互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)（第3版） 課件第3章-測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)

第3章測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)第1節(jié)概述第2節(jié)測(cè)量器具與測(cè)量方法分類及常用術(shù)語(yǔ)第3節(jié)測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理

第4節(jié)測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因及測(cè)量的基本原則

第1節(jié)概述計(jì)量單位測(cè)量值被測(cè)量值就是將被測(cè)的量與具有確定計(jì)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，從而確定被測(cè)量的量值的操作過(guò)程。1.技術(shù)測(cè)量概念(1)檢驗(yàn)(2)測(cè)量以確定量值為目的的一組操作

指判斷被測(cè)量是否在規(guī)定范圍內(nèi)的過(guò)程，它不要求得到被測(cè)量的具體數(shù)值。Measurement(3)測(cè)試是具有試驗(yàn)性質(zhì)的測(cè)量。

它具有探索性、研究性和試驗(yàn)性的特點(diǎn)，是測(cè)量和計(jì)量的前期工作。當(dāng)測(cè)量方法、測(cè)量條件及測(cè)量設(shè)備都成熟時(shí)就可轉(zhuǎn)化為測(cè)量或計(jì)量。

(4)計(jì)量與計(jì)量學(xué)

計(jì)量是實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準(zhǔn)確可靠的活動(dòng)。

計(jì)量學(xué)是關(guān)于測(cè)量的科學(xué)。

計(jì)量學(xué)研究測(cè)量、保證量值統(tǒng)一和準(zhǔn)確；

是基礎(chǔ)科學(xué)，也是應(yīng)用科學(xué)、先導(dǎo)科學(xué)。Metrology計(jì)量的分類：科學(xué)計(jì)量、工程計(jì)量、法制計(jì)量計(jì)量的特點(diǎn)：準(zhǔn)確性、一致性、溯源性、法制性Traceability

通過(guò)一條具有規(guī)定不確定度的不間斷的比較鏈，使測(cè)量結(jié)果或測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的值能夠與規(guī)定的參考標(biāo)準(zhǔn)，通常是與國(guó)家測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)系起來(lái)的特性。計(jì)量是為實(shí)現(xiàn)量值傳遞或溯源而對(duì)測(cè)量?jī)x器、標(biāo)準(zhǔn)器具的測(cè)量；在實(shí)際工作中表現(xiàn)為檢定、校準(zhǔn)、比對(duì)及（對(duì)測(cè)量?jī)x器）測(cè)試等。唯有計(jì)量部門從事的測(cè)量才能稱為“計(jì)量”，因其從事的測(cè)量是“實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準(zhǔn)確可靠的活動(dòng)”，并為各專業(yè)的測(cè)量活動(dòng)提供了實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準(zhǔn)確可靠的保證。Metrology(5)計(jì)量檢定

指查明和確認(rèn)計(jì)量器具是否符合法定要求的程序，它包括檢查、加標(biāo)記和出具檢定證書。

計(jì)量檢定具有法制性，其對(duì)象是法制管理范圍內(nèi)的計(jì)量器具。計(jì)量檢定是進(jìn)行量值傳遞（或量值溯源）保證量值統(tǒng)一和準(zhǔn)確可靠的重要措施。2.測(cè)量過(guò)程測(cè)量對(duì)象:計(jì)量單位：在幾何量測(cè)量中，被測(cè)對(duì)象是指長(zhǎng)度、角度、表面粗糙度、形狀與位置誤差等。測(cè)量方法：用以度量同類量值的標(biāo)準(zhǔn)量。我國(guó)規(guī)定的法定計(jì)量單位中，長(zhǎng)度單位為米（m)，角度單位為弧度（rad)以及

度(°)、分(′)、秒(〞)指測(cè)量原理、測(cè)量器具和測(cè)量條件的總和。測(cè)量精度：指測(cè)量結(jié)果與真值一致的程度。3.尺寸傳遞(1)長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)量值傳遞是“將國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的計(jì)量值，通過(guò)檢定（或其它方法）傳遞給下一等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（器具），并依次逐級(jí)傳遞到工作計(jì)量器具上，以保證被測(cè)對(duì)象的量值準(zhǔn)確一致的方式”。兩個(gè)平行的系統(tǒng)：端面量具（量塊）刻線量具（線紋尺）（應(yīng)用較廣）（2）量塊（GaugeBlock）量塊又稱塊規(guī)。可作長(zhǎng)度基準(zhǔn)，是檢定和校準(zhǔn)測(cè)量工具或量?jī)x，還可用于精密測(cè)量。1）量塊長(zhǎng)度（LengthofaGaugeBlock）l2）量塊中心長(zhǎng)度（CentralLengthofaGaugeBlock）lC3）量塊標(biāo)稱長(zhǎng)度（NominalLengthofaGaugeBlock)ln4）量塊長(zhǎng)度變動(dòng)量（VariationinLengthofaGaugeBlock）V5）研合性(Wringing)GB/T6093－2001:

量塊按準(zhǔn)確度級(jí)別分為

0級(jí)、1級(jí)、2級(jí)和3級(jí)

0級(jí)準(zhǔn)確度最高，3級(jí)最低標(biāo)稱長(zhǎng)度ln／mmK級(jí)0級(jí)1級(jí)2級(jí)3級(jí)±tetv±tetv±tetv±tetv±tetv最大允許值/μmln≤1010＜ln≤2525＜ln≤5050＜ln≤7575＜ln

≤1000.200.300.400.500.600.050.050.060.060.070.120.140.200.250.300.100.100.100.120.120.200.300.400.500.600.160.160.180.180.200.450.600.801.001.200.300.300.300.350.351.001.201.602.002.500.500.500.550.550.60標(biāo)稱長(zhǎng)度的極限偏差te;長(zhǎng)度變動(dòng)量最大允許值tv

JJG146－2003:

以量塊長(zhǎng)度的測(cè)量不確定度，將其分為1等～5等標(biāo)稱長(zhǎng)度ln

／mm1等2等3等4等5等測(cè)量不確定度長(zhǎng)度變動(dòng)量測(cè)量不確定度長(zhǎng)度變動(dòng)量測(cè)量不確定度長(zhǎng)度變動(dòng)量測(cè)量不確定度長(zhǎng)度變動(dòng)量測(cè)量不確定度長(zhǎng)度變動(dòng)量最大允許值／μmln≤1010＜ln≤2525＜ln≤5050＜ln≤7575＜ln≤1000.0220.0250.0300.0350.0400.050.050.060.060.070.060.070.080.090.100.100.100.100.120.120.110.120.150.180.200.160.160.180.180.200.220.250.300.350.400.300.300.300.350.350.60.60.80.91.00.500.500.550.550.60tvK級(jí)0級(jí)1級(jí)2級(jí)3級(jí)

為了減少量塊的組合誤差，應(yīng)盡量減少量塊的組合塊數(shù)，一般不超過(guò)4塊。36.742－1.002…………①

35.74－1.24

…………②

34.5－4.5

…………③

30.0

…………④要求：從91塊一套的量塊中選取尺寸為36.742mm的量塊組

從所需組合尺寸的最后一位數(shù)開始，每選一塊至少應(yīng)減去所需尺寸的一位尾數(shù)。第2節(jié)測(cè)量器具與測(cè)量方法的分類及常用術(shù)語(yǔ)

1.測(cè)量器具的分類

（1）標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量器具指測(cè)量時(shí)體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)量的測(cè)量器具。如：量塊、直角尺、各種曲線樣板和標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)等。

（2）通用測(cè)量器具通用性強(qiáng)，可測(cè)量某一范圍內(nèi)的任一尺寸(或其它幾何量)，并能獲得具體讀數(shù)值的測(cè)量器具。

如：固定刻線量具；游標(biāo)量具；螺旋副式量?jī)x；機(jī)械式量?jī)x；光學(xué)式量?jī)x；氣動(dòng)式量?jī)x；電動(dòng)式量?jī)x；光電式量?jī)x（3）專用測(cè)量器具

指專門用來(lái)測(cè)量某種特定參數(shù)的測(cè)量器具。

如：圓度儀、漸開線檢查儀、絲杠檢查儀、極限量規(guī)等。

（4）檢驗(yàn)夾具

指與量具、量?jī)x和定位元件等組合的一種專用的檢驗(yàn)工具。配合各種比較儀，能檢驗(yàn)更多更復(fù)雜的參數(shù)。

2.測(cè)量方法的分類（1）直接測(cè)量與間接測(cè)量直接測(cè)量：所測(cè)值就是被測(cè)量游標(biāo)卡尺被測(cè)件間接測(cè)量：測(cè)量有關(guān)量，并通過(guò)一定的函數(shù)關(guān)系，

求得被測(cè)量的數(shù)值。LHR

（2）絕對(duì)測(cè)量與相對(duì)測(cè)量

絕對(duì)測(cè)量：從計(jì)量器具標(biāo)尺上直接讀出被測(cè)量的整個(gè)數(shù)值。

相對(duì)測(cè)量：計(jì)量器具標(biāo)尺上指示的值是被測(cè)量相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)量

的偏差值。

標(biāo)準(zhǔn)值

被測(cè)件調(diào)零偏差值（3）綜合測(cè)量與單項(xiàng)測(cè)量綜合測(cè)量：同時(shí)測(cè)量零件上的幾個(gè)有關(guān)參數(shù)，從而綜合評(píng)定

零件是否合格。單項(xiàng)測(cè)量：分別測(cè)量零件的各個(gè)參數(shù)?！叭?lè)ā睖y(cè)量外螺紋單一中經(jīng)外螺紋的檢驗(yàn)內(nèi)螺紋的檢驗(yàn)（4）接觸測(cè)量與非接觸測(cè)量接觸測(cè)量：儀器的測(cè)量頭與測(cè)量零件表面接觸，并有機(jī)械作用

力存在。被測(cè)表面杠桿測(cè)頭軸線測(cè)量線非接觸測(cè)量：儀器的測(cè)量頭與被測(cè)量零件表面不接觸，沒有機(jī)

械作用力存在。（5）離線測(cè)量與在線測(cè)量離線測(cè)量：零件加工后進(jìn)行的測(cè)量；在線測(cè)量：零件在加工過(guò)程中進(jìn)行的測(cè)量。反饋在位測(cè)量

（6）靜態(tài)測(cè)量與動(dòng)態(tài)測(cè)量靜態(tài)測(cè)量：測(cè)量時(shí)，被測(cè)表面與測(cè)量頭相對(duì)靜止動(dòng)態(tài)測(cè)量：測(cè)量時(shí)，被測(cè)表面與測(cè)量頭有相對(duì)運(yùn)動(dòng)；能反映被測(cè)參數(shù)的變化過(guò)程。3.測(cè)量器具與測(cè)量方法的常用術(shù)語(yǔ)（1）刻度間距(a)：計(jì)量器具刻度標(biāo)尺或度盤上兩相鄰刻線中心線

間的距離。為了便于讀數(shù)，刻度間距一般為1～2.5mm刻度間距+_（2）分度值(i)：計(jì)量器具標(biāo)尺上每刻線間距所代表的量值。一般長(zhǎng)度計(jì)量器具的分度值有0.1、0.01、0.001、0.0005刻度間距刻度值μm_+（3）測(cè)量范圍：在允許的誤差極限內(nèi)，計(jì)量器具所能測(cè)量的工

件大小。

儀器測(cè)量范圍（0～180）mm測(cè)量范圍>工件尺寸（4）示值范圍：測(cè)量器具標(biāo)尺上能顯示的最低值到最高值的范圍。

μm_+

示值范圍示值范圍>工件公差（5）示值誤差(δi)

：計(jì)量器具示值減去被測(cè)量的真值所得的差值。

即δi

=

Li

-Lg（6）修正量(△)：為消除系統(tǒng)誤差，用代數(shù)法加到測(cè)量結(jié)果上的

值?！?-δi

，修正后得Lg

=Li

+△（7）示值變動(dòng)性：在相同的測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多

次測(cè)量時(shí)，所測(cè)值的最大差異。（8）不確定度：由于測(cè)量誤差的存在而對(duì)被測(cè)量值不能肯定的

程度。

測(cè)量不確定度是與測(cè)量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的、表征合理地賦予被測(cè)量值分散性的參數(shù)。主要包含以下三個(gè)含義：

（l）該參數(shù)是一個(gè)分散性參數(shù)，是可以定量表示測(cè)量結(jié)果的指標(biāo)，它可以是標(biāo)準(zhǔn)差的倍數(shù)，也可以是某置信水平下的區(qū)間半寬。A類評(píng)定的分量是依據(jù)一系列測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分布獲得的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差。B類評(píng)定的分量是基于經(jīng)驗(yàn)或其他信息假定的概率分布給出的標(biāo)準(zhǔn)差。

（3）該參數(shù)用于完整表征測(cè)量結(jié)果，應(yīng)包括對(duì)被測(cè)量的最佳估計(jì)和分散性參數(shù)兩部分。分散性部分應(yīng)包含所有的不確定度分量。（2）該參數(shù)一般由若干分量組成，稱為不確定度分量。

不確定度與誤差是兩個(gè)不同的概念，兩者既有區(qū)別又有聯(lián)系。區(qū)別主要是：（1）誤差用于修正測(cè)量結(jié)果，不確定度用于表征被測(cè)量之值的

分散性；（2）誤差為帶有正號(hào)或負(fù)號(hào)的量值，不確定度為無(wú)符號(hào)的參數(shù)；（3）不確定度的大小決定了測(cè)量結(jié)果的使用價(jià)值，而誤差主要

是用于對(duì)誤差源的分析方面。第3節(jié)測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理

1.測(cè)量誤差的基本概念

測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量真值之差稱為測(cè)量誤差。

絕對(duì)誤差：l---測(cè)得結(jié)果；L---真值δ---測(cè)量結(jié)果相對(duì)其真值的偏離程度

相對(duì)誤差：產(chǎn)生測(cè)量誤差的原因：測(cè)量器具、基準(zhǔn)件誤差、測(cè)量方法、調(diào)整誤差、環(huán)境誤差、測(cè)量力誤差及人為誤差等。

系統(tǒng)誤差

(SystematicError)在重復(fù)性條件下對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行無(wú)限多次測(cè)量，所得結(jié)果的平均值與被測(cè)量的真值之差。

定值系統(tǒng)誤差、變值系統(tǒng)誤差；

隨