第2章測量技術基礎

1、第2章 測量技術基礎 第2章 測量技術基礎 一、一、 測量、計量和測量過程基本要素測量、計量和測量過程基本要素二、二、 計量單位和量值傳遞系統(tǒng)計量單位和量值傳遞系統(tǒng)三、三、 測量方法和計量器具測量方法和計量器具四、四、 測量誤差與數(shù)據(jù)處理測量誤差與數(shù)據(jù)處理五、五、 計量器具的選擇計量器具的選擇 第2章 測量技術基礎 -保持量值統(tǒng)一和傳遞為目的的專保持量值統(tǒng)一和傳遞為目的的專 門門。 計量也可獲取被測對象量值，但顯然計量也可獲取被測對象量值，但顯然計量的目的不僅僅是獲得被測對象的量值。計量的目的不僅僅是獲得被測對象的量值。 第2章 測量技術基礎 測量過程四要素測量過程四要素3)3)測量方法測量方

2、法1)1)/ =q=q2)2)4)4)測量精度測量精度 第2章 測量技術基礎 1)1)被測對象被測對象 幾何量幾何量(以及以及的各幾何參的各幾何參數(shù)等數(shù)等)2)2)計量單位計量單位在我國法定計量單位中，在我國法定計量單位中，是米，常用單位有毫米和微米是米，常用單位有毫米和微米為弧度，微弧度及度，分，秒為弧度，微弧度及度，分，秒第2章 測量技術基礎 3)3) 測量方法是指測量時所采用的測量方法是指測量時所采用的和和的綜合的綜合4)4) 測量精度指測得值與被測量真值測量精度指測得值與被測量真值的的第2章 測量技術基礎 1 基本計量單位定義和計量基準基本計量單位定義和計量基準2 量值傳遞系統(tǒng)量值傳遞

3、系統(tǒng)3 量塊量塊第2章 測量技術基礎 1 1 基本計量單位定義和計量基準基本計量單位定義和計量基準 為保證測量的為保證測量的，必須建立起統(tǒng)，必須建立起統(tǒng)一可靠的一可靠的，在我國法定計量單位，在我國法定計量單位制中，長度的基本單位是制中，長度的基本單位是第2章 測量技術基礎 2 量值傳遞系統(tǒng)量值傳遞系統(tǒng) 長度量值傳遞系統(tǒng)長度量值傳遞系統(tǒng) 角度量值傳遞系統(tǒng)角度量值傳遞系統(tǒng) 第2章 測量技術基礎 第2章 測量技術基礎 角角 度度 量量 值值 傳傳 遞遞 系系 統(tǒng)統(tǒng)第2章 測量技術基礎 3 3 量塊量塊量塊的量塊的量塊中心長量塊中心長度的實際值度的實際值L上、下測量面上、下測量面極為光滑、平整，極為光

4、滑、平整，具有粘合性具有粘合性40理想量塊理想量塊實際量塊實際量塊4040.001量塊的量塊的標稱長標稱長度度(=基本長度基本長度) )第2章 測量技術基礎 量塊的精度等級量塊的精度等級 量塊的量塊的: 按按分為分為級級 L按級使用按級使用:以以L為工作尺寸為工作尺寸LLaL中含制造誤差中含制造誤差:L- La第2章 測量技術基礎 量塊的量塊的量塊按檢定時的量塊按檢定時的分為分為: La-檢定后給出的量塊中心長度的實際值檢定后給出的量塊中心長度的實際值. La中不含制造誤差中不含制造誤差.含測量誤差含測量誤差LLa第2章 測量技術基礎 83塊一套量塊的組成如下表：塊一套量塊的組成如下表：尺寸范

5、圍尺寸范圍 (mm） 間隔（間隔（mm) 小計（塊）小計（塊）1.011.49 0.01 49 1.51.9 0.1 5 2.09.5 0.5 16 10 10 1 / 1 0.5 / 1 1.005 / 1 量塊的組合使用量塊的組合使用209.55第2章 測量技術基礎 作為長度尺寸標準的實物載體，將國家的長度基準按照一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。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。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

6、被測尺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。寸的差值。第2章 測量技術基礎 第2章 測量技術基礎 第2章 測量技術基礎 1.1. 按按是否為是否為分類分類 ：指被測幾何量的量值：指被測幾何量的量值由計量器具讀出由計量器具讀出 ：指欲測量的幾何量的：指欲測量的幾何量的量值由實測幾何量的量值按一定的量值由實測幾何量的量值按一定的式運算后獲得式運算后獲得第2章 測量技術基礎 用千分尺測直徑用千分尺測直徑 D直接測量直接測量第2章 測量技術基礎 弓高弦長法測圓弧半徑弓高弦長法測圓弧半徑282hhRb 先測先測b b與與h,h,再代入再代入公式計算公式計算R R的值的值間接測量間接

7、測量第2章 測量技術基礎 1.2.2.按按是否為被測幾何量的是否為被測幾何量的分類分類 1絕對測量：指計量器具顯示的示值即為被測幾何絕對測量：指計量器具顯示的示值即為被測幾何量的量值量的量值. 2相對測量：指計量器具顯示出被測幾何量相對相對測量：指計量器具顯示出被測幾何量相對于已知標準量的偏差，被測幾何量量值為已知標準量于已知標準量的偏差，被測幾何量量值為已知標準量與該偏差的代數(shù)和與該偏差的代數(shù)和第2章 測量技術基礎 1.3. 3. 按測量時按測量時與計量器與計量器具的具的是否接觸分類是否接觸分類 接觸測量：指測量時計量器具的測頭與被測接觸測量：指測量時計量器具的測頭與被測表面接觸，并有機械作

8、用的測量力表面接觸，并有機械作用的測量力 非接觸測量：指測量時計量器具的測頭不非接觸測量：指測量時計量器具的測頭不與被測表面接觸與被測表面接觸 第2章 測量技術基礎 1.4 1.4 單項測量：指分別對工件上的各被測幾何單項測量：指分別對工件上的各被測幾何量進行獨立測量量進行獨立測量 綜合測量：指同時測量工件上幾個相關幾綜合測量：指同時測量工件上幾個相關幾何量的綜合效應，以何量的綜合效應，以判斷綜合結果是否合格判斷綜合結果是否合格第2章 測量技術基礎 第2章 測量技術基礎 第2章 測量技術基礎 千分尺千分尺( (多值量具多值量具) ) da da第2章 測量技術基礎 計量儀器：指能夠將計量儀器：

9、指能夠將成成的的計量器具計量器具第2章 測量技術基礎 計量裝置：指為確定被測幾何量的量值所計量裝置：指為確定被測幾何量的量值所必須的計量器具和輔助設備的總體必須的計量器具和輔助設備的總體第2章 測量技術基礎 被驗零件合格與否而不獲取量被驗零件合格與否而不獲取量 值的過程。值的過程。第2章 測量技術基礎 標尺刻度間距標尺刻度間距a 標尺分度值標尺分度值I 分辨力分辨力4) 標尺示值范圍標尺示值范圍5) 計量器具的測量范計量器具的測量范6) 靈敏度靈敏度第2章 測量技術基礎 第2章 測量技術基礎 第2章 測量技術基礎 6. 6. S=L/X：指：指對對被測被測的的第2章 測量技術基礎 第2章 測量

10、技術基礎 第2章 測量技術基礎 第2章 測量技術基礎 測量器具與被測零件都會因實際溫度偏離標準測量器具與被測零件都會因實際溫度偏離標準溫度和受力（重力和測量力）而產(chǎn)生變形，形成測溫度和受力（重力和測量力）而產(chǎn)生變形，形成測量誤差。量誤差。 在測量過程中，控制測量溫度及其變動、保證在測量過程中，控制測量溫度及其變動、保證測量器具與被測零件有足夠的等溫時間、選用與被測量器具與被測零件有足夠的等溫時間、選用與被測零件線脹系數(shù)相近的測量器具、選用適當?shù)臏y量測零件線脹系數(shù)相近的測量器具、選用適當?shù)臏y量力并保持其穩(wěn)定、選擇適當?shù)闹С悬c等，都是實現(xiàn)力并保持其穩(wěn)定、選擇適當?shù)闹С悬c等，都是實現(xiàn)最小變形原則的有

11、效措施。最小變形原則的有效措施。第2章 測量技術基礎 2 測量列中各類測量誤差的處理測量列中各類測量誤差的處理1 測量誤差的分類測量誤差的分類3 等精度測量列的數(shù)據(jù)處理等精度測量列的數(shù)據(jù)處理第2章 測量技術基礎 測量誤差測量誤差()- 測得值與被測量真值的差異測得值與被測量真值的差異1.1按測量誤差的表達方式分類按測量誤差的表達方式分類1.2按測量誤差的特性規(guī)律分類按測量誤差的特性規(guī)律分類1.3按系統(tǒng)誤差和隨機誤差的影響分類按系統(tǒng)誤差和隨機誤差的影響分類分分類類第2章 測量技術基礎 - 第2章 測量技術基礎 1.21.2按測量誤差的特性規(guī)律分類按測量誤差的特性規(guī)律分類 第2章 測量技術基礎 第

12、2章 測量技術基礎 精密度高精密度高( (隨機誤差小隨機誤差小) )正確度高正確度高( (系統(tǒng)誤差小系統(tǒng)誤差小) )準確度高準確度高( (系統(tǒng)誤差、隨機誤差小系統(tǒng)誤差、隨機誤差小) )準確度低準確度低( (系統(tǒng)誤差、隨機誤差大系統(tǒng)誤差、隨機誤差大) )第2章 測量技術基礎 測量結果測量結果: xe 即即 xe 在在 - +之間之間=?按測量誤差的按測量誤差的特性規(guī)律分類特性規(guī)律分類2.1 系統(tǒng)誤差的處理系統(tǒng)誤差的處理2.2 隨機誤差的處理隨機誤差的處理2.3 粗大誤差的處理粗大誤差的處理第2章 測量技術基礎 2.12.1隨機誤差處理隨機誤差處理n第2章 測量技術基礎 第2章 測量技術基礎 ma

13、x12y 全部隨機誤差的概率之和為全部隨機誤差的概率之和為1, 即即-3 0.135%0 +3y 0.135% -+ , 隨機誤差出現(xiàn)的概率隨機誤差出現(xiàn)的概率: 68.26%, 隨機誤差出現(xiàn)的概率隨機誤差出現(xiàn)的概率: 100% 2, 隨機誤差出現(xiàn)的概率隨機誤差出現(xiàn)的概率: 95.44% 3, 隨機誤差出現(xiàn)的概率隨機誤差出現(xiàn)的概率: 99.73%第2章 測量技術基礎 3 置信概率置信概率: 99.73%（設測量列中系統(tǒng)設測量列中系統(tǒng) 誤差已修正，粗大誤差已剔除）誤差已修正，粗大誤差已剔除）: 即真值有即真值有99.73%的可能性在的可能性在 xi -3 xi +3之間之間 第2章 測量技術基礎

14、測量列單次測量值的標準偏差估算測量列單次測量值的標準偏差估算- 理論式理論式式中式中i - 測量列中各測得值相應的隨機誤差測量列中各測得值相應的隨機誤差; n - 測量次數(shù)測量次數(shù) 211niisn- 估算式估算式(Bessel公式公式 )式中式中 i - 殘余誤差（簡稱殘差）殘余誤差（簡稱殘差）xxii第2章 測量技術基礎 niiv10殘差的代數(shù)和為零殘差的代數(shù)和為零, 即即 -可用來核算可用來核算算術平均及算術平均及殘差的即計算是否準確。殘差的即計算是否準確。（ssn第2章 測量技術基礎 2.2.2.2.系統(tǒng)誤差的處理系統(tǒng)誤差的處理第2章 測量技術基礎 vnvvnn第2章 測量技術基礎 系

15、統(tǒng)誤差的消除系統(tǒng)誤差的消除第2章 測量技術基礎 第2章 測量技術基礎 超出預計，較明顯。超出預計，較明顯。一旦發(fā)現(xiàn)可剔除含一旦發(fā)現(xiàn)可剔除含粗粗 的的測得值測得值 xi ，從，從而消除而消除粗粗.n粗大粗大誤差誤差粗大粗大誤差誤差2.3.粗大誤差的處理粗大誤差的處理 粗大誤差特點粗大誤差特點 粗大誤差的處理粗大誤差的處理第2章 測量技術基礎 粗大誤差的發(fā)現(xiàn)與處理原理粗大誤差的發(fā)現(xiàn)與處理原理第2章 測量技術基礎 第2章 測量技術基礎 第2章 測量技術基礎 例：對某一工件的同一部位進行多次測量，測得值例：對某一工件的同一部位進行多次測量，測得值li列于下表，求測量結果。列于下表，求測量結果。第2章

16、測量技術基礎 序號130.049+0.0010.000001230.047-0.0010.000001330.04800430.046-0.0020.000004530.050+0.0020.000004630.051+0.0030.000005730.043-0.0050.000025830.052+0.0040.000016930.045-0.0030.0000091030.049+0.0010.000001300.48il 0iv 20.00007iv /30.048iLlniivlL2ivil第2章 測量技術基礎 /30.048iLln0iv 210 .0 0 0 0 70 .0 0

17、2 819niisn第2章 測量技術基礎 經(jīng)比較，無粗大誤差。經(jīng)比較，無粗大誤差。第2章 測量技術基礎 0.00280.0008810ssn第2章 測量技術基礎 第2章 測量技術基礎 132111yxxxfffxxxy12,3( ,)yf x x x123222222123()()()yxxxfffssssxxx第2章 測量技術基礎 第2章 測量技術基礎 第2章 測量技術基礎 22*1002.544*20fLLh22100*100115.2544*20*20fLhh 2.5 5( 5.25)48.5DLhffmLh 修正結果：修正結果：1450.0085145.0085D 第2章 測量技術基礎

18、 22222222()()(2.5)0.7( 5.25)0.32.35DLhffsssLh D=145.0085mm 標準不確定度為標準不確定度為2.35微米。微米。第2章 測量技術基礎 第2章 測量技術基礎 1 1 安全裕度和驗收極限安全裕度和驗收極限 孔、軸尺寸采用通用計量器具測量。孔、軸尺寸采用通用計量器具測量。 由于測量誤差的存在，被測尺寸的真值可能大于或由于測量誤差的存在，被測尺寸的真值可能大于或 小于其測小于其測 量結果量結果 如果只根據(jù)測量結果是否超出如果只根據(jù)測量結果是否超出圖圖 樣給定的極限尺寸來判斷其樣給定的極限尺寸來判斷其合格合格 性，有可能會造成性，有可能會造成或或 為

19、此需要根據(jù)被測件的精度高低和相應的極限尺為此需要根據(jù)被測件的精度高低和相應的極限尺 寸，確定其安全裕度（寸，確定其安全裕度（A）和驗收極限。）和驗收極限。 第2章 測量技術基礎 安全裕度安全裕度A 其值按被檢驗工件的公差大小來確定，其值按被檢驗工件的公差大小來確定，一般為工件公差的一般為工件公差的1/10 .測量不確定度的允許值（測量不確定度的允許值（u） 其值是由計量器具的其值是由計量器具的不確定度允許值不確定度允許值u1及測量條件引起的測量不確定度允及測量條件引起的測量不確定度允許值許值u2這兩部分組成。這兩部分組成。第2章 測量技術基礎 （2 2） 驗收極限驗收極限第2章 測量技術基礎

20、驗收極限分類驗收極限分類 內縮方式內縮方式:內縮方式的驗收極限是從規(guī)定的最大和內縮方式的驗收極限是從規(guī)定的最大和 最小極限尺寸分別向工件尺寸帶內縮一個安全裕最小極限尺寸分別向工件尺寸帶內縮一個安全裕 度度A. 令令KS和和Ki分別表示上下驗收極限，分別表示上下驗收極限，Lmax和和Lmin分別表示最大和最小極限尺寸，則分別表示最大和最小極限尺寸，則 Ks = Lmax - AKi = Lmin + A內縮方式內縮方式不內縮方式不內縮方式 不內縮方式：不內縮方式的驗收極限以規(guī)定的最不內縮方式：不內縮方式的驗收極限以規(guī)定的最 大和最小極限尺寸分別作為上下驗大和最小極限尺寸分別作為上下驗 收極限，即取收極限，即取第2章 測量技術基礎 對于遵守包容要求和較高精度公差等級的尺寸，對于遵守包容要求和較高精度公差等級的