精密測量長度尺寸測量.ppt

第二章長度尺寸測量 2 1長度的基標準和量值傳遞 長度計量基準是指以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所能達到的最高準確度 保存和復(fù)現(xiàn)長度單位 米 的整套裝備 長度計量基準是各國之間和一個國家內(nèi)部統(tǒng)一長度單位的基準 也是保證量值準確和實現(xiàn)互換性的基礎(chǔ) 米 是長度計量的基本單位 本節(jié)主要內(nèi)容 長度基準 米 的定義 復(fù)現(xiàn) 歷史沿革長度基準 標準的概念及量值傳遞系統(tǒng) 一 長度的基本單位 米 的定義及其復(fù)現(xiàn) 米定義的歷史演變長度基本單位米定義的建立 經(jīng)歷了一個從自然基準到實物基準 又從實物基準到自然基準 最后發(fā)展為用物理常數(shù)來定義的演變過程 P31 米制的提出與復(fù)現(xiàn) 1790年 法國科學(xué)院受法國國民議會委托 首次提出 米制 概念 它將通過巴黎天文臺的地球子午線長度的四千萬分之一定義為 米 1792 1798年 在西班牙的巴塞羅那和法國的敦刻爾克間進行三角測量 得出通過巴黎天文臺的地球子午線從赤道到地極點的距離 并以它的千萬分之一 相當于地球子午線的四千萬分之一 作為一米的長度 于1799年用鉑金制成橫截面積為25 3 4 05毫米的矩形端面基準米尺 米尺兩端面間的距離即為一米 它保存在法蘭西共和國檔案局 所以稱為 檔案米尺 又稱 阿希夫米尺 復(fù)現(xiàn)誤差0 2 第一次國際米定義 實物 線紋 基準 不確定度1 1 10 7國際基準米尺 米原器 1888年 國際計量局從31根用鉑銥合金制成的尺子中選出與阿希夫米尺長度最接近的第 號米尺作為國際基準 此即 國際基準米尺 其復(fù)現(xiàn)精確度可以達到千萬分之一 定義 1889年 第一屆國際計量大會正式承認并重新把 米 定義為 在0 時 尺的中性面上兩條刻線沿尺軸方向的長度為一米 從此 米 的定義由端面距離轉(zhuǎn)為刻線間距離 1889 表示國際米原器的截面 第二次國際米定義 自然基準 不確定度2 5 10 81960年的第十一屆國際計量大會通過以 氪 86的輻射光波長定義 米 的決定 這個 米 的定義是 1米等于氪 86原子在2P10和5D5能級之間躍遷時 其輻射光在真空中的波長的1650763 73倍 同時宣布廢除1889年確定的米定義和國際基準米尺 這樣 米 在規(guī)定的物理條件下在任何地點都可以復(fù)現(xiàn) 所以也有稱之為自然基準的 第三次國際米定義 最新米定義 基準為基本物理常數(shù) 最新米定義及其復(fù)現(xiàn) 1 定義 1983年10月召開的第17屆國際計量大會 通過了現(xiàn)行的最新米定義是 1m是光在真空中于 1 299792458 s的時間間隔內(nèi)所行進的路程長度 2 復(fù)現(xiàn) 定義的實現(xiàn) 實物化 有三種復(fù)現(xiàn)方法 飛行時間法 根據(jù)式 Ct 精確測出平面電磁波通過路程 的時間間隔t 光速值C給定 從而求得長度值 用于天文 大地等測量工作的復(fù)現(xiàn)方法 真空波長法 用頻率為f的平面電磁波的真空波長來復(fù)現(xiàn)米 這個波長是通過測量平面電磁波的頻率f 然后應(yīng)用關(guān)系式 c f得到的 用真空波長法復(fù)現(xiàn)米 在實際使用中仍可應(yīng)用傳統(tǒng)的光波干涉法 用于實驗室計量測試工作的復(fù)現(xiàn)方法 用于一般測量工作的復(fù)現(xiàn)方法 直接應(yīng)用國際米定義咨詢委會 CCDM 推薦的幾種穩(wěn)頻激光器的頻率值與波長值 要求 按推薦的波長值 使用條件 不確定度使用 新米定義的特點 1 將米的定義與單位的復(fù)現(xiàn)方法這兩者分離 2 新定義不僅廢除了長度計量的實物基準 而且還廢除了單一的長度計量基準 3 新的米定義把真空中光速值C 299792458m s作為一個固定不變的物理常數(shù)確定下來 光速值從此不再是一個物理學(xué)中可測量的量 而作為一個換算常數(shù) 4 在目前條件下 米定義的改變不影響米作為基本單位的地位 這一特點使得目前通用的國際單位制不必作任何改變 二 長度基準 計量基準 有時亦稱最高標準 是在特定領(lǐng)域內(nèi)具有當代最高計量特性的標準 用以定義 實現(xiàn) 保持或復(fù)現(xiàn)量的計量單位 它是計量的最高依據(jù) 長度基準 在長度計量領(lǐng)域具有當代最高計量特性的標準 用以定義 實現(xiàn) 保持或復(fù)現(xiàn)長度基本單位米的標準 長度基準的分類 依基準實體分 端面基準和線紋基準 裝置的構(gòu)成 依精度等級分 國家基準 國家副基準 工作基準國家基準 根據(jù)物理量基本單位的定義復(fù)現(xiàn)并保存單位量的基準器具 職能 用于統(tǒng)一全國長度單位量值 特點 具有高穩(wěn)定性 可復(fù)現(xiàn)性和可比較性 法制性及目前技術(shù)所能達到的最高準確度 國家副基準 是與國家基準器具比對來確定其量值的測量器具 職能 保證國家基準器具不因使用頻繁而降低精度 工作基準 由國家基準或副基準校準或比對用于檢定標準的測量器具 特點 一般是實物基準 包括線紋和端度 量塊 兩大類 三 長度標準 長度標準 是按國家規(guī)定的不同準確度等級 作為檢定和測量用的測量器具 基準和標準的區(qū)別 準確度和測量中的作用不同 其它方面無本質(zhì)區(qū)別 種類 現(xiàn)有九大類線紋長度標準 線紋尺 端面長度標準 量塊 24m基線標準 平面角標準 度盤檢定標準 平面度標準 平晶 表面粗糙度標準 單 多刻線樣板 齒輪漸開線標準 螺紋標準 絲杠標準及圓度標準 四 長度量值傳遞系統(tǒng) 概念 將米定義基準器與機械產(chǎn)品零件的尺寸精度聯(lián)系起來的法制制度或法制聯(lián)系渠道稱為量值傳遞系統(tǒng) 目的 保證長度量值的統(tǒng)一和準