第二章長度測量基礎(chǔ)

第二章長度測量基礎(chǔ)第一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一測量的基本要素“測量”是以確定量值為目的的全部操作。測量過程實際上就是一個比較過程，也就是將被測量與標準的單位量進行比較，確定其比值的過程。若被測量為L，計量單位為u，確定的比值為q，則測量可表示為

L=q?u一個完整的測量過程應(yīng)包含被測量、計量單位、測量方法（含測量器具）和測量精度等四個要素。第二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一被測量與測量精度被測量在機械精度的檢測中主要是有關(guān)幾何精度方面的參數(shù)量.測量對象包括長度、角度、幾何形狀、相互位置和表面粗糙度等幾何參數(shù)。測量的精度是指這些幾何參數(shù)的精度。幾何量精度設(shè)計的主要任務(wù)是要使機械產(chǎn)品能夠滿足幾何參數(shù)互換性的要求。本次課主要論述幾何量的基本概念，有關(guān)幾何量精度的基本術(shù)語和定義，長度即線性尺寸精度。簡述角度尺寸精度。第三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一計量單位計量單位（簡稱單位）是以定量表示同種量的量值而約定采用的特定量。我國規(guī)定采用以國際單位制（SI）為基礎(chǔ)的“法定計量單位制”。它是由一組選定的基本單位和由定義公式與比例因數(shù)確定的導(dǎo)出單位所組成的。如“米”、“千克”、“秒”、“安”等為基本單位。機械工程中常用的長度單位有“毫米”、“微米”和“納米”，常用的角度單位是非國際單位制的單位“度”、“分”、“秒”和國際單位制的輔助單位“弧度”、“球面度”。在測量過程中，測量單位必須以物質(zhì)形式來體現(xiàn)，能體現(xiàn)計量單位和標準量的物質(zhì)形式有：光波波長、精密量塊、線紋尺、各種圓分度盤等第四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一測量方法測量方法是根據(jù)一定的測量原理，在實施測量過程中對測量原理的運用及其實際操作。廣義地說，測量方法可以理解為測量原理、測量器具（計量器具）和測量條件（環(huán)境和操作者）的總和。在實施測量過程中，應(yīng)該根據(jù)被測對象的特點（如材料硬度、外形尺寸、生產(chǎn)批量、制造精度、測量目的等）和被測參數(shù)的定義來擬定測量方案、選擇測量器具和規(guī)定測量條件，合理地獲得可靠的測量結(jié)果。第五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一二、尺寸傳遞在國際單位制及我國法定計量單位中，長度的基本單位名稱是“米”，其單位符號為“m”。“米”的定義于18世紀末始于法國，當時規(guī)定“米等于經(jīng)過巴黎的地球子午線的四千萬分之一”。19世紀“米”逐漸成為國際通用的長度單位。1889年在法國巴黎召開了第一屆國際計量大會，從國際計量局訂制的30根米尺中，選出了作為統(tǒng)一國際長度單位量值的一根米尺，把它稱之為“國際米原器”。1983年第17屆國際計量大會又更新了米的定義，規(guī)定：“米”是在真空中在1/299792458s的時間間隔內(nèi)行進路程的長度。。第六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一（一）量塊及其傳遞系統(tǒng)量塊的作用作為長度基準的傳遞媒介生產(chǎn)中被用來檢定和校準測量工具或量儀相對測量時用來調(diào)整量具或量儀的零件。可以直接用于精密測量、精密劃線和精密機床的調(diào)整。量塊的構(gòu)成：用鉻錳鋼等特殊合金鋼或線膨脹系數(shù)小、性質(zhì)穩(wěn)定、耐磨以及不易變形的材料構(gòu)成形狀有長方體和圓柱體第七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一量塊的精度：制造精度分為6級，即00、0、1、2、3和K“級”。檢定精度分為6級，即1、2、3、4、5、6“等”量塊的選用：量塊是定尺寸量具，一個量塊只有一個尺寸。為了滿足一定尺寸范圍的不同要求，量塊可以利用粘合性組合使用。我國成套生產(chǎn)的量塊共有17種套別。每套的塊數(shù)為91、83、46、12、10、8、6、5等。第八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一第九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一第十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一例：從83塊一套的量塊中選取尺寸為67.385mm的量塊組。第十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一第十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一角度的傳遞

第十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一三、測量方法與計量器分類標準量具：以固定形式復(fù)現(xiàn)量值的計量器具極限量具：一種沒有刻度的專用檢驗工具檢驗量具：指量具、量儀和定位元件等組合的一種專用的檢驗工具。第十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一計量量具：固定刻線量具：具有一定刻線，在一定范圍內(nèi)能直接讀出被測量數(shù)值的量具。游標量具：直接移動測頭實現(xiàn)幾何量測量的量具微動螺旋副式量儀：用螺旋方式移動測頭機械式量儀：用機械方法來實現(xiàn)被測量的變換和放大光學(xué)式量儀：用光學(xué)原理來實現(xiàn)被測量的變換和放大氣動式量儀：以壓縮氣體為介質(zhì)，將被測量轉(zhuǎn)換為氣動系統(tǒng)狀態(tài)的變化電動式量儀：將被測量變換為電量，通過對電量的測量來實現(xiàn)幾何量測量的量儀。光電式量儀：利用光學(xué)方法放大或瞄準，通過光電元件再轉(zhuǎn)換為電量進行檢測第十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一測量方法按所測之量是否為要測這量直接測量：直接從計量器具的讀數(shù)裝置上得到欲測之量的數(shù)值或?qū)藴手档钠睢ｉg接測量：測量有關(guān)量，并通過一定的函數(shù)關(guān)系式，求得欲測之量的數(shù)值。按零件上同時測得被測參數(shù)的多少綜合測量：測量零件幾個相關(guān)參數(shù)的綜合效應(yīng)或綜合參數(shù)，從而綜合判斷零件的合格性。單項測量：即單獨地彼此沒有聯(lián)系地測量零件的單項參數(shù)。第十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一按被測工件表面與量儀之間是否有機構(gòu)作用的測量力接觸測量：計量器具測頭與工件被測表面直接接觸。非接觸測量：計量器具的敏感元件與被測工件表面不直接接觸。按技術(shù)測量在機械制造工藝過程中所起的作用被動測量：零件加工完成后進行的測量。主動測量：零件加工過程中進行的測量。第十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一按被測工件在測量時所處狀態(tài)分類：靜態(tài)測量：測量時被測零件表面與計量器具測頭處于靜止狀態(tài)。動態(tài)測量：測量時被測零件表面與計量器具處于相對運動狀態(tài)，或測量過程是模擬零件在工件或加工時的運動狀態(tài)，它能反映生產(chǎn)過程中被測參數(shù)的變化過程。按測量中測量因素是否變化分類：等精度測量：在測量過程中，決定測量精度的全部因素或條件不變。不等精度測量：在測量過程中，決定測量精度的全部因素或條件可能完全改變或部分改變。第十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一按測量結(jié)果的讀數(shù)值不同分類：絕對測量：測量時從計量器具上直接得到被測參數(shù)的整個量值。相對測量：在計量器具的讀數(shù)裝置上讀得的是被測之量對于標準量的偏差值。第十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一四、常用術(shù)語標尺間距：標尺分度值：測量范圍靈敏度穩(wěn)定度鑒別力閾分辨力可靠性測量力量具的標稱值計量器具的示值量具的示值誤差計量儀器的示值誤差不確定度允許誤差第二十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一七、測量誤差和數(shù)據(jù)處理1、測量誤差的基本概念測量誤差即測得值減去被測之量的直值所得的代數(shù)差。極限誤差：所定義的測量誤差為絕對誤差。而絕對誤差與被測之量的真值之比，稱為相對誤差。絕對誤差和相對誤差都可用來判斷計量器具的精確度。第二十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一2、誤差的分類系統(tǒng)誤差：在相同條件下，多次測量同一量值時，誤差的絕對值與符號保持恒定，或在條件改變時，按某一確定規(guī)律變化的誤差。常值系統(tǒng)誤差：在相同測量條件下，多次測量同一量值時，其大小和方向均不變的誤差。變值系統(tǒng)誤差：在相同測量條件下，多次測量同一量值時，其大小和方向按一定規(guī)律變化的誤差。隨機誤差：在相同條件下，多次測量同一量值時，誤差的絕對值與符號均不定。粗大誤差：超出在規(guī)定條件下預(yù)計的誤差。第二十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一精度：

精密度形容隨機誤差的影響。

正確度形容系統(tǒng)誤差的影響。

準確度形容系統(tǒng)誤差與隨機誤差的綜合影響。第二十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一3、隨機誤差隨機誤差的四個特點：對稱性，單峰性，有界性和抵償性。第二十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一隨機誤差的評定指標數(shù)學(xué)公式標準偏差:第二十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一隨機誤差的評定指標算術(shù)平均值：殘余誤差：第二十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一誤差落在區(qū)間之內(nèi)，其概率為隨機誤差的極值：由殘余誤差求標準偏差的估算值第二十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一對隨機誤差的處理：計算測量列算術(shù)平均值計算測量列中任一測得值的標準偏差（估算值）計算測量列算術(shù)平均值的標準偏差的估算值。確定測量結(jié)果第二十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一4、系統(tǒng)誤差定值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)與消除不能從系列測得值的處理中揭示，只能通過另外的實驗對比方法去發(fā)現(xiàn)。變值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)與消除:有可能從系列測得值的處理和分析觀察中提示。第二十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一誤差修正法誤差抵償法誤差分離法第三十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一5、粗大誤差3σ準則第三十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一6、函數(shù)誤差（間接測量的數(shù)據(jù)處理）間接測量就是根據(jù)測得的弦長l和弓高h按它們與軸直徑D的函數(shù)關(guān)系算出被測軸的直徑。從誤差的角度來說，就是研究當弦長和弓高有誤差時，如何估算函數(shù)D的誤差。第三十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一第三十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一第三十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一求算術(shù)平均值的標準偏差算術(shù)平均值：由于是等精度測量：第三十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一若尺寸

求直徑D的測量誤差和測量極限誤差解：第三十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一用弦高法測量圓柱體的直徑，直接測量的尺寸為H和S，設(shè)測量的尺寸H=10mm，ΔH=0.01mm，δlimH=±3.5μm,S=40mm;ΔS=0.02mm,δlims=±4μm，求直徑D的測量結(jié)果。解（1）確定間接測量的函數(shù)關(guān)系計算直徑D。（2）計算系統(tǒng)誤差ΔD

第三十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一（3）計算直徑的極限測量誤差：（4）測量結(jié)果：第三十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一三個量塊的實際尺寸和測量不確定度分別為試計算這三個量塊組合后的尺寸和測量不確定度。解：第三十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一例：測量小軸直徑。設(shè)系統(tǒng)誤差已消除，得到一系列等精度測得值：25.0360,25.0365,25.0362,25.0364,25.0367,25.0363,25.0366,25.0363,25.0366,25.0364（單位：mm），求小軸直徑。第四十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一第四十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一第四十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期一P229，8題方案1：L=L1+