第3章 測量技術(shù)基礎(chǔ)

本章要點(diǎn)：1.掌握測量的基本概念。2.掌握計(jì)量器具的重要度量指標(biāo)及量塊的結(jié)構(gòu)、等級、使用方法及在測量中的主要應(yīng)用。3.了解常用長度計(jì)量器具的結(jié)構(gòu)、使用方法與應(yīng)用。4.了解測量誤差的來源和分類，掌握測量數(shù)據(jù)的處理方法。3測量技術(shù)基礎(chǔ)

確定被測對象的量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程。即就是將一個(gè)被測量與一個(gè)作為測量單位的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較的過程。

L=q．E（基本測量方程式

)式中：L—被測量值；

E—測量單位；

Q—比值一、測量的概念

3.1測量的基本概念

測量的四個(gè)基本要素：1.

測量對象：零件的幾何量。

2.

測量單位：國家的法定計(jì)量單位。3.

測量方法：測量器具、測量原理以及檢測條件的綜合。4.測量精度：測量結(jié)果與真值的一致程度

一、長度量值傳遞系統(tǒng)

為了保證工業(yè)生產(chǎn)中長度測量的準(zhǔn)確度，首先要建立統(tǒng)一、可靠的長度基準(zhǔn)。常見的長度基準(zhǔn)：米（m）、毫米（mm）、微米(μm)、納米（nm）3.2長度量值傳遞

國際單位基準(zhǔn)“米”也經(jīng)歷了三個(gè)不同的階段

1）以地球子午線通過巴黎的四千萬之一作為基本的長度單位米，國際米原器。2）采用光波波長作為長度單位基準(zhǔn)

3）米等于光在真空中，在1/299792458秒的時(shí)間間隔內(nèi)的行程長度

二、量塊

量塊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其它材料制成。其形狀有長方體和圓柱體兩種，常用的是長方體。1.量塊的構(gòu)成

長方體的量塊有兩個(gè)平行的測量面，其余為非測量面。測量面極為光滑、平整，其表面粗糙度Ra值達(dá)0.012μm以上，兩測量面之間的距離即為量塊的工作長度（標(biāo)稱長度）。量塊長度：指量塊上測量面的任意一點(diǎn)到與下測量面相研合的輔助體（如平晶）平面間的垂直距離。量塊的尺寸：指量塊測量面上中心點(diǎn)的量塊長度，用符號L來表示，即用量塊的中心長度尺寸代表工作尺寸。量塊的中心長度2.量塊的精度

按制造精度分（5級）：0，1，2，3和K級；量塊按“級”使用時(shí)，以量塊的標(biāo)稱長度作為工作尺寸，測量結(jié)果中包含了量塊的制造誤差，但因測量結(jié)果不需要加修正值，使用較方便；按檢定精度分（6等）：1、2、3、4、5、6等。按“等”使用時(shí)，以量塊檢定書列出的實(shí)測中心長度做工作尺寸，測量結(jié)果中排除了量塊的制造誤差，只包含檢定時(shí)的測量誤差。因測量誤差要小于制造誤差，所以量塊按“等”使用時(shí)測量精度高。3.量塊的組合及使用量塊成套表量塊的組合

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4塊。一、測量器具和測量方法的分類

1、測量器具的分類：量具：以固定形式復(fù)現(xiàn)一給定量的一個(gè)或多個(gè)已知值的一種測量器具。量儀：將被測的量值轉(zhuǎn)換成可直接觀察指示值或等效信息。

3.3測量器具和測量方法按測量器具的用途和特點(diǎn)分：1）基準(zhǔn)量具和量儀:測量中用作基準(zhǔn)的量具。2）極限量規(guī)：沒有刻度的專用檢驗(yàn)工具。3）通用量具和量儀：有刻度并能量出具體數(shù)字值的量具和量儀。4）檢測裝置：量具、量儀和定位元件等構(gòu)成的組合體，是一種專用檢驗(yàn)工具。2、測量方法的分類1）按測量值取得方法不同分：①直接測量：直接測量被測參數(shù)來獲得被測尺寸。②間接測量：測量與被測尺寸有關(guān)的幾何參數(shù)，經(jīng)過計(jì)算獲得被測尺寸。（例右圖圓弧直徑的獲得）2）按量具量儀的讀數(shù)值是否直接表示被測尺寸的數(shù)值可分為：①絕對測量：讀數(shù)值直接表示被測尺寸的大小。②相對測量：讀數(shù)值只表示被測尺寸相對于標(biāo)準(zhǔn)量的偏差。3）按有無機(jī)械測量力可分為：①接觸測量：測量頭與被測零件表面接觸，并有機(jī)械作用的測量力存在。②非接觸測量：測量頭不與被測零件表面接觸。4）按測量參數(shù)指標(biāo)多少可分：①單項(xiàng)測量：對被測零件的每個(gè)參數(shù)分別單獨(dú)測量。②綜合測量：測量反映零件有關(guān)參數(shù)的綜合指標(biāo)。5）按測量在加工過程中所起的作用分：①主動測量：零件在加工過程中進(jìn)行測量，其結(jié)果直接用來控制零件的加工過程，防止廢品的產(chǎn)生。②被動測量：零件加工后進(jìn)行的測量。6）按工件在測量過程中的狀態(tài)分：①動態(tài)測量：測量時(shí)被測表面與測量頭模擬工作狀態(tài)中相對運(yùn)動。②靜態(tài)測量：測量相對靜止。二、測量器具的基本度量指標(biāo)

度量指標(biāo)是合理選擇和使用測量器具的主要指標(biāo)。1、分度值：2．標(biāo)尺間距：3、測量范圍：4、示值范圍：5．靈敏度：6、測量力：7．示值誤差：8、回程誤差：

第四節(jié)常用測量器具的基本結(jié)構(gòu)與

使用方法

（一）游標(biāo)類量具：是利用游標(biāo)讀數(shù)原理制成的一種常用量具，它具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量范圍大等特點(diǎn)。種類：

游標(biāo)卡尺、深度游標(biāo)尺、高度游標(biāo)尺高度游標(biāo)尺(a)電子測頭(b)劃線器深度游標(biāo)尺(a)外形示意圖(b)測量示例深度游標(biāo)尺(a)外形示意圖(b)測量示例電子數(shù)顯卡尺

1-內(nèi)測量爪2-緊固螺釘3-液晶顯示器4-數(shù)據(jù)輸出端口5-深度尺6-尺身7,11-去塵板8-置零按鈕9-米／英制換算按鈕10-外測量爪12-臺階測量面游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺的分度值有：0.1mm,0.05mm,0.02mm三種。主尺1上的49mm被游標(biāo)副尺7分為50份，則分度值為.游標(biāo)卡尺讀數(shù)原理（

二）螺旋測微類量具

利用螺旋副運(yùn)動原理進(jìn)行測量和讀數(shù)的裝置

按用途分有：

外徑千分尺、內(nèi)徑千分尺、深度千分尺。

結(jié)構(gòu)讀數(shù)原理三、機(jī)械量儀利用機(jī)械結(jié)構(gòu)將直線位移經(jīng)傳動放大后，通過讀數(shù)裝置表示出來的一種測量器具。常見的種類：百分表、內(nèi)徑百分表、杠桿百分表、扭簧比較儀機(jī)械比較儀等1、百分表的結(jié)構(gòu)2、百分表的特點(diǎn)和用途：特點(diǎn):傳動比大，結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等。用于:機(jī)械零件的長度尺寸、形狀和位置偏差的絕對測量和相對測量，也能在某些機(jī)床或測量裝置中作定位和指示用。3、百分表的量程：

百分表的分度值為0.01mm表盤上有100條等分刻線。百分表的齒輪傳動系統(tǒng)應(yīng)使測量桿移動1mm，指針回轉(zhuǎn)一圈。其測量范圍一般有:0～3mm、0～5mm、0～10mm，特殊情況下有:0～20mm、0～100mm大量程的表。四、光學(xué)量儀利用光學(xué)原理制成的光學(xué)測量儀，在長度測量中應(yīng)用比較廣泛。立式光學(xué)計(jì)、萬能測長儀等。光學(xué)計(jì)工作原理1、立式光學(xué)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)立式光學(xué)計(jì)2、萬能測長儀：是一種精密量儀，它是利用光學(xué)系統(tǒng)和電氣部分相結(jié)合的長度測量儀器。萬能測長儀五、三坐標(biāo)測量機(jī)1、主要功能：2、分類：（1）按其工作方式分為：點(diǎn)位測量方式和連續(xù)掃描測量方式（2）按測量范圍可分為大型、中型和小型。（3）按其精度可分為兩類：一類是精密型，一般放在有恒溫條件的計(jì)量室，用于生產(chǎn)精密測量，另一類為生產(chǎn)型。3、三坐標(biāo)測量儀的構(gòu)成：（1）主體（2）三坐標(biāo)測量機(jī)的測量系統(tǒng)①測頭的類型：接觸式和非接觸式。②電氣接觸式開關(guān)測頭：電觸開關(guān)式單測頭及測頭座（3）三坐標(biāo)測量機(jī)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和軟件

①通用程序②公差比較程序③輪廓測量程序④自學(xué)習(xí)零件檢測程序的生成程序、統(tǒng)計(jì)計(jì)算程序、計(jì)算機(jī)輔助編程程序等（4）三坐標(biāo)測量機(jī)的測量方式①直接測量方式

②程序測量方式

③自學(xué)習(xí)測量方式

（5）三坐標(biāo)測量機(jī)的應(yīng)用

（①對于在數(shù)控機(jī)床上加工的形狀復(fù)雜的零件，當(dāng)其形狀難于建立數(shù)學(xué)模型時(shí)程序編制困難，常?？梢越柚跍y量機(jī)。②輕型加工③多種幾何量的測量觸頭的定義和校驗(yàn)零件的找正

3.6測量誤差和數(shù)據(jù)處理

一、測量誤差的概念實(shí)際測量結(jié)果和被測量的真值之差。1.絕對誤差：

2.相對誤差：

同一尺寸測量時(shí)，用絕對誤差的大小來判斷測量精度的高低；不同尺寸的測量時(shí)，用相對誤差的大小來判斷測量精度的高低。二、測量誤差的來源

計(jì)量器具誤差：由計(jì)量器具本身的設(shè)計(jì)、制造、裝配和調(diào)整不準(zhǔn)確而引起的誤差。

基準(zhǔn)件誤差：如量塊制造誤差、直尺刻線誤差。

方法誤差：測量方法不完善所產(chǎn)生的誤差。

環(huán)境誤差：測量時(shí)的環(huán)境條件不符合標(biāo)準(zhǔn)條件所引起的誤差。

人員誤差：由測量人員的主觀因素引起的誤差。

三、測量誤差的分類

系統(tǒng)誤差：在同一條件下，多次測量同一幾何量時(shí)，誤差的絕對值和符號均不變，或按一定規(guī)律變化的測量誤差。

隨機(jī)誤差：在相同條件下，多次測量同一量值時(shí)絕對值和符號以不可預(yù)定的方式變化的誤差。粗大誤差：指超出在規(guī)定條件下預(yù)計(jì)的測量誤差,即明顯歪曲了測量結(jié)果的誤差。四、測量精度

精密度：反映測量結(jié)果受隨機(jī)誤差影響的程度。是指在一定條件下，多次