精密量测学-第二章 测量技术基础

第二章测 量 技 术 基 础

教学内容 1. 概述--测量的概念及基本要素;

2.量值传递系统；3. 测量方法和测量器具的选择；

4. 测量误差及数据处理。学习要求 1.了解测量的概念及量值传递系统； 2.了解测量方法,掌握如何选择测量器具； 3.能进行测量误差的分析及数据处理。2

2.1 概述

测量的任务：确定物理量的数量特征。 几个术语： 检验： 判断被测物理量是否合格的过程，不一定要得 到其具体数值。 测量：以确定量值为目的的全部操作过程。 测试：具有试验研究性质的测量。

测量

概念：以确定量值为目的的全部操作过程。即将被测 量与具有计量单位的标准量进行比较，从而确定二者 比值的实验认知过程。被测量值 计量单位

L/E= q L=q E 测量四要素：1)被测对象 — 如长度、角度、形位公差等。 2)计量单位 — 如长度单位m、mm等。 3)测量方法 — 指测量器具、测量原理、测量条件等。 4)测量精度 — 测量结果与真值的接近程度。4

2. 2 量值传递1.基本计量单位的定义和计量基准 如米：“米是在光在真空中1/299792458s的时间间隔内 所经过的距离”。 2.量值传递系统 长度量值传递系统 角度量值传递系统

一. 量块 1.量块的构成量块的用途如何呢？理想量块

40

上、下测量面：极为光滑、平整 具有粘合性.

工作长度 标称长度

L

材料：线膨胀系数小、性质稳定、耐磨以及不易变形

相等

.6

标称长度≤5.5mm,其值印在上测量面的左侧平面上；

标称长度>5.5mm,其值印在上测量面上。

2.量块的用途(1)作为长度尺寸标准的实物载体，将国家的长度 基准按照一定的规范逐级传递到机械产品制造环节， 实现量值统一。 (2)作为标准长度标定量仪，检定量仪的示值误差。 (3)相对测量时调整仪器零位，用测量器具比较量 块与被测尺寸的差值。

(4)也可直接用于精密测量、精密划线和精密机床 的调整。

3.量块的精度(①分级) 按制造精度分6级，即00、0、k、 1、2、3级。 等级依次降低假设代表 制造精度

-0+

3

2

1

k

0

00

L

L

L

按级使用以 标称长度L 为工作长度

La

L中含制造误差：L-La8

量块的精度( ②分等)

量块按其检定精度分为五等：即1、2、3、4、5等. 精度依次降低。按等使用以La为 工作长度 La--检定后给出的量块中心长度实际值。 La:含测量误差，不含制造误差.

L

量块按“等”使用以标称长度L为工作长度； 按“级”使用以实测中心长La为工作长度.量块按“等”使用测量精度比按“级”使用要高9

La

4.量块的组合使用 量块具有研合性，故可在一定范围内将不同尺寸 的量块组合成所需的工作尺

寸。83块量块尺寸表 尺寸系列 0.5 1 间隔 /mm — — 块数 1 1

例：组合尺寸89.765mm89.765 -)1.005 88.76 -)1.26 87.5 -)7.5 80 注意： 1.应尽量减少量块 数量，一般不超过 5块，以减少组合 误差； 2.从所需尺寸的最 后一位数开始选取 量块，每选一块应 至少减去最后一位 尾数。10

1.0051.01~1.49 1.5 ~1.9

2.0 ~9.5 10 ~100

— 0.01 0.1 0.5 10

1 49 5 16 10

2.3 计量器具和测量方法 一.计量器具的分类计量器具是测量仪器和测量工具的总称。 1.标准量具：以固定形式复现量值的计量器具。 2.通用量具：可测量某一范围内的任一尺寸，并能获得具体数值. 3.专用量具：测量某种特定参数的计量器具。 5 20 量块(单值量具) 千分尺(螺旋副式量仪，多值量具) 9

带表游标卡尺

百分表 11

立式光学计

万能工具显微镜12

通用计量器具

光滑塞规

光滑环规

专用计量器具13

二.计量器具的基本度量指标 度量指标：是选择和使用计量器具、研究和判断测 量方法正确性的依据，是表征计量器具的性能和功 能的指标。 基本指标主要有： 1.刻线间距 2.分度值(或分辨率) 3.示值范围 4.测量范围 5.灵敏度

1.刻线间距(c):测量器具标尺或刻度盘上两相邻刻 线中心线间的距离。 2.分度值(i):测量器具的标尺上，相邻两刻线所代 表的量值之差。 分辨率：计量器具所能显示的最末一位数所代表的量 值。 3.示值范围 ：由测量器具所显 示或指示的最低值到最高值 的范围 4.测量范围：在允许不确定度 内，测量器具所能测量的被 测量值的下限值至上限值的 范围。15

5.灵敏度(s):计量器具反映被测几何量微小变化 的能力。测量器具示 值变化量 被测参 数的变 化量

S=Δ x/Δ L=K 当量仪刻度均匀时： S=K=c/i

放大比

三.测量方法的分类 通常按获得测量结果的方式分类。 1、按实测几何量是否为被测几何量分类： ⑴直接测量 被测几何量的量值直接由计量器具读出。 ⑵间接测量 被测几何量的量值由实测几何量的量值按一定的函 数关系式求得。da间接测量

“弦高法”测大尺寸 圆柱体直径 直接 测量 D=L2/4H +H 先测L和H,再代入式求D。17

用千分尺测量

2、按读数值是否为被测量的量值分类 ⑴绝对测量 从计量器具上直接读到被测几何量的量值。 ⑵相对测量 在计量器具上读到的是被测量相对于标准量的偏差值。 3、按被测件表面与测量器具测头是否有机械接触分类 ⑴接触测量 测量器具的测头与零件被测表面接触后有机械作用力的 测量。 ⑵非接触测量 测量器具的感应元件与被测零件表面不直接接触，因而 不存在机械作用的测量力。18

4、按零件上同时被测参数的多少

分类 ⑴单项测量 单独地、彼此没有联系地测量零件的单项参数。 ⑵综合测量 检测零件几个相关参数的综合效应或综合参数，从而综 合判断零件的合格性。 5、按测量中测量因素是否变化分类 ⑴等精度测量 在测量过程中，决定测量精度的全部因素或条件不变。 ⑵不等精度测量 在测量过程中，决定测量精度的全部因素或条件可能完 全改变或部分改变。 此外，还有主动测量、被动测量，静态测量、动态测量。 19