第2章-長度測量基礎(chǔ)基礎(chǔ)

互換性與技術(shù)測量

InterchangeabilityandTechnicalMeasurement互換性與技術(shù)測量第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)

2.1測量與檢驗的概念

2.2基準與量值傳遞

2.3計量器具和測量方法

2.4測量誤差及數(shù)據(jù)處理第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測量教學(xué)內(nèi)容光滑工件的檢驗方法，量規(guī)設(shè)計原則，光滑極限量規(guī)的種類、用途、量規(guī)公差帶及尺寸公差帶的配置關(guān)系，量規(guī)工作尺寸的計算，量規(guī)型式及選用。光滑工件尺寸檢驗中有關(guān)誤收、誤廢、安全裕度的基本概念，驗收極限的確定，通用計量器具的選擇。教學(xué)要求重點：零件的檢測方法和數(shù)據(jù)處理的方法。掌握測量技術(shù)的應(yīng)用。第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測量2.1測量與檢驗的概念國家標準GB/T3177—1997《光滑工件尺寸檢驗》GB/T1957—2006《光滑極限量規(guī)技術(shù)條件》GB/T6322—1986《光滑極限量規(guī)型式與尺寸》GB/T6093-2001《幾何量技術(shù)規(guī)范（GPS）長度標準量塊》JJG146—2003《中華人民共和國國家檢定規(guī)程量塊》JJF1001—1998《中華人民共和國國家計量技術(shù)規(guī)范通用計量術(shù)語及定義》互換性與技術(shù)測量第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)2.1.1測量的定義1.測量

所謂的測量是以確定被測對象的量值為目的的一組操作。2.測試

測試是指具有試驗研究性質(zhì)的測量，也可理解為試驗和測量的全過程。3.檢驗

檢驗是判斷被測物理量（參數(shù)）是否合格（在極限范圍內(nèi)）的過程。通常不能測出被測對象的具體數(shù)值，例如用光滑極限量規(guī)檢驗孔和軸，用螺紋量規(guī)檢驗螺紋工件。4.計量

計量是為實現(xiàn)測量單位的統(tǒng)一和量值準確可靠的活動。測量有時也稱計量。第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測量2.1.2測量過程的四要素1.測量對象

在機械制造中，測量對象主要是幾何量，包括長度、角度、表面粗糙度輪廓、形狀和位置誤差以及螺紋、齒輪的幾何參數(shù)等。2.計量單位計量單位是定量表示同種量的大小而約定地定義和采用的特定量。3.測量方法

測量方法是進行測量時所用的，按類別敘述的一組操作邏輯次序。4．測量誤差

測量誤差是指測得量值與被測量的真值之間的差。由于測量過程總不可避免地會出現(xiàn)測量誤差，測量結(jié)果只是在一定范圍內(nèi)近似真值，絕對等于真值是不可能的。測量誤差大說明測量精度低，所以誤差和精度是兩個相對的概念。第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測量在生產(chǎn)和科學(xué)實驗中測量需要標準量，而標準量所體現(xiàn)的量值需要由基準提供，因此，為了保證測量的準確性，就必須建立起統(tǒng)一、可靠的計量單位基準。1.計量基準

計量基準是為了定義、實現(xiàn)、保存和復(fù)現(xiàn)計量單位的一個或多個量值，用作參考的實物量具、測量儀器、參考物質(zhì)和測量系統(tǒng)。2.測量基準可分為長度基準和角度基準兩類。2.2.2量塊量塊的橫截面形狀為矩形，并具有一對相互平行的測量面的實物量具，又稱塊規(guī)。它是保證長度量值統(tǒng)一的一種端面長度標準，用耐磨材料制造。除了作為工作基準之外，量塊還可以用來調(diào)整儀器、機床或直接測量零件。第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測量2.2基準與量值傳遞量塊2.3計量器具和測量方法2.3.1測量儀器的基本技術(shù)性能指標測量儀器的基本技術(shù)性能指標是合理選擇和使用計量器具的重要依據(jù)。依據(jù)國家計量技術(shù)規(guī)范標準JJF1001-1998《通用計量術(shù)語及定義》。1．標尺間距標尺間距是指計量器具沿著標尺長度的同一條線測得的兩相鄰標尺標記之間的距離。2．標尺間隔

標尺間隔也稱為分度值，是指計量器具標尺對應(yīng)兩相鄰標記的兩個值之差。3．分辨率

分辨率是指計量器具所能有效辨別的最小的示值。4．示值范圍

示值范圍是極限示值界限內(nèi)的一組值。第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測量千分尺5．測量范圍

測量范圍是指測量儀器的誤差處在規(guī)定極限內(nèi)的一組被測量的值，也稱為工作范圍。測量范圍的上限值與下限值之差稱為量程。6．靈敏度

靈敏度是指測量儀器響應(yīng)的變化除以對應(yīng)的激勵變化，即量儀對被測量變化的反應(yīng)能力。7．示值誤差示值誤差是指測量儀器的示值與被測幾何量的真值之差。通常示值誤差越小，則測量儀器的精度就越高。8．修正值

修正值用代數(shù)法與未修正測量結(jié)果相加，以補償其系統(tǒng)誤差的值。9．測量結(jié)果的重復(fù)性

測量結(jié)果的重復(fù)性是指在相同的測量條件下，對同一個被測幾何量進行連續(xù)多次測量所得結(jié)果之間的一致性10．測量不確定度

測量不確定度是表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測量2.3.2測量儀器及分類測量儀器（計量器具），是指單獨地或連同輔助設(shè)備一起用以進行測量的器具。1．實物量具

實物量具是指以固定形式復(fù)現(xiàn)或提供給定量的一個或多個已知值的計量器具。該種器具結(jié)構(gòu)往往比較簡單。它可分為單值量具和多值量具兩種。單值量具是指復(fù)現(xiàn)單一量值的量具。多值量具是指能復(fù)現(xiàn)同一物理量一系列不同量值的量具。2．測量傳感器

測量傳感器是指提供與輸入量有確定關(guān)系的輸出量的器件。3．測量系統(tǒng)

測量系統(tǒng)是指組裝起來以進行特定測量的全套測量儀器和其它設(shè)備。第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測量4．顯示式測量儀器

顯示式測量儀器是指能將被測幾何量的量值轉(zhuǎn)換成可直接觀測的指示值(示值)的測量儀器。5．記錄式測量儀器

記錄式測量儀器是指提供示值記錄的測量儀器。6．數(shù)字式測量儀器

數(shù)字式測量儀器是指提供數(shù)字化輸出或顯示的測量儀器。7.測量設(shè)備

測量設(shè)備是指為確定被測幾何量量值所必需的測量儀器、測量標準、參考物質(zhì)和輔助設(shè)備的總稱。第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測量2.3.3測量方法及分類測量方法是指在進行測量時所用的，按類別敘述的一組操作邏輯次序。1.直接測量和間接測量⑴直接測量

直接測量是指被測的量值直接由計量器具讀出。⑵間接測量

間接測量是指欲測量的量值由幾個實測的量值按一定的函數(shù)關(guān)系式運算后獲得的。2．絕對測量和相對測量⑴絕對測量

絕對測量是指計量器具顯示或指示的示值即是被測幾何量的量值。⑵相對測量

相對測量也稱為比較測量，是指計量器具顯示或指示出被測幾何量相對于已知標準量的偏差，測量結(jié)果為已知標準量與該偏差值的代數(shù)和。第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測量3．接觸測量和非接觸測量⑴接觸測量

接觸測量是指測量時計量器具的測頭與被測表面直接接觸。⑵非接觸測量

非接觸測量是指測量時計量器具的測頭不與被測表面接觸。4．單項測量和綜合測量⑴單項測量

單項測量是指分別對工件上的各被測幾何量進行獨立測量。⑵綜合測量

綜合測量是指同時測量零件上幾個相關(guān)參數(shù)的綜合效應(yīng)或綜合指標，以判斷綜合結(jié)果是否合格。第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測量5．被動測量和主動測量⑴被動測量

被動測量是指在零件加工后進行測量。測量結(jié)果只能判斷零件是否合格。⑵主動測量

主動測量是指在零件加工過程中進行測量。其測量結(jié)果可及時顯示加工是否正常，并可以隨時控制加工過程，及時防止廢品的產(chǎn)生，縮短零件生產(chǎn)周期。6．動態(tài)測量和靜態(tài)測量⑴動態(tài)測量

動態(tài)測量是指在測量過程中，被測表面與測頭處于相對運動狀態(tài)。⑵靜態(tài)測量

靜態(tài)測量是指在測量過程中，量值不隨時間變化的測量，即被測表面與測頭處于相對靜止狀態(tài)。第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測量2.4.1測量誤差的基本概念絕對誤差：是測量結(jié)果減去被測量的真值，常稱為測量誤差或誤差。

相對誤差：是測量誤差（取絕對值）除以被測量的真值。

2.4測量誤差及數(shù)據(jù)處理第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測量2.4.2測量誤差的來源：1.測量方法誤差

指測量方法的不完善引起的誤差。2.計量器具的誤差

指計量器具本身所具有的誤差以及各種輔助測量工具、附件等的誤差。⑴原理誤差

⑵制造和調(diào)整誤差

⑶測量力引起的測量誤差

3.測量環(huán)境誤差

指測量時環(huán)境條件不符合標準的測量條件所引起的誤差。4．主觀誤差主觀誤差是指測量人員主觀因素造成的人為差錯，它也會產(chǎn)生測量誤差。第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測量2.4.3測量誤差的分類1.系統(tǒng)誤差

指在相同的條件下，多次測取同一量值時，絕對值和符號均保持不變，或者絕對值和符號按某一規(guī)律變化的測量誤差。前者稱為定值系統(tǒng)誤差，后者稱為變值系統(tǒng)誤差。定值系統(tǒng)誤差，對測量引起的誤差大小是不變的。變值系統(tǒng)誤差，對測量的影響是按一定的規(guī)律變化的。2.隨機誤差

指在相同的條件下，多次測取同一量值時，絕對值和符號以不可確定的方式變化著的測量誤差。主要是由測量過程中一些偶然性因素或不穩(wěn)定因素引起的。3.粗大誤差

指超出在規(guī)定測量條件下預(yù)計的測量誤差。由于測量者粗心大意造成不正確的測量、讀數(shù)、記錄及計算上的錯誤，外界條件的突然變化等原因造成的誤差。第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測量2.4.4測量精度測量精度是指被測幾何量的測得值與其真值的接近程度。1.正確度

反映測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差的影響程度。系統(tǒng)誤差小，則正確度就高。2.精密度

反映測量結(jié)果中隨機誤差的影響程度。隨機誤差小，則精密度就高。3.準確度

反映測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差和隨機誤差的綜合影響程度。如果系統(tǒng)誤差和隨機誤差都小，則準確度就高。第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測量正確度、準確度、精確度2.4.5隨機誤差的特征及其評定1.隨機誤差的處理隨機誤差的特性及分布規(guī)律：服從正態(tài)分布規(guī)律。其正態(tài)分布曲線具有如下四個基本特性。⑴單峰性

絕對值越小的隨機誤差出現(xiàn)的概率越大，反之則越小。⑵對稱性

絕對值相等的正、負隨機誤差出現(xiàn)的概率相等。⑶有界性

在一定測量條件下，隨機誤差的絕對值不會超過一定的界限。⑷抵償性

隨著測量次數(shù)的增加，各次隨機誤差的算術(shù)平均值趨于零。第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測量正態(tài)分布曲線2.4.6各類測量誤差的處理1）發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差的方法系統(tǒng)誤差分為定值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差。⑴實驗對比法指改變產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的條件而進行不同條件下的測量，以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差。⑵殘差觀察法指根據(jù)測量列的各個殘差大小和符號的變化規(guī)律，直接由殘差數(shù)據(jù)或殘差曲線圖形來判斷有無系統(tǒng)誤差。這種方法主要適用于發(fā)現(xiàn)大小和符號按一定規(guī)律變化的變值系統(tǒng)誤差。第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測量2）消除系統(tǒng)誤差的方法⑴從產(chǎn)生誤差根源上消除系統(tǒng)誤差⑵用修正法消除系統(tǒng)誤差這種方法是預(yù)先將計量器具的系統(tǒng)誤差檢定或計算出來，作出誤差表或誤差曲線，然后取與系統(tǒng)誤差數(shù)值相同而符號相反的值作為修正值，將測得值加上相應(yīng)的修正值，即可得到不包含系統(tǒng)誤差的測量結(jié)果。⑶用抵消法消除定值系統(tǒng)誤差這種方法要求在對稱位置上分別測量一次，以使這兩次測量中測得的數(shù)據(jù)出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差大小相等，符號相反，取這兩次測量中數(shù)據(jù)的平均值作為測得值，即可消除定值系統(tǒng)誤差。⑷用半周期法消除周期性系統(tǒng)誤差對周期性系統(tǒng)誤差，可以每相隔半個周期進行一次測量，以相鄰兩次測量的數(shù)據(jù)的平均值作為一個測得值，即可有效消除周期性系統(tǒng)誤差。第2章技術(shù)測量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測量3．測量列中粗大誤差的處理⑴3σ準則（萊以特準則）當測量列服從正態(tài)分布時，殘余誤差落在±3σ外的概率僅有0.27％，即測量列中超出±3σ的殘差概率非常小。因此，當測量列中出現(xiàn)絕對值大于3σ的殘差時，即：

︱vj︱＞3σ

如果該式成立，則認為該殘差對應(yīng)的測得值含有粗大誤差，應(yīng)予以剔除。⑵羅曼諾夫斯基準則（t檢驗準則）應(yīng)用于測量次數(shù)較少的情況下，當對某量進行多次等精度測量后，獲得系列測量值，首先將其中的一個測得值Lj作為可疑值剔除，然后計算剔除了Lj后的測量列的平均值和標準差。

︱vj︱＞Kσ

如果該式成立，則認為剔除的測得值Lj含有粗大誤差，剔除也是正確的，否則認為Lj