《互換性與測量技術(shù)》第2章測量技術(shù)基礎(chǔ)-臨時分類-全文在線閱讀-文檔投稿賺錢網(wǎng)

互換性與測量技術(shù)第二章測量技術(shù)基礎(chǔ)第二章測量技術(shù)基礎(chǔ)本章要點及學(xué)習(xí)指導(dǎo)

本章主要研究測量過程的四個基本要素和對測量過程中產(chǎn)生的誤差如何進行處理。

通過本章的學(xué)習(xí)，要求讀者理解測量和測量誤差的概念；概括了解長度的尺寸傳遞系統(tǒng)以及量塊分“級”和分“等”的依據(jù)；了解測量器具的分類和主要技術(shù)指標(biāo)；理解并掌握隨機誤差的

特性；掌握測量誤差的處理方法和測量結(jié)果的表示方法。案例導(dǎo)入

如果要求測量某軸的直徑(約為φ30mm)，現(xiàn)有分度值為0.05mm的游標(biāo)卡尺、分度值為0.02mm的游標(biāo)卡尺、分度值為0.01mm的外徑千分尺和分度值為0.005mm的比較儀等幾種計

量器具，選用哪一種量具比較適合？如果選定了計量器具后，測量了五次，測得值分別為φ30.020、φ30.022、φ30.019、φ

30.023、30.021，那么如何確定測量誤差？對測量數(shù)據(jù)如何處理才能得到最接近該直徑真實值的測量結(jié)果？2.1測量技術(shù)基本概念測量的基本要素測量的概念

測量是指為了確定被測幾何量的量值而進行的實驗過程，其實質(zhì)是將被測幾何量與作為計量單位的標(biāo)準(zhǔn)量進行比較，從而獲得兩者之比的過程測量的基本要素測量對象計量單位測量方法測量精度2.1測量技術(shù)基本概念2.1.2長度基準(zhǔn)與尺寸傳遞1.長度基準(zhǔn)為了保證長度測量的精度，首先需要確定一個國際統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的長度基準(zhǔn)。在1983年第17屆國際計量大會上通過了作為長度基準(zhǔn)米的新定義：“米是光在真空中在1/299792458秒的時間間隔內(nèi)所行進的路程”。由于激光穩(wěn)頻技術(shù)的發(fā)展，采用激光波長作為長度基準(zhǔn)具有很好的穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性。我國采用碘吸收穩(wěn)定的0.633微米氦氖激光輻射作為波長標(biāo)準(zhǔn)來復(fù)現(xiàn)“米”定義。2.尺寸傳遞為了能把光波波長的長度基準(zhǔn)應(yīng)用到實踐中，必須建立長度量值傳遞系統(tǒng)，目前在實際應(yīng)用中，主要使用兩種實體基準(zhǔn)：線紋尺和量塊。先將光波波長準(zhǔn)確地傳遞到基準(zhǔn)線紋尺和一等量塊，然后再由它們逐次傳遞到生產(chǎn)中所應(yīng)用的各種計量器具和被測工件上去，長度量值傳遞系統(tǒng)如圖2.1所示。2.1.2

長度基準(zhǔn)與尺寸傳遞1.長度基準(zhǔn)為了保證長度測量的精度，首先需要確定一個國際統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的長度基準(zhǔn)。在1983年第17屆國際計量大會上通過了作為長度基準(zhǔn)米的新定義：“米是光在真空中在1/299792458秒

的時間間隔內(nèi)所行進的路程”。由于激光穩(wěn)頻技術(shù)的發(fā)展，采用激光波長作為長度基準(zhǔn)具有很好的穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性。我國采用碘吸收穩(wěn)定的0.633微米氦氖激光輻射作為波長標(biāo)準(zhǔn)來復(fù)現(xiàn)

“米”定義。2.尺寸傳遞為了能把光波波長的長度基準(zhǔn)應(yīng)用到實踐中，必須建立長度量值傳遞系統(tǒng)，目前在實際應(yīng)用中，主要使用兩種實體基準(zhǔn)：線紋尺和量塊。先將光波波長準(zhǔn)確地傳遞到基準(zhǔn)線紋尺和一等量塊，然后再由它們逐次傳遞到生產(chǎn)中所應(yīng)用的各種計量器具和被測工件上去，長度量值傳遞系統(tǒng)如圖2.1所示。2.1.3

量塊1.量塊的特點、形狀和尺寸2.1.3

量塊2.

量塊的精度為了滿足不同的使用場合，量塊可做成不同的精度等級，國家標(biāo)準(zhǔn)對量塊的精度規(guī)定了若干級和若干等。

(1)

量塊分“級”。國家計量局標(biāo)準(zhǔn)JJG

2056—90《長度計量器具(量塊部分)檢定系統(tǒng)》規(guī)定，將量塊的制造精度分為六級：00、0、K、1、2、3級，其中00級最高，依次降低，

3級最低。量塊分“級”的主要依據(jù)是量塊長度極限偏差和量塊長度變動量的允許值。

(2)量塊分“等”。按JJG

2056—90規(guī)定，將量塊分為六等：1、2、3、4、5、6，其中1等最高，精度依次降低，6等最低。量塊分“等”的主要依據(jù)是量塊中心長度測量的極限偏差和平面平行性允許偏差。2.1.3

量塊3.

量塊的應(yīng)用

量塊具有很好的研合性，研合性是指兩量塊的測量面互相接觸，并在不大的壓力下作一些切向相對滑動，就能夠貼附在一起的性質(zhì)。利用這一性質(zhì)可以在一定范圍內(nèi)，將多個尺寸不同的量塊組合使用。根據(jù)GB6093—1985的規(guī)定，我國生產(chǎn)的成套量塊共有17種套別，每套的塊數(shù)為91、83、46、38、12、10、8、6、5等。部分套別量塊的標(biāo)準(zhǔn)尺寸見表2.1。2.2

計量器具和測量方法計量器具測量方法2.2.1

計量器具計量器具的分類計量器具的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)2.2.2測量方法1.按實測幾何量與被測幾何量的關(guān)系分類直接測量直接測量是指直接從計量器具獲得被測幾何量量值的測量方法。如用游標(biāo)卡尺直接測量圓柱體直徑。間接測量間接測量是指先測量出與被測幾何量有已知函數(shù)關(guān)系的幾何量，然后通過函數(shù)關(guān)系計算出被測幾何量的測量方法。例如，因為條件所限，不能直接測量軸徑時，可用一段繩子先測出周長，再通過關(guān)系式計算出軸徑的尺寸。2.2.2測量方法2.按指示值是否是被測幾何量的量值分類1)絕對測量絕對測量是指能夠從計量器具上直接讀出被測幾何量整個量值的測量方法。如用游標(biāo)卡尺、千分尺測量軸徑，軸徑的大小可以直接讀出。2)

相對測量相對測量是指計量器具指示值僅表示被測幾何量對已知標(biāo)準(zhǔn)量的偏差，而被測幾何量的量值為計量器具指示值與標(biāo)準(zhǔn)量代數(shù)和的測量方法。如用機械比較儀測量軸徑，測量時先用量塊調(diào)整量儀的零位，然后對被測量進行測量，該比較儀指示出的示值為被測軸徑相對于量塊尺寸的偏差。一般來說，相對測量測量精度比絕對測量測量精度高。2.2.2測量方法3.按測量時被測表面與計量器具的測頭之間是否接觸分類1)接觸測量

接觸測量是指計量器具在測量時測頭與零件被測表面直接接觸，即有測量力存在的測量方法。如用游標(biāo)卡尺、千分尺測量工件，用立式光學(xué)比較儀測量軸徑。2)非接觸測量

非接觸測量是指測量時計量器具的測頭與零件被測表面不接觸，即無測量力存在的測量方法。如用光切顯微鏡測量表面粗糙度、用氣動量儀測量孔徑。

對于接觸測量而言，由于有測量力的存在，會引起被測表面和計量器具有關(guān)部分產(chǎn)生彈性變形，從而產(chǎn)生測量誤差，而非接觸測量則無此影響。2.2.2測量方法4.按工件上同時測量的被測幾何量的多少分類1)單項測量

單項測量是指分別測量同一工件上各單項幾何量的測量方法。如分別測量螺紋的螺距、中徑和牙型半角。2)綜合測量

綜合測量是指同時測量工件上幾個相關(guān)幾何量，以判斷工件綜合測量結(jié)果是否合格的測量方法。例如用齒距儀測量齒輪的齒距累積誤差，實際上反映齒輪公法線長度變動和齒圈徑向跳動兩種誤差的綜合結(jié)果。

一般來說，單項測量結(jié)果便于工藝分析，綜合測量適用于只要求判斷合格與否，而不需要得到具體測量值的場合，此外，綜合測量的效率比單項測量高。2.2.2測量方法5.按決定測量結(jié)果的全部因素或條件是否改變分類1)等精度測量

等精度測量是指在測量過程中，決定測量結(jié)果的全部因素或條件都不改變的測量方法。如由同一個人，在計量器具、測量環(huán)

境、測量方法都相同的情況下，對同一個被測對象進行多次測

量，可以認(rèn)為每一個測量結(jié)果的可靠性和精確度都是相等的。

為了簡化對測量結(jié)果的處理，一般情況下大多采用等精度測量。2)不等精度測量

不等精度測量是指在測量過程中，決定測量結(jié)果的全部因素或條件可能完全改變或部分改變的測量方法。如用不同的測量方法，不同的計量器具，在不同的條件下，由不同人員對同一個被測對象進行不同次數(shù)的測量，顯然，其測量結(jié)果的可靠性和精確度各不相等。由于不等精度測量的數(shù)據(jù)處理比較麻煩，因此只用于重要的高精度測量。2.3

測量誤差和數(shù)據(jù)處理2.3.1測量誤差概述2.3.2測量誤差的分類2.3.3測量精度2.3.4等精度測量的數(shù)據(jù)處理2.3.1測量誤差概述1.

測量誤差的概念2.

測量誤差的來源2.3.2測量誤差的分類系統(tǒng)誤差隨機誤差2.3.3測量精度1.

正確度

正確度是指在規(guī)定測量條件下，測量結(jié)果與真值的接近程度。它反映了測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差影響的程度，系統(tǒng)誤差小，則正確度高。2.

精密度

精密度是指在規(guī)定測量條件下連續(xù)多次測量時，所得各測量結(jié)果彼此之間符合的程度。它反映了測量結(jié)果中隨機誤差的大小。隨機誤差小，則精密度高。3.

精確度

精確度是指聯(lián)系多次測量所得的測得值與真值的接近程度。它反映了測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差與隨機誤差綜合影響的程度，系統(tǒng)誤差和隨機誤差都小，則精確度高。

對于一次具體的測量，精密度高，正確度不一定高，反之亦然；但精確度高時，正確度和精密度必定都高。2.3.4等精度測量的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)誤差的處理發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差的方法消除系統(tǒng)誤差的方法2.3.4等精度測量的數(shù)據(jù)處理2.

隨機誤差的處理在測量過程中隨機誤差的出現(xiàn)是不可避免的，也是無法消除的。為了減小其對測量結(jié)果的影響，可以用概率論和數(shù)理統(tǒng)計方法來估算隨機誤差的大小和分布規(guī)律，并對測量結(jié)果進行處理。2.4光滑工件尺寸的測量2.4.1安全裕度和驗收極限2.4.2計量器具的選擇2.4.3光滑極限量規(guī)2.5本章實訓(xùn)1.實訓(xùn)內(nèi)容

分別使用分度值為0.05mm的游標(biāo)卡尺、分度值為0.02mm的游標(biāo)卡尺、分度值為0.01mm的外徑千分尺和分度值為0.005mm的比較儀等幾種計量器具測量減