塞直徑

53、 - - 微米級微米級精度高精度高 - - 系統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)復(fù)雜 - - 造價高造價高定性概念：精度定性概念：精度丈量結(jié)果與真值的吻合程度丈量結(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：表征丈量結(jié)果接近真值的程度正確度：表征丈量結(jié)果接近真值的程度 精細度：反映丈量結(jié)果的分散程度針對反復(fù)丈量而言精細度：反映丈量結(jié)果的分散程度針對反復(fù)丈量而言-反映隨機誤差的大小反映隨機誤差的大小 準(zhǔn)確度：表征丈量結(jié)果與真值之間的一致程度準(zhǔn)確度：表征丈量結(jié)果與真值之間的一致程度- - 系統(tǒng)誤差和隨機誤差的綜合反映系統(tǒng)誤差和隨機誤差的綜合反映 準(zhǔn)確度精度在數(shù)值上普通多用相對誤差來表示，準(zhǔn)確度精度在

54、數(shù)值上普通多用相對誤差來表示，但不用百分數(shù)。如某一丈量結(jié)果的相對誤差為但不用百分數(shù)。如某一丈量結(jié)果的相對誤差為0.001%0.001%，那，那么其精度為么其精度為10-510-5。 測測量量精精度度舉舉例例不精細隨機誤差大不精細隨機誤差大 準(zhǔn)確系統(tǒng)誤差小準(zhǔn)確系統(tǒng)誤差小 精細隨機誤差小精細隨機誤差小不準(zhǔn)確系統(tǒng)誤差大不準(zhǔn)確系統(tǒng)誤差大不精細隨機誤差大不精細隨機誤差大不準(zhǔn)確系統(tǒng)誤差大不準(zhǔn)確系統(tǒng)誤差大精細隨機誤差小精細隨機誤差小準(zhǔn)確系統(tǒng)誤差小準(zhǔn)確系統(tǒng)誤差小3 3、粗大誤差的減少方法和剔除準(zhǔn)那么、粗大誤差的減少方法和剔除準(zhǔn)那么4 4、丈量誤差的合成、丈量誤差的合成 3.4.2 3.4.2丈量誤差的特征及數(shù)

55、據(jù)處置與評定丈量誤差的特征及數(shù)據(jù)處置與評定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特點特點: :3 3隨機誤差的評定目的：隨機誤差的評定目的：丈量結(jié)果的處置等精度丈量：丈量結(jié)果的處置等精度丈量：1 1直接丈量誤差的合成直接丈量誤差的合成2 2間接丈量誤差的合成間接丈量誤差的合成 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 與剩余誤差與剩余誤差規(guī)范偏向規(guī)范偏向 與與 規(guī)范不確定度規(guī)范不確定度極限誤差極限誤差x1 1、系統(tǒng)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、隨機誤差的分析處置、隨機誤差的分析處置1

56、1、系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)與消除、系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)與消除 優(yōu)化丈量方法優(yōu)化丈量方法 - - 防止出現(xiàn)系統(tǒng)誤差防止出現(xiàn)系統(tǒng)誤差 - - 防止系統(tǒng)誤差出現(xiàn)的最根本方法防止系統(tǒng)誤差出現(xiàn)的最根本方法 找出規(guī)律找出規(guī)律 - - 確定修正值確定修正值2 2引入修正值進展校正引入修正值進展校正3 3檢測方法上消除或減小檢測方法上消除或減小- - 現(xiàn)有儀器設(shè)備獲得更好的效果提高丈量準(zhǔn)確度現(xiàn)有儀器設(shè)備獲得更好的效果提高丈量準(zhǔn)確度1 1分析系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的緣由分析系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的緣由 - - 已出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差已出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差經(jīng)過實際分析經(jīng)過實際分析/ /專門的實驗研討專門的實驗研討 - - 確定系統(tǒng)誤差的詳細數(shù)值和變化規(guī)律確定

57、系統(tǒng)誤差的詳細數(shù)值和變化規(guī)律- - 確定修正值溫度、濕度、頻率修正等確定修正值溫度、濕度、頻率修正等丈量前丈量前 - - 對能夠產(chǎn)生的誤差要素進展分析，采取相應(yīng)措施對能夠產(chǎn)生的誤差要素進展分析，采取相應(yīng)措施- - 修正表格、修正曲線、修正公式修正表格、修正曲線、修正公式 - - 按規(guī)律校正按規(guī)律校正- - 實踐丈量中，采取有效的丈量方法實踐丈量中，采取有效的丈量方法1 1定值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)：定值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)：預(yù)先檢定法、規(guī)范量值替代法、反向補償法預(yù)先檢定法、規(guī)范量值替代法、反向補償法實驗對比法：改動丈量條件實驗對比法：改動丈量條件2 2變值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)：剩余誤差察看法變值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)：剩

58、余誤差察看法1)1)系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)2)2)系統(tǒng)誤差的消除系統(tǒng)誤差的消除1 1定值系統(tǒng)誤差的消除：定值系統(tǒng)誤差的消除：P76P76誤差根除法誤差根除法誤差修正法誤差修正法抵消法抵消法對稱消除法對稱消除法半周期消除法半周期消除法修正值修正值(correction) (correction) 與誤差絕對值相等、符號相反的值，普通用與誤差絕對值相等、符號相反的值，普通用c c表示。表示。 在丈量儀器中，修正值常以表格、曲線或公式的方式給出。在自動丈量儀器中，可將修正值編成程序存儲在儀器中，儀器輸出的是經(jīng)過修正的丈量結(jié)果。修正結(jié)果correction result是將測得值加上修正值后的丈

59、量結(jié)果，這樣可提高丈量準(zhǔn)確度。 C、隨機誤差的分析處置、隨機誤差的分析處置 - - 統(tǒng)計方法統(tǒng)計方法 隨機誤差不能夠被修正或消除，但可運用概率隨機誤差不能夠被修正或消除，但可運用概率論與數(shù)理統(tǒng)計的方法，估計出隨機誤差的大小和規(guī)論與數(shù)理統(tǒng)計的方法，估計出隨機誤差的大小和規(guī)律，并設(shè)法減小其影響。律，并設(shè)法減小其影響。隨機誤差的分布規(guī)律及其特征隨機誤差的分布規(guī)律及其特征 經(jīng)過對大量的測試實驗數(shù)據(jù)進展統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過對大量的測試實驗數(shù)據(jù)進展統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)，隨機誤差通常服從正態(tài)分布規(guī)律隨機誤差通常服從正態(tài)分布規(guī)律(隨機誤差還存在其隨機誤差還存在其他規(guī)律的分布，如等概率分布、三角分布、反正弦他規(guī)律的分布，如等

60、概率分布、三角分布、反正弦分布等分布等)，其正態(tài)分布曲線如下圖，其正態(tài)分布曲線如下圖(橫坐標(biāo)橫坐標(biāo) 表示隨機表示隨機誤差，縱坐標(biāo)誤差，縱坐標(biāo)y 表示隨機誤差的概率密度表示隨機誤差的概率密度)。 對稱性對稱性 有界性有界性 抵償性抵償性 單峰性單峰性 - - 可正可負可正可負 - - 絕對值相等的正負誤差出現(xiàn)的時機相等絕對值相等的正負誤差出現(xiàn)的時機相等 y() - 曲線對稱于縱軸曲線對稱于縱軸 - - 絕對值不會超越一定的范圍一定的丈量條件下絕對值不會超越一定的范圍一定的丈量條件下絕對值很大的誤差幾乎不出現(xiàn)絕對值很大的誤差幾乎不出現(xiàn) - - 丈量次數(shù)丈量次數(shù) n n 時一樣條件下時一樣條件下全體