第9章 各種物理量的測試計量(中)

1、第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中）9.1 幾何量計量幾何量計量9.2 溫度計量溫度計量 9.3 力學(xué)計量力學(xué)計量 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 9.1 幾何量計量幾何量計量9.1.1 幾何量計量技術(shù)的發(fā)展概況 幾何量計量技術(shù)的發(fā)展，源遠(yuǎn)流長，是最先形成的計量科學(xué)領(lǐng)域的一個部分。現(xiàn)代幾何量計量技術(shù)發(fā)展很快，與過去相比，無論計量標(biāo)準(zhǔn)器、工作用計量器具或測量方法都有很大的進(jìn)展， 甚至是根本性的變化。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 1

2、量具和量儀早期的機(jī)械加工件的形狀較為簡單,其精度要求也不高,那時所采用的測量器具是以線紋竹木尺或鋼直尺為代表性的計量器具,其分度值最小只能達(dá)到0.5 mm。隨著加工件形狀的逐漸復(fù)雜化及其精度的提高,這種低精度線紋尺就不能適應(yīng)測量要求了。到19世紀(jì)初出現(xiàn)了游標(biāo)卡尺,用游標(biāo)卡尺估讀主尺刻線的小數(shù)部分,使分度值減小到0.1 mm,進(jìn)而減小到0.05 mm,乃至0.02 mm。1867年出現(xiàn)了基于螺旋微動原理的千分尺,其分度值達(dá)到0.01 mm。為了校對器具,以求量值統(tǒng)一,1895年出現(xiàn)了量塊。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 量塊的出現(xiàn),大大促進(jìn)了各種以比較測量為基礎(chǔ)

3、的量具和量儀的發(fā)展。20世紀(jì)初,生產(chǎn)出了分度值為0.01 mm的百分表,分度值為0.001 mm的千分表和測微表。到20世紀(jì)30年代出現(xiàn)了0.2 m的扭簧表和扭簧比較儀。隨即又研制和生產(chǎn)出了各種不同類型的光學(xué)機(jī)械式儀器,如讀數(shù)顯微鏡、工具顯微鏡、投影儀、光學(xué)計、測長機(jī)等等。20世紀(jì)60年代末、70年代初研制出了電動量儀,如電動測微儀、電動輪廓儀、三坐標(biāo)測量機(jī)等。而20世紀(jì)80年代以光、機(jī)、電及計算機(jī)結(jié)合為特征的測量儀器的出現(xiàn)、推廣和應(yīng)用則使幾何量計量發(fā)展到了一個完全嶄新的階段。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 2米基準(zhǔn) 1889年米制公約國際計量大會上,通過了用

4、鉑銥合金米尺上兩條刻線間的距離作為 1 m 的定義值,這根米尺被稱為國際米原器。國際米原器作為長度單位的實物基準(zhǔn),一直沿用了71年,它的相對精度為千萬分之一左右,即1 m的測量精度為0.1 m左右。到了20世紀(jì)中葉，這個精度顯得不夠用了,不僅影響了自然科學(xué)的發(fā)展,也不能滿足機(jī)械制造,特別是精密機(jī)械制造等行業(yè)的要求。1960年國際計量大會通過了“米等于86Kr原子在2P10和5d6能級間躍遷所對應(yīng)的輻射真空波長的1 650 763.73倍的長度”的定義,同時,廢除了1889年確定的以米原器為依據(jù)的米定義。根據(jù)這個定義,1 m的精度為十億分之四。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測

5、試計量（中） 這意味著在長度為5 cm的固定物質(zhì)內(nèi)不差一個原子的距離,或在1000 km的長度測量中不差4 mm。顯然,以原子輻射的單色波長為依據(jù)的新的米定義比實物原器米定義要優(yōu)越得多。因為,原子輻射的波長是物質(zhì)本身的一種屬性,是自然現(xiàn)象,能保證量值的高度穩(wěn)定; 另外,自然界中的氪原子是取之不盡、用之不竭的,任何地方都可以實現(xiàn)米定義,不必像實物基準(zhǔn)那樣擔(dān)心被損壞。1960年,單色性好,相干能力強(qiáng),能量高度集中和方向性好的激光問世。1969年以后,利用激光得到的真空光速值為299 792 458 m/s,這一數(shù)值的準(zhǔn)確性比過去提高了100倍。1983年10月20日,在法國巴黎舉行的第十七屆國際計

6、量大會上,正式通過了米的新定義: 米是光在真空中,在1/299 792 458 s的時間間隔內(nèi)通過的距離的長度。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 將真空中的光速作為一個固定不變的基本物理常數(shù),使長度測量可通過時間或頻率測量導(dǎo)出,從而使長度單位和時間單位結(jié)合了起來。第十七屆國際計量大會閉幕的當(dāng)天,國際計量委員會就召開了會議,通過了推行新的米定義的實施方案，并推薦了5條激光輻射作為波長標(biāo)準(zhǔn)。它們都是以真空光速c=299 792 458 m/s為出發(fā)點(diǎn),用直接頻率測量或間接頻率測量方法測出譜線的頻率f,再按f=c這個公式導(dǎo)出波長。5條譜線中,由CH4飽和吸收穩(wěn)頻的He

7、-Ne激光輻射譜線的復(fù)現(xiàn)精度最高,其波長為3 392 231 397.0 fm,相對不確定度為1.310-10。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 國際計量委員會同時強(qiáng)調(diào)指出,復(fù)現(xiàn)新的米定義并不排斥已經(jīng)使用的86Kr、198Hg和114Cd譜線,不過它們的不確定度要低得多。例如，86Kr的不確定度為410-9。9.1.2 幾何量計量的基本原則為了保證正確可靠的測量,人們在測量實踐中總結(jié)出了幾何量計量的基本原則,即阿貝原則、封閉原則、最小變形原則、測量鏈最短原則和基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 1.阿貝原則 阿貝原則

8、是幾何量計量中最基本的原則。對于長度量值的測量而言,主要是兩點(diǎn)之間的最短直線距離,或是點(diǎn)、線、面和線或面之間的最短距離。連接兩點(diǎn)的直線或最短距離的線,對于被測量而言稱為被測線; 對于標(biāo)準(zhǔn)量而言稱為測量線。因此,長度測量實質(zhì)上是被測物體上被測線的長度量與測量線上的長度標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較的過程。因此在長度測量時,被測線與測量線的方位必須按一定的測量原則來確定,這個原則就是阿貝原則。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 阿貝原則是由德國科學(xué)家阿貝提出的,所以稱為阿貝原則。該原則指出： 被測線應(yīng)與測量線重合,或者應(yīng)在其延長線上, 或者說被測線與測量線應(yīng)串連布置,因此阿貝原則又稱

9、為串連原則。在一般的計量過程中,應(yīng)盡可能不違背阿貝原則。可以證明,凡是遵守阿貝原則的長度計量所引起的計量誤差皆為二次微小誤差; 而不符合阿貝原則的長度計量所引起的計量誤差則為一次線性誤差,通常稱為阿貝誤差。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 2.封閉原則 圓周分度誤差的測量是角度測量的一個重要內(nèi)容。在圓周分度中,起始刻線（0）與最末刻線（360）總是重合的,即圓周分度是封閉的,這就是圓周分度的封閉特性。圓周分度是通過對整圓360的等分而得來的。圓周分度誤差利用圓周分度具有的封閉特性而求得。圓周分度首尾相接的間隔誤差的總和為零,這是分度誤差的閉合條件。由圓周分度的封

10、閉特性可得測量的封閉原則為: 在測量中,如果能滿足封閉條件,則圓周分度間隔誤差的總和必然為零。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 封閉原則為許多測量,特別是角度測量帶來了方便。例如,在檢定多面棱體時,利用封閉原則,不需要高精度標(biāo)準(zhǔn)即可實現(xiàn)自我檢定。在萬能測齒儀上測量齒輪周節(jié)累積誤差時,利用封閉原則,比絕對測量方便且簡單。3.變形最小原則 在測量中,被測物體和測量儀器部分的零部件由于受重力、熱膨脹及內(nèi)應(yīng)力等影響而變形時,會影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。例如,在接觸式測量中,由測量力產(chǎn)生的接觸變形、大尺寸物體水平安放時的自重產(chǎn)生的彎曲變形、不均勻受熱產(chǎn)生的局部熱變形等都會帶

11、來測量誤差。因此,為使測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠,在測量過程中應(yīng)使各種原因引起的變形為最小,這便是長度測量的變形最小原則。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 4.測量鏈最短原則 在精密測量中,被測量的微小變化不能直接被人眼觀察到,需要借助于測量儀器,將被測量的微小變化變換為可觀察的測量信號才能實現(xiàn)測量。測量系統(tǒng)中提供與輸入量有給定關(guān)系的輸出量的部件稱為測量變換器或計量器具的變換單元。構(gòu)成測量信號從輸入到輸出量通道的一系列單元所組成的完整部件稱為測量鏈。測量信號的每一變換環(huán)節(jié)稱為測量鏈的環(huán)節(jié)。測量鏈各個環(huán)節(jié)不可避免地會引入誤差,測量鏈越長,轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)越多,誤差因素就越多。因此

12、,為了保證一定的測量精度,組成儀器測量鏈環(huán)節(jié)的構(gòu)件數(shù)目應(yīng)最少,即測量鏈應(yīng)最短,這就是測量鏈最短原則。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 5.基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 設(shè)計基準(zhǔn)、加工（工藝）基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)重合,稱為三基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在測量中應(yīng)力求三基準(zhǔn)統(tǒng)一,這樣可以減少測量誤差。9.1.3 幾何量計量標(biāo)準(zhǔn)器 任何物體都有一定的幾何形狀,如直線、平面、曲面、多面棱體、錐體、球體等。表征物體這些幾何形態(tài)的參量可以歸納為普通參量、形位參量和微觀參量及波度等。普通參量有長、寬、高、曲率半徑、直徑、距離和角度; 形位參量有直線度、平面度、圓度、圓柱度、輪廓度、平行度、同軸度、對稱度及跳動

13、等; 微觀參量主要指微觀幾何形狀誤差,即表面粗糙度。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 幾何量計量是指對上述參量進(jìn)行的計量。為保證參量量值的統(tǒng)一,需建立相應(yīng)的量值傳遞系統(tǒng)。從近代幾何量傳遞系統(tǒng)的建立來看,又可將上述參量分為長度、線紋、角度、平面度和粗糙度等五類。因此,幾何量量值傳遞也可分為五個傳遞系統(tǒng),即長度、線紋、角度、平面度、粗糙度等傳遞系統(tǒng)。下面著重介紹各個傳遞系統(tǒng)中的主要標(biāo)準(zhǔn)器。1.長度標(biāo)準(zhǔn)器量塊 量塊又稱為塊規(guī),其橫截面為矩形或圓形,是由兩個相互平行的測量平面之間的距離來確定其工作長度的一種高精度單值量具,是長度量值傳遞系統(tǒng)中作為基礎(chǔ)的基準(zhǔn)器。 第第9

14、章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 圖9.1.1 矩形量塊L第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 量塊的種類很多,有圓柱形的和矩形的,我國制造的量塊皆為矩形長方塊（如圖9.1.1所示）。量塊有鋼制量塊、石英量塊和瑪瑙量塊,最常用的是鋼制量塊。量塊不僅作為長度測量工具使用,而且是保存和傳遞長度單位的基準(zhǔn)器之一,通過它把機(jī)械制造中各種成品和零件的尺寸與國家的以至國際的米定義基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的長度聯(lián)系起來,從而達(dá)到全國乃至全世界長度量值統(tǒng)一,實現(xiàn)互換的目的。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 1） 量塊的基本特性量塊的基本特

15、性包括：(1) 穩(wěn)定性。穩(wěn)定性是指量塊的實際長度隨時間的變化程度。在一定時期內(nèi),量塊長度的變化不應(yīng)超過一定的范圍。它以1 m長的量塊在一年內(nèi)的變化來表示穩(wěn)定性。量塊制造的技術(shù)要求中,對各級量塊的穩(wěn)定性都有具體規(guī)定。比如: 0級1 m量塊的長度年變化量不得超過0.5 m,1級1 m量塊的長度年變化量不得超過1 m等等。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） (2) 耐磨性。量塊在使用中經(jīng)常與其他物體接觸或量塊之間相互研合等都會使測量面磨損,量塊測量面的磨損將降低量塊的尺寸精度,縮短量塊的使用壽命。為了減少量塊的磨損,要求其計量面具有足夠的耐磨性。耐磨性主要取決于原材料和

16、熱處理工藝。常用的原材料為鉻錳鋼、鉻鋼和軸承鋼等。石英的穩(wěn)定性、耐磨性和抗腐蝕性都很好,但是價格較貴,而且加工困難,加之溫度膨脹系數(shù)較?。ㄅc通常的計量對象鋼相比）,因此不宜用于制作工作量塊。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） (3) 研合性。 量塊與量塊或量塊與平晶相互推合或貼合而形成一體的性能,稱為研合性。由于量塊具有良好的研合性,可以用多個量塊組成所需的尺寸,從而將單值量具變成多值量具,擴(kuò)大了量塊的計量范圍 (4) 線膨脹系數(shù)。 在相對測量中,量塊作為標(biāo)準(zhǔn)量與被測工件相比較進(jìn)行測量,一般被測工件由鋼制成,其線膨脹系數(shù)約為(11.353)10-6/,這就要求量

17、塊的線膨脹系數(shù)與之相近,以減少相對測量時因環(huán)境溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度20之差而產(chǎn)生的測量誤差。為此,我國規(guī)定,在溫度為1030范圍內(nèi),鋼質(zhì)量塊的線膨脹系數(shù)應(yīng)為(11.351)10-6/。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 2） 量塊的等與級 根據(jù)量塊測量面的平面度、平行度、表面粗糙度、研合性及中心長度允許偏差等主要技術(shù)指標(biāo),量塊可以分為00,0,1,2,（3）和標(biāo)準(zhǔn)級K六個級別。 根據(jù)量塊測量面的平面度、平行度、表面粗糙度、研合性及中心長度測量的極限誤差等主要技術(shù)指標(biāo),量塊可以分為1,2,3,4,5,6六個等別。 量塊的級表征的是量塊的制造精度,等表征的是量塊的測量精度

18、。量塊之所以分級又分等,是因為量塊的測量精度比量塊的制造精度高得多。利用高精度的測量方法確定量塊的實測尺寸（或尺寸偏差）,使用時加修正量,提高了量塊的測量精度。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 3） 量塊的使用量塊的使用分為以下幾項：(1) 按等使用: 使用量塊的長度實測值,即按量塊的標(biāo)稱值,從檢定證書上查看此量塊的實測值。在精密測量中,按等使用可以提高測量精度。(2) 按級使用: 使用量塊的標(biāo)稱值,只要查看檢定證書上量塊屬于哪一級,把級的允許偏差當(dāng)作不確定度來處理就可以了。由于使用方便,按級使用常用在精度要求不高的測量中。 第第9章章 各種物理量的測試計量（

19、中）各種物理量的測試計量（中） (3) 組合使用: 將幾塊量塊通過研合組合在一起按等或級使用。組合測量時,一般應(yīng)從所需長度的最小位數(shù)起,在備用量塊組（套）中依次進(jìn)行挑選,并使選用的量塊數(shù)最少。組合后按級使用時,量塊的尺寸等于各單塊量塊標(biāo)稱值之和; 組合后按等使用時,量塊長度的偏差為各單塊量塊偏差的代數(shù)和。2.線紋標(biāo)準(zhǔn)器線紋尺 線紋標(biāo)準(zhǔn)中,最常用的是線紋尺。線紋尺是一種具有等分刻度的多值量具,是以尺面上任意兩條刻線或紋印間的垂直距離復(fù)現(xiàn)長度的高精度基準(zhǔn)器和標(biāo)準(zhǔn)器。線紋尺的截面形狀有X型、H型和U型三種（如圖9.1.2所示）。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 圖9.

20、1.2 X型、H型和U型線紋尺 (a) X型； (b) H型； (c) U型第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） （1） 標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺。 標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺分為1等和2等,采用光學(xué)玻璃F6制成,在使用中為了保護(hù)刻線的清晰,附有同樣大小的保護(hù)玻璃。由于1等和2等線紋尺擔(dān)負(fù)著對高精度的測量儀器和精密機(jī)床的量值傳遞,因此對線膨脹系數(shù)、穩(wěn)定性及準(zhǔn)確度都有較高的要求。（2） 標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺。 標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺分為1等、2等和3等。1等和2等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺的橫截面為H型。1等和2等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺推薦使用殷鋼或低炭鋼（鍍鎳或鍍鉻）制造。3等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺主要用來檢定鋼直尺、管尺等低精

21、度的線紋計量器具。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 3.角度標(biāo)準(zhǔn)器正多面棱體、多齒分度臺和角度塊 角度和長度相比有本質(zhì)上的不同,一個整圓所對應(yīng)的圓心角是360,這就是客觀存在的角度自然基準(zhǔn),通過等分圓周可以得到任意大小的角度。角度的標(biāo)準(zhǔn)器有正多面棱體、多齒分度臺和角度塊。1） 正多面棱體多面棱體是一種常用的圓分度標(biāo)準(zhǔn)器,它以棱體圓柱面上各工作面法線所組成的夾角為工作角（如圖9.1.3所示）。各相鄰工作面法線間夾角的名義值相同的多面體,稱為正多面體。在角度計量中,一般只用正多面棱體。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 圖9.1.3

22、 正多面棱體9045135第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 多面棱體結(jié)構(gòu)簡單,使用方便; 使用中不要求與被測件嚴(yán)格同心; 棱體本身具有圓周封閉特性,容易獲得較高的測量精度。 正多面棱體主要用于檢定測角儀、光學(xué)分度頭、低精度的多齒分度臺等儀器的分度誤差。正多面棱體的常用規(guī)格有8、12、24、36和72面,根據(jù)制造精度（偏差大小）和檢定準(zhǔn)確度的高低分為1級正多面棱體和2級正多面棱體。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 2） 多齒分度臺 多齒分度臺是一種端面齒盤,齒形大多為梯形,齒數(shù)有360、720、1440個等。一對齒盤在一定的軸向力

23、作用下達(dá)到緊密嚙合,由于多齒嚙合平均效應(yīng)的特點(diǎn),對齒盤各齒的分度誤差有平均的作用,因而可以達(dá)到高的分度精度。裝有齒盤的分度臺稱為多齒分度臺。多齒分度臺是準(zhǔn)確度較高的角度量值標(biāo)準(zhǔn)器。多齒分度臺根據(jù)最大間隙誤差的大小,通常分為0.2級、0.5級和1級三個級別,各級允許的偏差分別為0.2、0.5和1。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 圖9.1.4 角度塊第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 3） 角度塊角度塊是一種精密的標(biāo)準(zhǔn)角度量具,一般是鋼制的棱形塊（如圖9.1.4所示）,它以相鄰兩個工作面的夾角組成工作角。由于兩工作面存在形狀誤差,因

24、此將兩工作面的中部與交棱相垂直的兩直線的夾角定義為角度塊的工作角。角度塊是游標(biāo)角度規(guī)、光學(xué)角度規(guī)及角度樣板的標(biāo)準(zhǔn)器。通常使用的角度塊有三種： 庫什尼克夫型角度塊、約翰遜型角度塊和NPL型角度塊。庫什尼克夫型角度塊適合于角度規(guī)內(nèi)角的檢定, 我國生產(chǎn)的角度塊都屬于這種類型。這類角度塊在使用中,除了單塊使用外,也可以由多塊進(jìn)行組合使用。為了便于使用,與長度量塊一樣,角度塊也由各種不同工作角的角度塊組合成套。通常使用的成套的角度塊有7塊組、36塊組和94塊組三種規(guī)格。成套的角度塊附有專用的夾持器、銷丁和直角尺等。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 4.平面度標(biāo)準(zhǔn)器平晶

25、平晶既是用來傳遞表面平直度量值的標(biāo)準(zhǔn)器,也是用來直接評定工件平面度的工作計量器具。平晶按形狀分為圓柱形和長方形兩種,按準(zhǔn)確度等級分為標(biāo)準(zhǔn)平晶、1級平晶和2級平晶。5.粗糙度標(biāo)準(zhǔn)器單刻線樣板和多刻線樣板 粗糙度標(biāo)準(zhǔn)器分為單刻線樣板和多刻線樣板。單刻線樣板主要用于檢定干涉顯微鏡示值誤差。多刻線樣板主要用于檢定光切顯微鏡的示值誤差和觸針式電動輪廓儀的示值誤差。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 9.1.4 幾何量量具和計量儀器1.通用量具 1） 游標(biāo)量具 游標(biāo)量具是應(yīng)用游標(biāo)讀數(shù)原理進(jìn)行讀數(shù)的測量器具。游標(biāo)量具有游標(biāo)卡尺、高度游標(biāo)卡尺、深度游標(biāo)卡尺及厚齒游標(biāo)卡尺等。用于

26、測量內(nèi)、外直徑,長度、深度和高度尺寸以及厚齒等。2） 測微量具（螺旋副量具） 測微量具是應(yīng)用螺旋副傳動原理進(jìn)行讀數(shù)的測量器具。其原理是利用精密測微螺桿與螺母配合,將螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動,并利用直線移動量與旋轉(zhuǎn)角之間的正比關(guān)系進(jìn)行讀數(shù)。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 測微量具除最常用的外徑千分尺之外,還有內(nèi)徑千分尺、深度千分尺、公法線千分尺等。加上杠桿齒輪轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)還可以構(gòu)成杠桿千分尺。另外,在不少測量儀器中,也利用這種精密螺旋副作為讀數(shù)裝置,如大、小工具顯微鏡,萬能測長儀工作臺移動的讀數(shù)裝置,雙管顯微鏡中的目鏡讀數(shù)裝置等。為了保證精密螺桿的精度,這類量具

27、的量程只有25 mm。3） 表類量具 表類量具借助于杠桿、齒輪、齒條等傳動放大機(jī)構(gòu),將測桿的微小直線位移轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樀慕俏灰? 最后由刻度盤讀出相應(yīng)的示值。表類量具與儀器相比,有輕、小、簡、廉等特點(diǎn),不需附加電源、光源或氣源等裝置,因而在生產(chǎn)中應(yīng)用很廣。 通常使用的表類量具有百分表、杠桿百分表、內(nèi)徑百分表等。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 4） 角度量具 常用的角度量具有直角尺、方箱、正弦尺和水平儀。 直角尺是檢驗和劃線中常用的量具,在安裝和調(diào)整設(shè)備時,用來檢驗零部件有關(guān)表面的相互垂直度,也用于量具、量儀的檢定工作。直角尺按結(jié)構(gòu)形式可分為圓柱角尺、刀口形角尺、

28、矩形角尺、鑄鐵角尺及寬座角尺等五種。 方箱是一個具有六個工作面的正方體,由鑄鐵或鋼材制成外形。方箱內(nèi)為空腔,其中一面有V型槽。方箱主要用于機(jī)械零件平行度、垂直度的檢驗及劃線。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 正弦尺是利用正弦原理測量工件角度和圓錐度的間接測量的常用量具。它的結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,對小角度的測量可以達(dá)到較高的準(zhǔn)確度。 水平儀是用來測量水平位置或垂直位置的微小角度偏差的一種量具。常用于檢驗和調(diào)整設(shè)備安裝的水平位置和垂直位置,也可以用來測量機(jī)床導(dǎo)軌的直線度、平面度、平行度,以及測量平板、平尺的平面度等。5） 平直量具 常用的平直量具有平板、樣板直尺和平

29、尺。 平板在量具檢定、精密測試及劃線中作為基準(zhǔn)定位面或輔助工具。平板有鋼制平板和巖石平板兩種。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 樣板直尺是以光隙法檢定精密平面的直線度及平面度的量具,也可以用光隙法與量塊比較測量零件的尺寸。樣板直尺分刀口直尺、三棱直尺及四棱直尺三類。 平尺是用來測量工件的直線度和平面度的量具,一般與水平儀結(jié)合使用。平尺按結(jié)構(gòu)可分為矩形平尺、工型平尺及橋型平尺三類。2.專用量具 量規(guī)是一種沒有刻度的專用檢驗工具。用量規(guī)檢驗零件時,只能判斷零件是否合格,而不能給出具體的數(shù)值。量規(guī)的結(jié)構(gòu)簡單,使用方便可靠,檢驗效率高,因此在機(jī)械制造中得到廣泛的應(yīng)用。

30、第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 通常使用的量規(guī)有檢驗孔、軸的光滑極限量規(guī)、直線尺寸量規(guī)（包括高度規(guī)和深度規(guī)）、形狀位置量規(guī)、鍵槽量規(guī)、花鍵量規(guī)及螺紋量規(guī)等。3.機(jī)械式量儀機(jī)械式量儀主要指用于長度和角度測量的純機(jī)械儀器。這類測量儀器結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)整方便,精度也能滿足部分被測工件或器具的要求,所以至今仍然被廣泛應(yīng)用,如各種機(jī)械式比較儀、測微儀、直角尺檢定儀、水平檢定器等。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 4.光學(xué)式量儀 光學(xué)式量儀是利用光學(xué)原理與機(jī)械原理相結(jié)合設(shè)計的儀器。這類儀器在醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測、航空航海、天文氣象、大地測量、橋

31、梁建筑、機(jī)械加工等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 光學(xué)式量儀按用途可分為長度測量儀、線紋測量儀、角度測量儀、平面度測量儀; 按光學(xué)系統(tǒng)可分為自準(zhǔn)直式、顯微鏡式、光波干涉式和投影式。 自準(zhǔn)直式光學(xué)量儀有目鏡式自準(zhǔn)直儀,光電準(zhǔn)直儀,測微平行光管,立、臥式光學(xué)計。 顯微鏡式光學(xué)量儀有測長機(jī)、測長儀、工具顯微鏡、光學(xué)分度頭、測角儀等。投影式光學(xué)量儀有立、臥式投影儀。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 光波干涉式光學(xué)量儀有接觸式干涉儀、干涉顯微鏡、等厚干涉儀、等傾干涉儀等。5.電動式量儀 電動式量儀是基于電學(xué)原理,將被測參量轉(zhuǎn)換為電信號,再經(jīng)過電子線路放大或運(yùn)算,最后進(jìn)行顯示或打印

32、處理的計量儀器。這類儀器具有使用方便、效率高、適應(yīng)性強(qiáng)等突出特點(diǎn)。 電動式量儀按用途分為電動測微儀、電動輪廓儀、圓度儀、三坐標(biāo)測量機(jī)等; 按傳感器原理可分為電感式、電容式、電壓式、光柵式等; 按電路原理可分為模擬式和數(shù)字式。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 6.氣動式量儀 氣動式量儀是以壓縮空氣為介質(zhì),靠氣動系統(tǒng)狀態(tài)的變化（壓力或流量）實現(xiàn)對被測參量的轉(zhuǎn)換的。氣動式量儀可分為壓力式氣動量儀和流量式氣動量儀兩類。氣動式量儀具有結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、使用維護(hù)方便等特點(diǎn),可實現(xiàn)多參數(shù)、不接觸、遠(yuǎn)距離測量,易于和電測量儀、電子控制系統(tǒng)組合,實現(xiàn)自動化測量。9.1.5 長

33、度尺寸的計量 在幾何量的計量中,長度尺寸是最基本、最重要的參數(shù)。由于長度尺寸處于被測對象之中,而被測對象大小不一、種類繁多,即使同一個被測對象,有時也含有多個被測尺寸,因此長度尺寸的測量方法是多種多樣的。長度尺寸的計量主要包括軸徑、孔徑、大尺寸和微小尺寸的測量。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 1.軸徑的測量 對于軸徑的測量,在大批量生產(chǎn)的車間,為提高檢驗效率,多采用極限量規(guī)（卡規(guī)）來檢驗; 對于單件或小批量生產(chǎn)通常采用游標(biāo)卡尺、外徑千分尺、指示千分尺等測量工具。當(dāng)被測對象精度要求較高時,可選用機(jī)械式比較儀、測長儀、萬能工具顯微鏡等量儀測量。 2.孔徑的測量 孔

34、徑的測量和軸徑的測量相似,但是孔和軸比起來,孔徑的測量更困難,特別是小孔、深孔、盲孔等,難度更大。例如, 對于直徑小于3 mm的深孔,當(dāng)采用接觸式測量儀時,測頭直徑必須比孔徑還要小,這時,測桿的彈性變形會造成很大的測量誤差。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 在大批量生產(chǎn)的車間,多采用極限量規(guī)（塞規(guī)）來檢驗; 對于單件或小批量生產(chǎn),則多采用游標(biāo)卡尺、內(nèi)徑千分尺和內(nèi)徑指示表等量具測量。當(dāng)被測對象精度要求較高時,可選用浮標(biāo)式氣動量儀、臥式光學(xué)計、萬能工具顯微鏡、臥式測長儀、表面反射式測量儀、小孔徑干涉測量儀等量儀測量。3.大尺寸的測量 大尺寸測量一般指500 mm以上

35、的長度測量。在大尺寸的測量過程中,測量方法和測量精度問題顯得更為突出,出現(xiàn)誤差的規(guī)律也和普通尺寸有所不同。影響測量精度的主要誤差通常有溫度誤差、量儀誤差、量具或被測對象因自重引起的變形誤差等。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 其中,溫度誤差的影響最為顯著,因此,在測量中,應(yīng)盡量避免量儀與被測對象的溫度差。大尺寸的測量方法可分為直接測量法和間接測量法,利用大尺寸的內(nèi)、外徑千分尺、卡尺等量具進(jìn)行測量屬于直接測量,采用輔助基準(zhǔn)法、弦高法和經(jīng)緯儀法等進(jìn)行測量屬于間接測量。4.小尺寸的測量 隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,產(chǎn)品的小型化和微型化越來越成為一個重要的分支,因而微

36、小尺寸的測量也越來越多,被測對象也越來越多樣化,精度要求也越來越高。例如集成電路中的氧化層厚度、計算機(jī)中磁頭與磁盤間的微小間隙等。小尺寸的測量方法有激光衍射法和激光能量法等。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 9.1.6 角度和錐度的計量 角度是組成機(jī)械零件的一個重要的幾何參數(shù),角度計量在幾何量計量中有著重要的地位。角度計量將被測角度與標(biāo)準(zhǔn)角度相比較,從而得到被測角度的實際值或偏差值。標(biāo)準(zhǔn)角度可以是儀器的度盤及其細(xì)分度,也可以是標(biāo)準(zhǔn)器件。角度計量方法分為直接測量、間接測量和組合測量,直接測量又可分為絕對測量和相對測量。1.直接測量法 角度的直接測量,實質(zhì)上是用圓周

37、角或其他的標(biāo)準(zhǔn)角度與被測角度相比較,直接讀出被測角的實際值。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 用于直接測量角度的量具和量儀很多,如機(jī)械式的萬能角度尺、光學(xué)象限儀、光學(xué)式或光柵式分度頭、測角儀等,以及某些通用測量儀上的角度測量裝置,如工具顯微鏡上的分度工作臺、分度頭和測角目鏡等都可對被測角度進(jìn)行直接測量。一般角度可以用機(jī)械式角度尺測量,較高精度的角度可用工具顯微鏡、光學(xué)分度頭和測角儀測量。2.間接測量法 角度的間接測量是根據(jù)角度和長度之間存在著一定的函數(shù)關(guān)系,對某些較復(fù)雜工件的角度,用直接測量較困難時,可直接測量若干個長度量,再通過角度與長度之間的函數(shù)關(guān)系將被測角

38、度計算出來。常用的量具有正弦尺、滾柱或鋼球。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 3.小角度的測量 對于小角度,一般是指10以下,幾分甚至幾秒的角度。在對角度的相對測量中,常需要測出被測角度相對于標(biāo)準(zhǔn)角度的微小偏差,實際上該角度的微小偏差便是微小角度的測量,因此,小角度測量是角度測量中很重要的一部分內(nèi)容。實現(xiàn)小角度測量的方法,主要有正弦法、水準(zhǔn)法、反射法等。正弦法測量小角度是在正弦臂為一定長度的情況下,其一端轉(zhuǎn)過的小角度與另一端的位移量成正比,利用測量長度的方法求得小角度值。如正弦尺、小角度發(fā)生器、激光小角度測量儀等都是應(yīng)用正弦法測量小角度的器具。水準(zhǔn)法測量小角度是

39、用水平儀對水平或垂直的被測物實現(xiàn)相對于水平面或垂直面的傾斜角。反射法測量小角度是用光學(xué)自準(zhǔn)直儀（或光電自準(zhǔn)直儀）對具有較高反射率的被測物的測量。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 9.1.7 形狀和位置誤差的計量 形狀和位置誤差是指被測實際要素對其理想要素的變動量。因為形狀和位置誤差不僅與被測要素有關(guān),而且與理想要素的方向和位置有關(guān),因此形狀和位置誤差的計量比較復(fù)雜。形狀和位置誤差包括直線度誤差、平面度誤差、圓度誤差、輪廓度誤差。1.直線度誤差的測量 直線度誤差的測量方法有光隙法、測微儀法、平晶基準(zhǔn)法和光束基準(zhǔn)法。光隙法是用刀口尺作為理想直線測量直線度誤差的一種方

40、法,這種方法通常用于對尺寸較小的磨削或研磨表面進(jìn)行測量。測微儀法通常以平板、導(dǎo)軌或平尺作為測量基準(zhǔn),理想直線由直尺、平臺或?qū)к壍刃纬伞５诘?章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 在測量高精度光亮表面的直線度誤差時,可采用平晶基準(zhǔn)法,它是直接測量法中精度最高的一種方法。光束基準(zhǔn)法是以一幾何光束作為測量基準(zhǔn)進(jìn)行直線度誤差測量的一種基準(zhǔn)方法。采用這種方法時,使用的儀器一般有兩種,準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡和激光準(zhǔn)直儀,在精度要求較高時,可用激光準(zhǔn)直儀測量。2.平面度誤差的測量 平面度誤差是指被測表面對其理想表面的變動量。平面度誤差的測量可分為直接測量法和間接測量法。直接測量法多用于尺寸較小的平

41、面或尺寸較大但精度要求不高的平面,間接測量法適合于精度要求較高的大平面的平面度誤差測量。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 對于尺寸較小,精度要求較高的被測表面可采用平晶基準(zhǔn)法進(jìn)行測量。這種方法以高精度光學(xué)平晶的工作面作為基準(zhǔn)平面,使其與被測表面直接接觸,根據(jù)平晶上觀察到的干涉條紋的彎曲程度或條紋數(shù)目可以評定被測表面的平面度誤差。光平面基準(zhǔn)法是用由光束旋轉(zhuǎn)形成的光平面作為測量基準(zhǔn)面來測量平面度誤差的一種方法,常用的儀器有經(jīng)緯儀、平面掃描儀等光學(xué)儀器。平晶基準(zhǔn)法和光平面基準(zhǔn)法都屬于直接測量法。 常用的間接測量法有水平面基準(zhǔn)法和對角線法。水平面基準(zhǔn)法用水平儀類儀器進(jìn)

42、行測量,其測量基準(zhǔn)平面為通過被測表面上的某給定點(diǎn)且與水平面平行的幾何平面。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 用對角線法測量平面度誤差時,不存在基準(zhǔn)平面,而是以準(zhǔn)直光束為基準(zhǔn)直線,以此來測量一些截面上的直線度誤差,然后根據(jù)不同截面上各測點(diǎn)之間的關(guān)系,把相對于各自基準(zhǔn)直線的直線度誤差值轉(zhuǎn)換成相對于一個基準(zhǔn)平面的平面度誤差值。這種方法常用的儀器為自準(zhǔn)直儀類儀器。 3.圓度誤差的測量 圓度誤差是實際圓輪廓度對理想圓的變動量。測量圓度誤差時常使用的方法有比較檢驗法、特征參數(shù)測量法和坐標(biāo)測量法等。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 比較檢驗法

43、是把被測圓輪廓直接與標(biāo)準(zhǔn)圓（如標(biāo)準(zhǔn)圓圖形、標(biāo)準(zhǔn)半球、標(biāo)準(zhǔn)圓盤、鋼珠等）進(jìn)行比較。常用的方法有投影儀法和測微儀比較法。投影儀法適用于被測工件比較小且邊緣較規(guī)整的情況,在測量大型工件的圓度誤差時,可采用測微儀比較法。特征參數(shù)測量法是在理論上假定被測圓輪廓具有某種正弦波動性,但實際上,被測表面狀況是很復(fù)雜的,因此基于這種假定所測得的圓度誤差值是一種近似值。但是由于這種測量方法簡單、方便,尤其是對某些大尺寸的工件,更顯示出其優(yōu)越性,因此在精度要求不太高的情況下,這種方法被廣泛應(yīng)用。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 極坐標(biāo)測量法又稱半徑測量法,是通過被測橫截面的實際輪廓

44、與某點(diǎn)繞軸心回轉(zhuǎn)時所形成的測量基準(zhǔn)圓沿半徑方向進(jìn)行比較來反映被測工件圓度誤差的一種方法。測量時,被測圓輪廓中心與儀器的回轉(zhuǎn)中心同心,被測圓輪廓相對測量基準(zhǔn)圓在半徑方向的變化量可由傳感器測得。用極坐標(biāo)測量法測量工件的專用儀器是圓度儀,用圓度儀測量圓度誤差,不僅測量精度高,而且測量效率高,還可以獲得被測圓輪廓上的全部誤差成分。在沒有圓度儀且測量精度要求不高的情況下,可利用通用儀器,如光學(xué)分度頭和帶有轉(zhuǎn)臺的儀器進(jìn)行測量。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 4.輪廓度誤差的測量 輪廓度誤差分為線輪廓度誤差和面輪廓度誤差,面輪廓度誤差的測量通常是以線輪廓度誤差的測量為基礎(chǔ)

45、的。常用的線輪廓度誤差的測量方法有樣板檢驗法、投影比較法和坐標(biāo)測量法等。 用作檢驗的標(biāo)準(zhǔn)樣板有間隙式樣板和疊合式樣板。間隙式樣板的工作輪廓外形與被測輪廓外形相反,而疊合式樣板的工作輪廓外形與被測輪廓外形一致。用間隙式樣板測量線輪廓度誤差時,誤差值的大小是用測量樣板的輪廓外形與被測輪廓間的縫隙大小來獲得的。用疊合式樣板測量線輪廓度誤差時,要使樣板的工作面緊貼于被測工件上且使兩輪廓同向,取被測輪廓相對樣板輪廓的最大偏離量的兩倍作為線輪廓度的誤差值。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 對于工件尺寸較小且邊緣整齊的輪廓,可采用投影比較法測量,其測量方法與用投影法測量圓度誤

46、差的方法相同。測量時,用預(yù)先繪制好的極限輪廓圖與被測輪廓的放大影像進(jìn)行比較,被測輪廓影像位于極限輪廓之內(nèi)時,為合格。 坐標(biāo)測量法有極坐標(biāo)測量法和直角坐標(biāo)測量法。對于平面回轉(zhuǎn)類工件的線輪廓度誤差,理想輪廓通常可用極坐標(biāo)的形式表示,可采用極坐標(biāo)測量法。直角坐標(biāo)測量法不僅可用來測量各種回轉(zhuǎn)類工件的線輪廓度誤差,而且可用來測量其他類型工件的線輪廓度誤差。這種方法所使用的儀器有各種工具顯微鏡和坐標(biāo)測量機(jī)。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 9.1.8 表面粗糙度的計量 一個實際加工表面通常包含表面形狀誤差、波度和表面粗糙度三種成分。表面粗糙度計量就是要從實際加工表面中測取

47、表面粗糙度,并用適當(dāng)?shù)脑u定參數(shù)進(jìn)行評定。在機(jī)械加工過程中,由于刀痕、切屑分離時的塑性變形、工藝系統(tǒng)中的高頻振動以及刀具與被加工表面的摩擦等原因,致使在被加工表面上留下微觀加工痕跡,使被加工表面產(chǎn)生微小的峰谷,這些微小的峰谷和間距所組成的微觀幾何形狀稱為表面粗糙度,表面粗糙度又稱為微觀幾何形狀誤差。表面粗糙度的計量方法多種多樣,典型的計量方法有標(biāo)準(zhǔn)樣板比較法、光切法、干涉法、針描法、激光反射法等。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） (1) 標(biāo)準(zhǔn)樣板比較法: 是將被測表面與已知其評定參數(shù)值的粗糙度樣板相比較,如被測表面較光滑時,可借助于放大鏡、比較顯微鏡等進(jìn)行比較,

48、以提高檢測精度。比較樣板的選擇應(yīng)使其材料、形狀和加工方法與被測表面盡量相同。這種方法簡便實用,但測量精度較低,只能作為比較檢驗和定性分析,適合于大批量生產(chǎn)中較粗糙表面的檢驗。(2) 光切法: 是采用平面光照明,并利用顯微鏡放大被測表面輪廓來測量表面粗糙度的一種方法,主要適用于測量加工紋路比較規(guī)則且顯著的表面,還可用來觀察木材、塑料和電鍍層的表面。根據(jù)光切原理設(shè)計的儀器稱為光切顯微鏡,又稱雙管顯微鏡。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） (3) 干涉法: 是利用光波干涉原理,把被測表面的微觀輪廓轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的彎曲干涉條紋,并利用顯微鏡的放大作用測量其表面粗糙度的一種方

49、法。根據(jù)干涉法設(shè)計制造的儀器稱為干涉顯微鏡。(4) 針描法: 是一種接觸式測量方法。測量時,儀器的觸針在被測表面上輕輕地劃過,被測表面的微觀起伏將使觸針作垂直方向的位移,其位移量經(jīng)機(jī)械、電子或光學(xué)裝置加以放大,再由計算機(jī)處理顯示出被測表面粗糙度的評定參數(shù)值,或由記錄器繪制出被測表面輪廓的誤差圖形。針描法的典型儀器是輪廓儀。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） (5) 激光反射法: 當(dāng)激光以一定角度照射工件表面時,除了一部分光被吸收以外,大部分被反射和散射,反射光與散射光的強(qiáng)度及其分布與被照射表面的微觀不平度狀況有關(guān)。反射光較為集中,形成光斑,散射光則分布在光斑的周

50、圍形成較弱的光帶。光潔的表面,光斑較強(qiáng)、光帶較弱且寬度較小,粗糙的表面則光斑較弱、光帶較強(qiáng)且寬度較大。 9.1.9 螺紋的計量 為了保證螺紋的幾何精度,必須對螺紋進(jìn)行計量,普通螺紋幾何參數(shù)的計量方法分單項計量與綜合計量。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 螺紋的綜合計量是用光滑極限量規(guī)和螺紋量規(guī)檢驗螺紋在各參數(shù)具有誤差的情況下,能否保證互換性的要求。這種方法只能判斷被測螺紋是否合格,而不能得出螺紋參數(shù)的具體數(shù)值。綜合計量的優(yōu)點(diǎn)是計量效率高,操作簡單,使用方便,適用于大批量生產(chǎn)。單項計量是對螺紋的各種參數(shù)如中徑、螺距、牙型半角等參數(shù)分別進(jìn)行計量,主要用于精密螺紋,如

51、螺紋量規(guī)、測微螺桿及精密絲杠等。在加工過程中,為分析工藝因素對各參數(shù)加工精度的影響,也要進(jìn)行單項計量。單項計量主要用于單件、小批量生產(chǎn)。單項計量螺紋各參數(shù)的計量器具很多,最常用的是工具顯微鏡。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 9.1.10 齒輪的計量 為了保證齒輪傳動質(zhì)量和進(jìn)行齒輪加工精度的工藝分析,需要對齒輪的加工誤差進(jìn)行測量。齒輪誤差的測量方法主要分為單項測量和綜合測量。單項測量是對被測齒輪的單個被測項目分別進(jìn)行測量,用于測量齒輪的單項誤差。綜合測量是在被測齒輪與理想精確的測量齒輪相嚙合的狀態(tài)下進(jìn)行測量,通過測得的數(shù)據(jù)或記錄曲線,就可以綜合判斷被測齒輪的精

52、度是否合格。綜合測量多用于批量生產(chǎn)的齒輪檢驗。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 9.2 溫度計量溫度計量 9.2.1 溫度的概念在取得定量的溫度量值之前的很長歷史時期內(nèi),人類只是憑感覺定性地知道冷暖和一年四季寒暑的變化。日常生活中,人們通常用溫度來表示物體的冷熱程度。這種表示方法是建立在主觀感覺的基礎(chǔ)上的,感覺越熱,溫度越高; 反之,感覺越冷,溫度越低。這種通過觸摸物體來判斷物體溫度的高低只是定性地了解,不能揭示物體的實質(zhì)。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 要精確地、定量地定義溫度,必須與熱平衡狀態(tài)聯(lián)系起來。隨著熱力學(xué)的發(fā)展,

53、溫度才有了科學(xué)的定義。在熱力學(xué)中,熱力學(xué)系統(tǒng)在發(fā)生熱量交換的條件下達(dá)到的平衡態(tài),叫做熱平衡。熱力學(xué)第零定律（溫度存在定律）指出,如果兩個熱力學(xué)系統(tǒng)分別與第三個熱力學(xué)系統(tǒng)處于平衡態(tài),則這兩個熱力學(xué)系統(tǒng)彼此也必定處于熱平衡。從熱力學(xué)第零定律可以推證,互為熱平衡的系統(tǒng)具有一個數(shù)值相等的狀態(tài)函數(shù),這個決定系統(tǒng)熱平衡的狀態(tài)函數(shù),定義為溫度,即溫度是表征熱平衡系統(tǒng)冷熱程度的物理量。一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。實質(zhì)上,溫度反映了物體分子無規(guī)則熱運(yùn)動的劇烈程度,是物體分子運(yùn)動平均動能大小的標(biāo)志,分子運(yùn)動的平均動能越大,分子運(yùn)動越劇烈,物體的溫度越高,在宏觀上即表現(xiàn)為物體越熱。 第第9章章 各種物理量

54、的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 9.2.2 溫標(biāo) 世界上第一支溫度計是1597年由伽利略（G.Galileo）發(fā)明的。最早發(fā)明而且有重要意義的溫度計是1641年意大利的Ferdinand發(fā)明的封口式的玻璃酒精溫度計,它具有溫度計的雛形,但因為當(dāng)時還沒有溫標(biāo),這支溫度計也就由于沒有溫標(biāo)為依據(jù)而被淘汰。 溫標(biāo)是溫度量值的表示法, 只有在確定溫標(biāo)之后,溫度計量才有實際意義。要確定溫標(biāo),首先應(yīng)規(guī)定一系列恒定的溫度作為固定點(diǎn)。通常用純物質(zhì)的三相點(diǎn)、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)和超導(dǎo)轉(zhuǎn)變點(diǎn)等作為溫度計量的固定點(diǎn),并賦予固定點(diǎn)一個確定的溫度。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 然后

55、選擇一個隨溫度變化而呈線性或一定函數(shù)關(guān)系變化的物理參量作為溫度指示的標(biāo)志。這樣,由固定點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)溫度計（測溫物質(zhì)）以及內(nèi)插公式便構(gòu)成了溫標(biāo)的主要內(nèi)容,通常稱為溫標(biāo)的三要素。溫標(biāo)的種類很多,歷史上曾出現(xiàn)過華氏溫標(biāo)、列氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)等經(jīng)驗溫標(biāo),還有以熱力學(xué)理論為基礎(chǔ)的熱力學(xué)溫標(biāo)和便于實測的國際溫標(biāo)。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 1. 華氏溫標(biāo)1714年,德國的華林海特（G.D.Fahrenheit）不僅制造出了水銀溫度計,而且第一次提出了自己的溫標(biāo),后來被人們稱為華氏溫標(biāo)。起初華林海特是將冰水加鹽的混合液體的溫度作為0,把人體的溫度作為100,以這兩個點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)

56、。后來改為水的冰點(diǎn)為32,水的沸點(diǎn)為212,在兩者中間分180等份,形成了華氏溫標(biāo)。2. 列氏溫標(biāo)1730年法國的列奧繆爾（Reavmur）提出: 將水的冰點(diǎn)作為0R,將水的沸點(diǎn)作為80R，創(chuàng)立了列氏溫標(biāo)。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 3. 攝氏溫標(biāo)1742年瑞典的攝爾薩斯（A.Celsius）提出了攝氏溫標(biāo), 他原來的方案是以水的沸點(diǎn)為0,水的冰點(diǎn)為100。次年法國人克里斯?。–hristian）把兩個溫度倒過來,水的冰點(diǎn)為0,水的沸點(diǎn)為100,兩者之間分100等份,就成了沿用至今的攝氏溫標(biāo)。4. 熱力學(xué)溫標(biāo)1848年,英國的開爾文（L.Kelvin）提出

57、了以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)的熱力學(xué)溫標(biāo),即以熱力學(xué)定律中的卡諾原理作為熱力學(xué)溫標(biāo)的理論依據(jù)。華氏、列氏和攝氏溫標(biāo)都與特定的物質(zhì)有關(guān),熱力學(xué)溫標(biāo)則與特定的物質(zhì)性質(zhì)無關(guān),并以水三相點(diǎn)為基準(zhǔn),因此具有穩(wěn)定性、唯一性、復(fù)現(xiàn)性和客觀性。熱力學(xué)溫度也稱為絕對溫度,單位為開爾文（K）。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 5. 1990年國際溫標(biāo)(ITS-90)1990年國際溫標(biāo)（International Temperture Scale-1990）,簡稱ITS-90, 是從一系列早期國際溫標(biāo)演變而來的,從1990年起代替1968年國際實用溫標(biāo)(IPTS-68)。由熱力學(xué)溫標(biāo)過渡

58、到國際溫標(biāo)主要有兩方面原因： 一是采用氣體溫度計雖然可以高精度地測出熱力學(xué)溫度,但操作非常復(fù)雜,很不實用; 二是氣體溫度計準(zhǔn)確度雖高,但精密度和復(fù)現(xiàn)性卻很差,而標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶溫度計等在準(zhǔn)確度、精密度和復(fù)現(xiàn)性三方面都很優(yōu)越。實質(zhì)上,國際溫標(biāo)就是熱力學(xué)溫標(biāo)。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 1954年第十屆國際計量大會正式?jīng)Q定,以水三相點(diǎn)為273.16 K作為基本定點(diǎn)來定義熱力學(xué)溫度。水三相點(diǎn)是確定熱力學(xué)溫度單位的唯一的定義定點(diǎn),同時它也是ITS-90的定義定點(diǎn)之一。圖9.2.1是實現(xiàn)水三相點(diǎn)的容器示意圖。我國是從1991年7月正式執(zhí)行1990年國際溫

59、標(biāo)(ITS-90)的,這是統(tǒng)一我國溫度量值的法定標(biāo)準(zhǔn),一切溫度計量必須以此為準(zhǔn)。第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 圖9.2.1 水三相點(diǎn)容器示意圖2134561水層；2蒸汽；3容器焊接點(diǎn)；4溫度計泡；5冰；6水第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 各溫標(biāo)間數(shù)值的換算關(guān)系如下:攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的數(shù)值關(guān)系為TK=273.16+tC, tC=TK-273.16 攝氏溫度與華氏溫度的數(shù)值關(guān)系為 攝氏溫度與列氏溫度的數(shù)值關(guān)系為 3259,3259FcCFttttCRRCtttt54,45第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試

60、計量（中） 上面各式中, TK表示熱力學(xué)溫度,單位為K; tC表示攝氏溫度,單位為; tF表示華氏溫度,單位為; tR表示列氏溫度,單位為R。9.2.3 常用溫度計玻璃液體溫度計結(jié)構(gòu)如圖9.2.2所示。貯液泡中貯有測溫介質(zhì)（如水銀、酒精、甲苯等）。毛細(xì)管與貯液泡相溶接,測溫介質(zhì)充滿貯液泡和毛細(xì)管中的一部分。當(dāng)貯液泡的溫度發(fā)生變化時,毛細(xì)管中的液柱彎月面就升高或降低,升或降的數(shù)值與溫度的變化大小有關(guān),從液柱的高低就可以讀出溫度。 第第9章章 各種物理量的測試計量（中）各種物理量的測試計量（中） 圖9.2.2 玻璃液體溫度計結(jié)構(gòu)圖3211貯液泡；2毛細(xì)管；3刻度標(biāo)尺第第9章章 各種物理量的測試計量