精密測(cè)量技術(shù) 第二章 長(zhǎng)度尺寸測(cè)量

1、“米米”作為長(zhǎng)度計(jì)量單位起源于作為長(zhǎng)度計(jì)量單位起源于1790年。年。一、米定義的內(nèi)容一、米定義的內(nèi)容 我國(guó)和國(guó)際的長(zhǎng)度單位是米。在我國(guó)和國(guó)際的長(zhǎng)度單位是米。在1983年第十七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上正式通過(guò)米年第十七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上正式通過(guò)米的新定義如下：的新定義如下： “米是光在真空中米是光在真空中1299792458秒的秒的時(shí)時(shí) 間內(nèi)所經(jīng)過(guò)的距離。間內(nèi)所經(jīng)過(guò)的距離。”把國(guó)家基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的長(zhǎng)度單位量值通過(guò)不把國(guó)家基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的長(zhǎng)度單位量值通過(guò)不同精度等級(jí)的量塊傳遞到工作用長(zhǎng)度計(jì)量同精度等級(jí)的量塊傳遞到工作用長(zhǎng)度計(jì)量器具的全部過(guò)程稱(chēng)為量塊的量值傳遞器具的全部過(guò)程稱(chēng)為量塊的量值傳遞。二、長(zhǎng)度量值傳遞二、長(zhǎng)度

2、量值傳遞 目前，在實(shí)際工作中常使用下述兩種實(shí)物目前，在實(shí)際工作中常使用下述兩種實(shí)物基準(zhǔn)：基準(zhǔn)：量塊和線紋尺量塊和線紋尺。首先由穩(wěn)定激光的基。首先由穩(wěn)定激光的基準(zhǔn)波長(zhǎng)傳遞到基準(zhǔn)線紋尺和一等量塊，然后準(zhǔn)波長(zhǎng)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工件，以確保量值準(zhǔn)確再由它們逐次傳遞到工件，以確保量值準(zhǔn)確一致。一致。一、量塊的基本概念一、量塊的基本概念1、概述、概述量塊是一種用兩端平量塊是一種用兩端平行平面之間的距離來(lái)行平面之間的距離來(lái)表示長(zhǎng)度量值的長(zhǎng)方表示長(zhǎng)度量值的長(zhǎng)方形六面體單值量具。形六面體單值量具。（端度器、塊規(guī)）（端度器、塊規(guī)） 量塊按量塊按檢定精度檢定精度分為分為1、2、 3、

3、4、5、6等，等，其中其中1等精度最高等精度最高。 量塊的精度分量塊的精度分“級(jí)級(jí)”又分又分“等等”量塊按量塊按制造精度制造精度分為分為0、1、2、3、4級(jí)，其中級(jí)，其中0級(jí)精度最高，級(jí)精度最高，量塊量塊“等等”和和“級(jí)級(jí)”之間的關(guān)系是：之間的關(guān)系是：對(duì)對(duì)研合性及平面平行性偏差研合性及平面平行性偏差規(guī)定為：規(guī)定為：1、2等于等于0級(jí)，級(jí)，3、4等于等于1、2級(jí)，級(jí)，5、6等于等于3、4級(jí)分別相同。級(jí)分別相同。2、量塊的基本性質(zhì)、量塊的基本性質(zhì)（1）研合性）研合性（2）穩(wěn)定性）穩(wěn)定性（3）耐磨性）耐磨性（4）線膨脹系數(shù)）線膨脹系數(shù)研合厚度的散發(fā)值研合厚度的散發(fā)值 約為約為 0m023. 0m03

4、2. 020m040. 03001塊數(shù)散發(fā)值三塊：三塊：四塊：四塊：在溫度在溫度 范圍內(nèi)，鋼質(zhì)量塊的范圍內(nèi)，鋼質(zhì)量塊的線膨脹系數(shù)為線膨脹系數(shù)為C3010C/1015 .1162、量塊的名詞術(shù)語(yǔ)、量塊的名詞術(shù)語(yǔ)（1）量塊的中心長(zhǎng)度與任意長(zhǎng)度）量塊的中心長(zhǎng)度與任意長(zhǎng)度規(guī)定以中心長(zhǎng)度為量塊尺寸。量規(guī)定以中心長(zhǎng)度為量塊尺寸。量塊的塊的中心長(zhǎng)度中心長(zhǎng)度是量塊一個(gè)測(cè)量面是量塊一個(gè)測(cè)量面的中點(diǎn)至與另一個(gè)測(cè)量面相研和的中點(diǎn)至與另一個(gè)測(cè)量面相研和的平晶表面的垂直距離。的平晶表面的垂直距離。任意長(zhǎng)度任意長(zhǎng)度為量塊一個(gè)測(cè)量面上任為量塊一個(gè)測(cè)量面上任意一點(diǎn)至與另一個(gè)測(cè)量面研和的意一點(diǎn)至與另一個(gè)測(cè)量面研和的平晶表面的垂

5、直距離。平晶表面的垂直距離。（2）量塊的平面平行性偏差）量塊的平面平行性偏差量塊一測(cè)量面上任意一點(diǎn)到另一測(cè)量面的距離與中心長(zhǎng)量塊一測(cè)量面上任意一點(diǎn)到另一測(cè)量面的距離與中心長(zhǎng)度之差的最大絕對(duì)值稱(chēng)為量塊的度之差的最大絕對(duì)值稱(chēng)為量塊的平面平行性偏差平面平行性偏差。一般以測(cè)量四個(gè)角位置（距短邊一般以測(cè)量四個(gè)角位置（距短邊1mm和對(duì)長(zhǎng)邊和對(duì)長(zhǎng)邊2mm的的區(qū)域除外）的長(zhǎng)度與中心長(zhǎng)度之差的最大值的絕對(duì)值來(lái)區(qū)域除外）的長(zhǎng)度與中心長(zhǎng)度之差的最大值的絕對(duì)值來(lái)確定平面平行性偏差值。確定平面平行性偏差值。（3）量塊測(cè)量面的平面度）量塊測(cè)量面的平面度包容量塊測(cè)量面且距離為最小的兩個(gè)平行平面之間的距包容量塊測(cè)量面且距離為

6、最小的兩個(gè)平行平面之間的距離，即為量塊測(cè)量面的離，即為量塊測(cè)量面的平面度偏差平面度偏差。（4）量塊測(cè)量面的研合性）量塊測(cè)量面的研合性（5）量塊的名義尺寸）量塊的名義尺寸（6）量塊的實(shí)測(cè)尺寸）量塊的實(shí)測(cè)尺寸量塊一個(gè)測(cè)量面與另一量塊或平晶的測(cè)量面之間相量塊一個(gè)測(cè)量面與另一量塊或平晶的測(cè)量面之間相互緊密貼合的能力，稱(chēng)為量塊測(cè)量面的研和性。互緊密貼合的能力，稱(chēng)為量塊測(cè)量面的研和性。量塊的名義尺寸即設(shè)計(jì)時(shí)要求量塊具有的尺寸，它量塊的名義尺寸即設(shè)計(jì)時(shí)要求量塊具有的尺寸，它可在量塊上，所以也稱(chēng)為標(biāo)稱(chēng)尺寸或示值?？稍诹繅K上，所以也稱(chēng)為標(biāo)稱(chēng)尺寸或示值。用一定的方法對(duì)量塊進(jìn)行測(cè)量而得的尺寸，稱(chēng)為量用一定的方法對(duì)量

7、塊進(jìn)行測(cè)量而得的尺寸，稱(chēng)為量塊的實(shí)測(cè)尺寸。塊的實(shí)測(cè)尺寸。（7）量塊的測(cè)量誤差和測(cè)量的極限誤差）量塊的測(cè)量誤差和測(cè)量的極限誤差（8）量塊的尺寸偏差和允許偏差）量塊的尺寸偏差和允許偏差量塊的量塊的測(cè)量誤差測(cè)量誤差是指量塊的實(shí)測(cè)尺寸是指量塊的實(shí)測(cè)尺寸L與量塊的真實(shí)與量塊的真實(shí)尺寸尺寸x之差之差 。量塊的量塊的尺寸偏差尺寸偏差是指量塊的實(shí)測(cè)尺寸是指量塊的實(shí)測(cè)尺寸L與量塊的名義與量塊的名義尺寸尺寸l之差之差 。xLlL對(duì)尺寸偏差規(guī)定的極限值稱(chēng)為量塊中心長(zhǎng)度對(duì)尺寸偏差規(guī)定的極限值稱(chēng)為量塊中心長(zhǎng)度允許偏差允許偏差。二、量塊的檢定二、量塊的檢定1、量塊的測(cè)量面平面度的檢定、量塊的測(cè)量面平面度的檢定用平晶以技術(shù)

8、光波干涉法檢定用平晶以技術(shù)光波干涉法檢定23bah干涉條紋的彎曲度干涉條紋的彎曲度所用光源的波長(zhǎng)所用光源的波長(zhǎng)相鄰兩條紋的間隔相鄰兩條紋的間隔平面度允許偏差小于平面度允許偏差小于0.15微米的，應(yīng)采用一級(jí)平晶；平面度微米的，應(yīng)采用一級(jí)平晶；平面度允許偏差大于等于允許偏差大于等于0.15微米的，可采用二級(jí)平晶。因此，對(duì)微米的，可采用二級(jí)平晶。因此，對(duì)尺寸尺寸150mm的的2等或等或0級(jí)量塊，規(guī)定用級(jí)量塊，規(guī)定用1級(jí)平晶檢定，其它級(jí)平晶檢定，其它量塊可用量塊可用2級(jí)平晶進(jìn)行檢定。級(jí)平晶進(jìn)行檢定。平面度較大時(shí)平面度測(cè)量平面度較大時(shí)平面度測(cè)量23n成圈條紋的間距數(shù)成圈條紋的間距數(shù)2、量塊中心長(zhǎng)度和平面

9、平行性的檢定、量塊中心長(zhǎng)度和平面平行性的檢定（1）絕對(duì)測(cè)量法）絕對(duì)測(cè)量法用光的波長(zhǎng)作標(biāo)準(zhǔn)直接與量塊比較，求出量塊中心長(zhǎng)度的方法。用光的波長(zhǎng)作標(biāo)準(zhǔn)直接與量塊比較，求出量塊中心長(zhǎng)度的方法。實(shí)現(xiàn)絕對(duì)測(cè)量法的儀器有實(shí)現(xiàn)絕對(duì)測(cè)量法的儀器有柯氏干涉儀和激光干涉儀?？率细缮鎯x和激光干涉儀。（2）相對(duì)測(cè)量法）相對(duì)測(cè)量法將被測(cè)量塊與精度等級(jí)比它高一等的標(biāo)準(zhǔn)量塊，在規(guī)定測(cè)量將被測(cè)量塊與精度等級(jí)比它高一等的標(biāo)準(zhǔn)量塊，在規(guī)定測(cè)量精度的儀器上進(jìn)行比較，求出被測(cè)量塊的方法。精度的儀器上進(jìn)行比較，求出被測(cè)量塊的方法。多用立式干涉儀多用立式干涉儀（1）絕對(duì)測(cè)量法）絕對(duì)測(cè)量法2kL 2 kLbak分，即干涉條紋的小數(shù)部干涉條紋

10、的整數(shù)部分所用光源波長(zhǎng)柯氏干涉儀可測(cè)的量塊最大尺寸為柯氏干涉儀可測(cè)的量塊最大尺寸為125mm，最大測(cè)量，最大測(cè)量誤差為誤差為 ，其中，其中L為量塊的長(zhǎng)度，單為量塊的長(zhǎng)度，單位為位為mm。 mL)5 . 003. 0(用柯氏干涉儀測(cè)量量塊的長(zhǎng)度需要同時(shí)測(cè)取溫度、濕度、用柯氏干涉儀測(cè)量量塊的長(zhǎng)度需要同時(shí)測(cè)取溫度、濕度、氣壓等環(huán)境條件，并確定它們對(duì)被測(cè)量塊長(zhǎng)度的修正量，氣壓等環(huán)境條件，并確定它們對(duì)被測(cè)量塊長(zhǎng)度的修正量，整個(gè)測(cè)量過(guò)程非常復(fù)雜，測(cè)量效率也很低。整個(gè)測(cè)量過(guò)程非常復(fù)雜，測(cè)量效率也很低。（2）相對(duì)測(cè)量法）相對(duì)測(cè)量法將被測(cè)量塊與精度等級(jí)比它高一等的標(biāo)準(zhǔn)量塊，在規(guī)定測(cè)量將被測(cè)量塊與精度等級(jí)比它高一

11、等的標(biāo)準(zhǔn)量塊，在規(guī)定測(cè)量精度的儀器上進(jìn)行比較，求出被測(cè)量塊的方法。相對(duì)測(cè)量最精度的儀器上進(jìn)行比較，求出被測(cè)量塊的方法。相對(duì)測(cè)量最高能檢定高能檢定2等量塊。等量塊。多用立式干涉儀多用立式干涉儀多用立式干涉儀可以多用立式干涉儀可以檢定長(zhǎng)度在檢定長(zhǎng)度在150mm以下，精度等級(jí)在以下，精度等級(jí)在4等或等或2級(jí)以上的量塊。級(jí)以上的量塊。接觸干涉儀的測(cè)量原理接觸干涉儀的測(cè)量原理 測(cè)量時(shí)以白光下得到的零次干涉條紋作為指針，被測(cè)測(cè)量時(shí)以白光下得到的零次干涉條紋作為指針，被測(cè)量塊尺寸的變化，使測(cè)桿移動(dòng)，從而引起量塊尺寸的變化，使測(cè)桿移動(dòng)，從而引起“指針指針”的移的移動(dòng)。就是用這零次干涉條紋作為指針相對(duì)分劃板刻度

12、尺動(dòng)。就是用這零次干涉條紋作為指針相對(duì)分劃板刻度尺的移動(dòng)量來(lái)顯示測(cè)桿的位移量的。的移動(dòng)量來(lái)顯示測(cè)桿的位移量的。 刻度尺上每一間隔所代表的測(cè)桿位移量，是在使用前刻度尺上每一間隔所代表的測(cè)桿位移量，是在使用前根據(jù)測(cè)量的需要確定的，這就是所謂的根據(jù)測(cè)量的需要確定的，這就是所謂的儀器定度儀器定度。測(cè)桿沿軸線每移動(dòng)測(cè)桿沿軸線每移動(dòng) ，干涉條紋相對(duì)刻度尺刻干涉條紋相對(duì)刻度尺刻線移動(dòng)一個(gè)條紋寬度，線移動(dòng)一個(gè)條紋寬度，改變干涉條紋寬度，就改變干涉條紋寬度，就可以改變每一刻線間隔可以改變每一刻線間隔所代表的測(cè)桿線位移量。所代表的測(cè)桿線位移量。2調(diào)整條紋寬度，使調(diào)整條紋寬度，使k個(gè)干涉條紋間隔剛好與刻度尺上個(gè)干涉

13、條紋間隔剛好與刻度尺上n個(gè)刻個(gè)刻度間隔重合，便可得出下列公式：度間隔重合，便可得出下列公式：ikn2度值）。儀器的分度值（或稱(chēng)刻；所用單色光源波長(zhǎng)干涉條紋間隔數(shù)；的刻線間隔數(shù)；個(gè)干涉條紋間隔相重合刻度尺上與iKKn用用3等量塊作為標(biāo)準(zhǔn)，檢定等量塊作為標(biāo)準(zhǔn)，檢定4等量塊。等量塊。m56. 016,1 . 0Kmi8 .441 . 021656. 02ikn將標(biāo)準(zhǔn)量塊和被檢量塊放置于將標(biāo)準(zhǔn)量塊和被檢量塊放置于專(zhuān)用框架中，并放在工作臺(tái)上。專(zhuān)用框架中，并放在工作臺(tái)上。先將標(biāo)準(zhǔn)量塊置于儀器測(cè)頭下，先將標(biāo)準(zhǔn)量塊置于儀器測(cè)頭下，當(dāng)測(cè)量中心長(zhǎng)度時(shí)，先對(duì)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)測(cè)量中心長(zhǎng)度時(shí)，先對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量塊的中心點(diǎn)量塊的中心點(diǎn)o1

14、，使，使“指針指針”與與0刻線重合，然后將被檢量刻線重合，然后將被檢量塊中心點(diǎn)塊中心點(diǎn)o2移到測(cè)頭下，再對(duì)移到測(cè)頭下，再對(duì)o2點(diǎn)進(jìn)行比較即可得到被測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行比較即可得到被測(cè)量塊的偏差值。塊的偏差值。當(dāng)測(cè)量平面平行性時(shí)，則在被測(cè)量塊的角點(diǎn)上的當(dāng)測(cè)量平面平行性時(shí)，則在被測(cè)量塊的角點(diǎn)上的a、b、c、d點(diǎn)進(jìn)行讀數(shù)，四個(gè)角點(diǎn)讀數(shù)分別于點(diǎn)進(jìn)行讀數(shù)，四個(gè)角點(diǎn)讀數(shù)分別于o2之差得最大絕對(duì)值即之差得最大絕對(duì)值即為平面平行性偏差。為平面平行性偏差。一、線紋尺概述一、線紋尺概述線紋尺是一種具有等分刻度的多值量具，是線紋尺是一種具有等分刻度的多值量具，是以任意兩條刻以任意兩條刻線間的垂直距離作為長(zhǎng)度線間的垂直距離作為

15、長(zhǎng)度的高精度基準(zhǔn)器和標(biāo)準(zhǔn)器。的高精度基準(zhǔn)器和標(biāo)準(zhǔn)器。線紋尺的主要用途線紋尺的主要用途（1）作為長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)中與量塊并行的另一實(shí)物基）作為長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)中與量塊并行的另一實(shí)物基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)（2）將各種不同精度等級(jí)的線紋尺裝在測(cè)量?jī)x器和精）將各種不同精度等級(jí)的線紋尺裝在測(cè)量?jī)x器和精密機(jī)床上，作為精密測(cè)長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)之用密機(jī)床上，作為精密測(cè)長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)之用1、線紋尺的基本技術(shù)要求、線紋尺的基本技術(shù)要求外形設(shè)計(jì)上需要考慮剛性好，自重小，安裝調(diào)整方便。對(duì)外形設(shè)計(jì)上需要考慮剛性好，自重小，安裝調(diào)整方便。對(duì)線紋尺的材料要求穩(wěn)定性好，目前用的金屬線紋尺是用鐵線紋尺的材料要求穩(wěn)定性好，目前用的金屬線紋尺是用鐵鎳合金

16、（鎳合金（58鎳，鎳，42鐵）制造。鐵）制造。2、線紋尺的種類(lèi)、線紋尺的種類(lèi)按計(jì)量學(xué)功能及按計(jì)量學(xué)功能及材料分類(lèi)材料分類(lèi)基準(zhǔn)線紋尺基準(zhǔn)線紋尺標(biāo)準(zhǔn)線紋尺標(biāo)準(zhǔn)線紋尺（1）基準(zhǔn)線紋尺：）基準(zhǔn)線紋尺：也稱(chēng)工作基準(zhǔn)尺，由國(guó)家的長(zhǎng)度基也稱(chēng)工作基準(zhǔn)尺，由國(guó)家的長(zhǎng)度基準(zhǔn)直接來(lái)檢定。準(zhǔn)直接來(lái)檢定。（2）標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺）標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺（3）標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺：）標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺：外形多為矩形外形多為矩形2、線紋尺的檢定、線紋尺的檢定線紋尺的檢定方法線紋尺的檢定方法（1）絕對(duì)檢定法）絕對(duì)檢定法（2）相對(duì)檢定法）相對(duì)檢定法（3）組合檢定法）組合檢定法使被測(cè)線紋尺長(zhǎng)度直接與光波波長(zhǎng)進(jìn)行比較，用光波波長(zhǎng)使被測(cè)線紋尺長(zhǎng)度直接與光

17、波波長(zhǎng)進(jìn)行比較，用光波波長(zhǎng)來(lái)確定兩刻線間距離的檢定方法。來(lái)確定兩刻線間距離的檢定方法。選擇一支精度等級(jí)比被檢線紋尺高一等的標(biāo)準(zhǔn)線紋尺，在線選擇一支精度等級(jí)比被檢線紋尺高一等的標(biāo)準(zhǔn)線紋尺，在線紋比長(zhǎng)儀上將兩支線紋尺的刻線間距相比較，借助光學(xué)顯微紋比長(zhǎng)儀上將兩支線紋尺的刻線間距相比較，借助光學(xué)顯微鏡或靜態(tài)光電顯微鏡，讀出兩者刻線間距差值的方法。鏡或靜態(tài)光電顯微鏡，讀出兩者刻線間距差值的方法。（1）絕對(duì)檢定法）絕對(duì)檢定法2NL 激光波長(zhǎng)。；干涉場(chǎng)明暗變化的次數(shù)間距；一個(gè)被檢線紋尺的刻線NL光電光波比長(zhǎng)儀用于檢定光電光波比長(zhǎng)儀用于檢定1m以下高精度的基準(zhǔn)線紋以下高精度的基準(zhǔn)線紋尺和一等標(biāo)準(zhǔn)線紋尺的線紋

18、尺。尺和一等標(biāo)準(zhǔn)線紋尺的線紋尺。檢定時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)檢定時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)大氣壓為大氣壓為760mm汞高，濕度為汞高，濕度為5060，溫度，溫度為為20攝氏度。攝氏度。儀器精度為儀器精度為 。測(cè)量線紋尺的精度為測(cè)量線紋尺的精度為 。871010mm/2 . 0（2）相對(duì)檢定法）相對(duì)檢定法相對(duì)法主要用于二等以下線紋尺的檢定。相對(duì)法主要用于二等以下線紋尺的檢定。0mmLkk偏差值。標(biāo)準(zhǔn)線紋尺相應(yīng)間隔的被測(cè)線紋尺各個(gè)間隔對(duì)kL測(cè)量對(duì)象和被測(cè)量測(cè)量對(duì)象和被測(cè)量問(wèn)題問(wèn)題1 1：軸類(lèi)零件有哪些？：軸類(lèi)零件有哪些？（外形、特點(diǎn)、分類(lèi)、用途）（外形、特點(diǎn)、分類(lèi)、用途）問(wèn)題問(wèn)題2 2：測(cè)軸類(lèi)零件的什么量？：測(cè)軸類(lèi)零件的什

19、么量？測(cè)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量測(cè)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量長(zhǎng)度單位長(zhǎng)度單位- -米米高等級(jí)線紋尺高等級(jí)線紋尺高等級(jí)量塊高等級(jí)量塊高等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)軸高等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)軸光波波長(zhǎng)光波波長(zhǎng)測(cè)量方法測(cè)量方法相對(duì)測(cè)量相對(duì)測(cè)量光學(xué)計(jì)、接觸式干涉儀光學(xué)計(jì)、接觸式干涉儀立式測(cè)長(zhǎng)儀，測(cè)長(zhǎng)機(jī)立式測(cè)長(zhǎng)儀，測(cè)長(zhǎng)機(jī)指示表指示表絕對(duì)測(cè)量絕對(duì)測(cè)量萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀、測(cè)長(zhǎng)機(jī)，萬(wàn)工顯萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀、測(cè)長(zhǎng)機(jī)，萬(wàn)工顯卡尺、千分尺卡尺、千分尺激光掃描測(cè)徑儀激光掃描測(cè)徑儀測(cè)量精度測(cè)量精度（方法精度、影響因素）（方法精度、影響因素）萬(wàn)工顯：萬(wàn)工顯：=（3+L/2003+L/200）um um 光學(xué)計(jì)接觸式干涉儀：同量塊光學(xué)計(jì)接觸式干涉儀：同量塊 測(cè)長(zhǎng)儀：測(cè)長(zhǎng)儀：=（1.5+L/

20、1001.5+L/100）um um 測(cè)長(zhǎng)機(jī)：測(cè)長(zhǎng)機(jī)：=（2+L/1002+L/100）um um 千分尺：千分尺：=5um 5um 卡卡 尺：尺： = =20um 20um 激光掃描測(cè)徑儀激光掃描測(cè)徑儀 ：（：（5-155-15）um um 一、用通用量?jī)x測(cè)量一、用通用量?jī)x測(cè)量1、對(duì)于一般精度的軸徑常用通用量具、對(duì)于一般精度的軸徑常用通用量具2、對(duì)較高精度的軸徑，用測(cè)長(zhǎng)儀等絕對(duì)法、對(duì)較高精度的軸徑，用測(cè)長(zhǎng)儀等絕對(duì)法3、對(duì)于高精度的軸徑，常用各種光學(xué)計(jì)量?jī)x器，機(jī)械、對(duì)于高精度的軸徑，常用各種光學(xué)計(jì)量?jī)x器，機(jī)械式測(cè)微儀，電動(dòng)測(cè)微儀等進(jìn)行比較測(cè)量。式測(cè)微儀，電動(dòng)測(cè)微儀等進(jìn)行比較測(cè)量。二、用工具顯微

21、鏡測(cè)量軸徑二、用工具顯微鏡測(cè)量軸徑1 1 影象法影象法 是最常用的非接觸測(cè)是最常用的非接觸測(cè)量方法，利用儀器目鏡分量方法，利用儀器目鏡分劃板上的刻線對(duì)工件影象劃板上的刻線對(duì)工件影象進(jìn)行瞄準(zhǔn)，讀出相應(yīng)讀數(shù)，進(jìn)行瞄準(zhǔn)，讀出相應(yīng)讀數(shù)，既可以測(cè)得內(nèi)、外尺寸。既可以測(cè)得內(nèi)、外尺寸。Y1Y2d=|Y1-Y2|2 2測(cè)量刀法測(cè)量刀法原理：原理：用直刃測(cè)量刀接觸測(cè)量軸徑，在測(cè)量刀上距刃口用直刃測(cè)量刀接觸測(cè)量軸徑，在測(cè)量刀上距刃口0.3mm0.3mm處有一條平行于刃口的細(xì)刻線，在工具顯微鏡上測(cè)量時(shí)，處有一條平行于刃口的細(xì)刻線，在工具顯微鏡上測(cè)量時(shí)，用這條細(xì)刻線與測(cè)角目鏡中米字中心線平行的第一條虛線用這條細(xì)刻線與

22、測(cè)角目鏡中米字中心線平行的第一條虛線對(duì)線瞄準(zhǔn)讀數(shù)。對(duì)線瞄準(zhǔn)讀數(shù)。0.3三、軸徑測(cè)量中的誤差三、軸徑測(cè)量中的誤差對(duì)于不同公差等級(jí)的軸徑應(yīng)選用不同的量?jī)x，通常以零件對(duì)于不同公差等級(jí)的軸徑應(yīng)選用不同的量?jī)x，通常以零件公差的公差的 作為測(cè)量誤差。作為測(cè)量誤差。31101工件T31101lim量?jī)x的極限測(cè)量誤差量?jī)x的極限測(cè)量誤差1、接觸式測(cè)量、接觸式測(cè)量可分為點(diǎn)接觸、線接觸、面接觸三種。點(diǎn)接觸又有一點(diǎn)、可分為點(diǎn)接觸、線接觸、面接觸三種。點(diǎn)接觸又有一點(diǎn)、兩點(diǎn)、三點(diǎn)接觸等。兩點(diǎn)、三點(diǎn)接觸等。（1）一點(diǎn)接觸測(cè)量）一點(diǎn)接觸測(cè)量（2）兩點(diǎn)接觸測(cè)量）兩點(diǎn)接觸測(cè)量用卡尺、千分尺、各種指示量?jī)x等測(cè)量軸徑都是二點(diǎn)接觸。用

23、卡尺、千分尺、各種指示量?jī)x等測(cè)量軸徑都是二點(diǎn)接觸。圖29 aOEOBRD2222CROBROE11222RCRD2222211RCRCRCD2圖29 b1cosDABAAD2211cos224121RDD圖210 1cos1DABAAD2211cos1224121RDD（3）三點(diǎn)接觸測(cè)量）三點(diǎn)接觸測(cè)量圖211標(biāo)測(cè)標(biāo)測(cè)標(biāo)測(cè)DDKDDDDsin2sin1)(sin1121902 . 1455 . 130KKK2、非接觸式測(cè)量、非接觸式測(cè)量圖212315 .31dD 被測(cè)直徑被測(cè)直徑mm光圈直徑光圈直徑一、接觸法測(cè)量孔徑一、接觸法測(cè)量孔徑1 、用光學(xué)靈敏杠桿測(cè)量孔徑用光學(xué)靈敏杠桿測(cè)量孔徑測(cè)頭dnnD

24、212 、用孔徑測(cè)量?jī)x測(cè)量孔徑用孔徑測(cè)量?jī)x測(cè)量孔徑hdD二、非接觸法測(cè)量孔徑二、非接觸法測(cè)量孔徑1、影像法測(cè)量孔徑、影像法測(cè)量孔徑2、電眼法測(cè)量孔徑、電眼法測(cè)量孔徑測(cè)得值工作工作測(cè)dddAD之間在m2 . 24 . 1實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 在工具顯微鏡上用靈敏杠桿測(cè)量孔徑在工具顯微鏡上用靈敏杠桿測(cè)量孔徑一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解工具顯微鏡的構(gòu)造、原理及使用。、了解工具顯微鏡的構(gòu)造、原理及使用。2、掌握用光學(xué)靈敏杠桿測(cè)量孔徑的方法。、掌握用光學(xué)靈敏杠桿測(cè)量孔徑的方法。二、儀器使用說(shuō)明和測(cè)量原理二、儀器使用說(shuō)明和測(cè)量原理測(cè)頭dnnD21三、實(shí)驗(yàn)步驟三、實(shí)驗(yàn)步驟四、思考題四、思考題在工具顯微鏡上還可用

25、哪些方法測(cè)量孔徑？在工具顯微鏡上還可用哪些方法測(cè)量孔徑？實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 在萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀上用電眼法測(cè)量孔徑在萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀上用電眼法測(cè)量孔徑一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解測(cè)長(zhǎng)儀的基本結(jié)構(gòu)和使用方法。、了解測(cè)長(zhǎng)儀的基本結(jié)構(gòu)和使用方法。2、熟悉在萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀上用電眼法測(cè)量孔徑的方法。、熟悉在萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀上用電眼法測(cè)量孔徑的方法。二、儀器簡(jiǎn)介和測(cè)量原理二、儀器簡(jiǎn)介和測(cè)量原理三、實(shí)驗(yàn)步驟三、實(shí)驗(yàn)步驟四、思考題四、思考題測(cè)量孔徑時(shí)如何保證測(cè)量的是孔的直徑，而不是孔測(cè)量孔徑時(shí)如何保證測(cè)量的是孔的直徑，而不是孔的某一弦長(zhǎng)？的某一弦長(zhǎng)？一、概述一、概述大尺寸一般指超過(guò)大尺寸一般指超過(guò)500mm以上尺寸。以上尺寸。測(cè)量的對(duì)

26、象有以下幾類(lèi)測(cè)量的對(duì)象有以下幾類(lèi)（1）大型零部件的外徑、內(nèi)徑和長(zhǎng)度。）大型零部件的外徑、內(nèi)徑和長(zhǎng)度。（2）可沿導(dǎo)軌作位移測(cè)量的尺寸）可沿導(dǎo)軌作位移測(cè)量的尺寸（3）大型部件安裝位置和大型結(jié)構(gòu)三維形狀空間尺寸）大型部件安裝位置和大型結(jié)構(gòu)三維形狀空間尺寸 直接測(cè)量直接測(cè)量 用通用量具用通用量具用測(cè)長(zhǎng)機(jī)：大尺寸量值傳遞、高精度工件；用測(cè)長(zhǎng)機(jī)：大尺寸量值傳遞、高精度工件；用激光干涉儀：依相干原理、以波長(zhǎng)為基用激光干涉儀：依相干原理、以波長(zhǎng)為基 準(zhǔn)、非接觸、高精度。準(zhǔn)、非接觸、高精度。 間接測(cè)量間接測(cè)量 輔助基面：主要是測(cè)量大尺寸工件的外尺寸輔助基面：主要是測(cè)量大尺寸工件的外尺寸 弦弦 高高 法：直徑法：

27、直徑1000mm1000mm至至10000mmm10000mmm的非整圓的非整圓 的內(nèi)外徑的內(nèi)外徑 圍圍 繞繞 法：通過(guò)測(cè)周長(zhǎng)求直徑法：通過(guò)測(cè)周長(zhǎng)求直徑 長(zhǎng)桿量規(guī)：簡(jiǎn)便、現(xiàn)場(chǎng)常用長(zhǎng)桿量規(guī)：簡(jiǎn)便、現(xiàn)場(chǎng)常用 對(duì)對(duì) 滾滾 法：利用對(duì)滾原理，被測(cè)圓柱與標(biāo)準(zhǔn)法：利用對(duì)滾原理，被測(cè)圓柱與標(biāo)準(zhǔn) 滾柱比較轉(zhuǎn)角進(jìn)行測(cè)量；滾柱比較轉(zhuǎn)角進(jìn)行測(cè)量； 經(jīng)緯儀法：不僅可測(cè)量直徑和長(zhǎng)度，還可測(cè)經(jīng)緯儀法：不僅可測(cè)量直徑和長(zhǎng)度，還可測(cè) 量安裝位置誤差。量安裝位置誤差。二、大尺寸的直接測(cè)量法二、大尺寸的直接測(cè)量法1、用通用量具測(cè)量、用通用量具測(cè)量（1）常用的大型通用量具）常用的大型通用量具a、游標(biāo)卡尺、游標(biāo)卡尺b、千分尺、千分尺

28、c、高度規(guī)、高度規(guī)d、內(nèi)徑千分尺、內(nèi)徑千分尺e、內(nèi)徑千分表、內(nèi)徑千分表（2）大型量具的校準(zhǔn)）大型量具的校準(zhǔn)（3）測(cè)量誤差分析）測(cè)量誤差分析受力變形引起的誤差受力變形引起的誤差自重和測(cè)量力將引起量具的變形。自重和測(cè)量力將引起量具的變形。2221212138LfLfLL1L2L2f1f2L1L測(cè)量誤差測(cè)量誤差在兩種不同支承位置上被測(cè)件彎曲變形后的長(zhǎng)度在兩種不同支承位置上被測(cè)件彎曲變形后的長(zhǎng)度減少量減少量被測(cè)件分別在兩種不同支承位置上的撓度（弦高）被測(cè)件分別在兩種不同支承位置上的撓度（弦高）被測(cè)件分別在兩種不同位置上的弦長(zhǎng)（測(cè)量長(zhǎng)度）被測(cè)件分別在兩種不同位置上的弦長(zhǎng)（測(cè)量長(zhǎng)度）溫度誤差溫度誤差410

29、lgtTAGkZ一般計(jì)量室常將被測(cè)件放在鑄鐵平板上，當(dāng)工一般計(jì)量室常將被測(cè)件放在鑄鐵平板上，當(dāng)工件長(zhǎng)度小于件長(zhǎng)度小于1m時(shí)，其等溫時(shí)間為時(shí)，其等溫時(shí)間為1.5h，小于，小于3m時(shí)為時(shí)為3h；大于；大于3m時(shí)為時(shí)為4h以上。以上。2、用測(cè)長(zhǎng)機(jī)測(cè)量、用測(cè)長(zhǎng)機(jī)測(cè)量 測(cè)長(zhǎng)儀和測(cè)長(zhǎng)機(jī)結(jié)構(gòu)中帶有測(cè)長(zhǎng)儀和測(cè)長(zhǎng)機(jī)結(jié)構(gòu)中帶有長(zhǎng)度標(biāo)尺長(zhǎng)度標(biāo)尺，通常是線，通常是線紋尺，也可以是光柵尺。測(cè)量時(shí)，紋尺，也可以是光柵尺。測(cè)量時(shí)，用此尺作為標(biāo)準(zhǔn)尺與用此尺作為標(biāo)準(zhǔn)尺與被測(cè)長(zhǎng)度做比較，通過(guò)顯微鏡讀數(shù)以得到測(cè)量結(jié)果被測(cè)長(zhǎng)度做比較，通過(guò)顯微鏡讀數(shù)以得到測(cè)量結(jié)果。 量程較短的稱(chēng)為測(cè)長(zhǎng)儀量程較短的稱(chēng)為測(cè)長(zhǎng)儀。根據(jù)測(cè)量座在儀器中的。根據(jù)

30、測(cè)量座在儀器中的布置分布置分立式測(cè)長(zhǎng)儀立式測(cè)長(zhǎng)儀和和臥式萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀臥式萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀（簡(jiǎn)稱(chēng)萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀）（簡(jiǎn)稱(chēng)萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀）兩種。立式測(cè)長(zhǎng)儀用于測(cè)量外尺寸；臥式測(cè)長(zhǎng)儀除能測(cè)兩種。立式測(cè)長(zhǎng)儀用于測(cè)量外尺寸；臥式測(cè)長(zhǎng)儀除能測(cè)量外尺寸外，主要用于測(cè)量?jī)?nèi)尺寸。量外尺寸外，主要用于測(cè)量?jī)?nèi)尺寸。 量程在量程在500mm500mm以上的儀器體形較大，稱(chēng)為測(cè)長(zhǎng)機(jī)以上的儀器體形較大，稱(chēng)為測(cè)長(zhǎng)機(jī)。測(cè)長(zhǎng)機(jī)常用于絕對(duì)測(cè)量。測(cè)長(zhǎng)機(jī)常用于絕對(duì)測(cè)量。 測(cè)長(zhǎng)機(jī)是一種測(cè)量大尺寸的光學(xué)精密儀器。常用測(cè)長(zhǎng)機(jī)是一種測(cè)量大尺寸的光學(xué)精密儀器。常用于對(duì)大尺寸量塊、外徑千分尺校對(duì)桿、內(nèi)徑千分于對(duì)大尺寸量塊、外徑千分尺校對(duì)桿、內(nèi)徑千分尺，以及大型工

31、件等精密尺寸的測(cè)量測(cè)長(zhǎng)機(jī)的尺，以及大型工件等精密尺寸的測(cè)量測(cè)長(zhǎng)機(jī)的測(cè)長(zhǎng)范圍有測(cè)長(zhǎng)范圍有1，2，3，6，12m等多種它們的測(cè)等多種它們的測(cè)量原理和方法大體相同。在測(cè)長(zhǎng)機(jī)上可進(jìn)行相對(duì)量原理和方法大體相同。在測(cè)長(zhǎng)機(jī)上可進(jìn)行相對(duì)測(cè)量和絕對(duì)測(cè)量。測(cè)量和絕對(duì)測(cè)量。儀器工作原理儀器工作原理 臥式測(cè)長(zhǎng)儀又稱(chēng)為萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀。臥式測(cè)長(zhǎng)儀又稱(chēng)為萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀。 萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀是把測(cè)量座作臥式布置，測(cè)量軸線成水平方向儀是把測(cè)量座作臥式布置，測(cè)量軸線成水平方向的測(cè)長(zhǎng)儀器。萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀除了的測(cè)長(zhǎng)儀器。萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀除了對(duì)外尺寸進(jìn)行直接對(duì)外尺寸進(jìn)行直接和比較測(cè)量和比較測(cè)量之外，還可配合儀器的內(nèi)測(cè)附件之外，還可配合儀器的內(nèi)測(cè)附件測(cè)量

32、測(cè)量?jī)?nèi)尺寸內(nèi)尺寸。測(cè)量座測(cè)量座工作臺(tái)工作臺(tái)底座底座尾座尾座支架支架1m1m測(cè)長(zhǎng)機(jī)的示意圖測(cè)長(zhǎng)機(jī)的示意圖3激光干涉測(cè)量法激光干涉測(cè)量法 由于激光具有良好的方向性、單色性和相干性等優(yōu)點(diǎn)，采由于激光具有良好的方向性、單色性和相干性等優(yōu)點(diǎn)，采用激光器作為光源用激光器作為光源, , 以激光穩(wěn)定的波長(zhǎng)作基準(zhǔn)，利用光波干以激光穩(wěn)定的波長(zhǎng)作基準(zhǔn)，利用光波干涉原理實(shí)現(xiàn)大尺寸的精密測(cè)量是目前大尺寸測(cè)量中比較理想涉原理實(shí)現(xiàn)大尺寸的精密測(cè)量是目前大尺寸測(cè)量中比較理想的方法。的方法。（1 1）單頻激光干涉測(cè)長(zhǎng)）單頻激光干涉測(cè)長(zhǎng)單頻激光干涉儀是將同一激光器發(fā)出的光束，經(jīng)分光鏡后單頻激光干涉儀是將同一激光器發(fā)出的光束，經(jīng)分

33、光鏡后分成相同頻率的參考光束和測(cè)量光束分成相同頻率的參考光束和測(cè)量光束, ,它們分別經(jīng)固定參考它們分別經(jīng)固定參考棱鏡和隨被測(cè)件移動(dòng)的可動(dòng)棱鏡棱鏡和隨被測(cè)件移動(dòng)的可動(dòng)棱鏡( (圖圖2-38)2-38)反射，而在分光反射，而在分光面上重新產(chǎn)生干涉，相應(yīng)的被測(cè)長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于干涉場(chǎng)的干涉面上重新產(chǎn)生干涉，相應(yīng)的被測(cè)長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于干涉場(chǎng)的干涉條紋信號(hào)變化的次數(shù)，通過(guò)光電接受、轉(zhuǎn)換和電路處理，條紋信號(hào)變化的次數(shù)，通過(guò)光電接受、轉(zhuǎn)換和電路處理，求出相應(yīng)被測(cè)長(zhǎng)度的數(shù)值。其基本測(cè)量原理同邁克爾遜干求出相應(yīng)被測(cè)長(zhǎng)度的數(shù)值。其基本測(cè)量原理同邁克爾遜干涉儀。涉儀。 單頻激光干涉儀一般沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的空氣折射率測(cè)量裝置，在單頻激光干

34、涉儀一般沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的空氣折射率測(cè)量裝置，在進(jìn)行大尺寸測(cè)量時(shí)，溫度誤差將對(duì)被測(cè)件的尺寸有較大影進(jìn)行大尺寸測(cè)量時(shí)，溫度誤差將對(duì)被測(cè)件的尺寸有較大影響，故對(duì)測(cè)量環(huán)境應(yīng)有一定的要求，必要時(shí)應(yīng)對(duì)上述影響響，故對(duì)測(cè)量環(huán)境應(yīng)有一定的要求，必要時(shí)應(yīng)對(duì)上述影響進(jìn)行修正。進(jìn)行修正。3、激光干涉測(cè)量法、激光干涉測(cè)量法用單頻激光干涉儀測(cè)量大尺寸用單頻激光干涉儀測(cè)量大尺寸雙頻激光干涉測(cè)長(zhǎng)法雙頻激光干涉測(cè)長(zhǎng)法多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)光波接收裝置相對(duì)光源作相實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)光波接收裝置相對(duì)光源作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)接收裝置所接受到對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)接收裝置所接受到的光波數(shù)（即頻率的光波數(shù)（即頻率f），將與光源實(shí)際發(fā)），將與光源

35、實(shí)際發(fā)出的光波數(shù)量（頻率出的光波數(shù)量（頻率f0）有所不同。這種）有所不同。這種現(xiàn)象稱(chēng)為光的多普勒效應(yīng)。現(xiàn)象稱(chēng)為光的多普勒效應(yīng)。LdLkdtdLvfcdtfcvfdtkLtt222011002kL 三、大尺寸的間接測(cè)量法（自學(xué)）三、大尺寸的間接測(cè)量法（自學(xué)）1、輔助基面法、輔助基面法2、弦高法、弦高法3、圍繞法、圍繞法4、用長(zhǎng)桿規(guī)測(cè)量大孔直徑、用長(zhǎng)桿規(guī)測(cè)量大孔直徑5、用兩桿三點(diǎn)法測(cè)量大尺寸、用兩桿三點(diǎn)法測(cè)量大尺寸6、對(duì)滾法、對(duì)滾法7、經(jīng)緯儀法、經(jīng)緯儀法一、用激光衍射法測(cè)量金屬細(xì)絲直徑 一般的鋼絲直徑常用電感測(cè)微儀以接一般的鋼絲直徑常用電感測(cè)微儀以接觸法進(jìn)行測(cè)量，這種方法受測(cè)量力的影響觸法進(jìn)行測(cè)量，這種方法受測(cè)量力的影響很大，即使在測(cè)量力較小的情況下，其相很大，即使在測(cè)量力較小的情況下，其相對(duì)測(cè)量誤差也是較大的，而且容易引起細(xì)對(duì)測(cè)量誤差也是較大的，而且容易引起細(xì)絲的彎曲變形。此外，如測(cè)力過(guò)小，也由絲的彎曲變形。此外，如測(cè)力過(guò)小，也由于測(cè)量不穩(wěn)定而無(wú)法保證測(cè)量精度。近年于測(cè)量不穩(wěn)定而無(wú)法保證測(cè)量精度。近年來(lái)由于激光技術(shù)的發(fā)展，為測(cè)量細(xì)絲直徑來(lái)由于激光技術(shù)的發(fā)展，為測(cè)量細(xì)絲直徑提供了新的測(cè)量原理和方法。提供了新的