第2章-長(zhǎng)度測(cè)量基礎(chǔ)基礎(chǔ)

互換性與技術(shù)測(cè)量

InterchangeabilityandTechnicalMeasurement互換性與技術(shù)測(cè)量第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)

2.1測(cè)量與檢驗(yàn)的概念

2.2基準(zhǔn)與量值傳遞

2.3計(jì)量器具和測(cè)量方法

2.4測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測(cè)量教學(xué)內(nèi)容光滑工件的檢驗(yàn)方法，量規(guī)設(shè)計(jì)原則，光滑極限量規(guī)的種類、用途、量規(guī)公差帶及尺寸公差帶的配置關(guān)系，量規(guī)工作尺寸的計(jì)算，量規(guī)型式及選用。光滑工件尺寸檢驗(yàn)中有關(guān)誤收、誤廢、安全裕度的基本概念，驗(yàn)收極限的確定，通用計(jì)量器具的選擇。教學(xué)要求重點(diǎn)：零件的檢測(cè)方法和數(shù)據(jù)處理的方法。掌握測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用。第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測(cè)量2.1測(cè)量與檢驗(yàn)的概念國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3177—1997《光滑工件尺寸檢驗(yàn)》GB/T1957—2006《光滑極限量規(guī)技術(shù)條件》GB/T6322—1986《光滑極限量規(guī)型式與尺寸》GB/T6093-2001《幾何量技術(shù)規(guī)范（GPS）長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)量塊》JJG146—2003《中華人民共和國(guó)國(guó)家檢定規(guī)程量塊》JJF1001—1998《中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》互換性與技術(shù)測(cè)量第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)2.1.1測(cè)量的定義1.測(cè)量

所謂的測(cè)量是以確定被測(cè)對(duì)象的量值為目的的一組操作。2.測(cè)試

測(cè)試是指具有試驗(yàn)研究性質(zhì)的測(cè)量，也可理解為試驗(yàn)和測(cè)量的全過(guò)程。3.檢驗(yàn)

檢驗(yàn)是判斷被測(cè)物理量（參數(shù)）是否合格（在極限范圍內(nèi)）的過(guò)程。通常不能測(cè)出被測(cè)對(duì)象的具體數(shù)值，例如用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)孔和軸，用螺紋量規(guī)檢驗(yàn)螺紋工件。4.計(jì)量

計(jì)量是為實(shí)現(xiàn)測(cè)量單位的統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的活動(dòng)。測(cè)量有時(shí)也稱計(jì)量。第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測(cè)量2.1.2測(cè)量過(guò)程的四要素1.測(cè)量對(duì)象

在機(jī)械制造中，測(cè)量對(duì)象主要是幾何量，包括長(zhǎng)度、角度、表面粗糙度輪廓、形狀和位置誤差以及螺紋、齒輪的幾何參數(shù)等。2.計(jì)量單位計(jì)量單位是定量表示同種量的大小而約定地定義和采用的特定量。3.測(cè)量方法

測(cè)量方法是進(jìn)行測(cè)量時(shí)所用的，按類別敘述的一組操作邏輯次序。4．測(cè)量誤差

測(cè)量誤差是指測(cè)得量值與被測(cè)量的真值之間的差。由于測(cè)量過(guò)程總不可避免地會(huì)出現(xiàn)測(cè)量誤差，測(cè)量結(jié)果只是在一定范圍內(nèi)近似真值，絕對(duì)等于真值是不可能的。測(cè)量誤差大說(shuō)明測(cè)量精度低，所以誤差和精度是兩個(gè)相對(duì)的概念。第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測(cè)量在生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中測(cè)量需要標(biāo)準(zhǔn)量，而標(biāo)準(zhǔn)量所體現(xiàn)的量值需要由基準(zhǔn)提供，因此，為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，就必須建立起統(tǒng)一、可靠的計(jì)量單位基準(zhǔn)。1.計(jì)量基準(zhǔn)

計(jì)量基準(zhǔn)是為了定義、實(shí)現(xiàn)、保存和復(fù)現(xiàn)計(jì)量單位的一個(gè)或多個(gè)量值，用作參考的實(shí)物量具、測(cè)量?jī)x器、參考物質(zhì)和測(cè)量系統(tǒng)。2.測(cè)量基準(zhǔn)可分為長(zhǎng)度基準(zhǔn)和角度基準(zhǔn)兩類。2.2.2量塊量塊的橫截面形狀為矩形，并具有一對(duì)相互平行的測(cè)量面的實(shí)物量具，又稱塊規(guī)。它是保證長(zhǎng)度量值統(tǒng)一的一種端面長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)，用耐磨材料制造。除了作為工作基準(zhǔn)之外，量塊還可以用來(lái)調(diào)整儀器、機(jī)床或直接測(cè)量零件。第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測(cè)量2.2基準(zhǔn)與量值傳遞量塊2.3計(jì)量器具和測(cè)量方法2.3.1測(cè)量?jī)x器的基本技術(shù)性能指標(biāo)測(cè)量?jī)x器的基本技術(shù)性能指標(biāo)是合理選擇和使用計(jì)量器具的重要依據(jù)。依據(jù)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)JJF1001-1998《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》。1．標(biāo)尺間距標(biāo)尺間距是指計(jì)量器具沿著標(biāo)尺長(zhǎng)度的同一條線測(cè)得的兩相鄰標(biāo)尺標(biāo)記之間的距離。2．標(biāo)尺間隔

標(biāo)尺間隔也稱為分度值，是指計(jì)量器具標(biāo)尺對(duì)應(yīng)兩相鄰標(biāo)記的兩個(gè)值之差。3．分辨率

分辨率是指計(jì)量器具所能有效辨別的最小的示值。4．示值范圍

示值范圍是極限示值界限內(nèi)的一組值。第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測(cè)量千分尺5．測(cè)量范圍

測(cè)量范圍是指測(cè)量?jī)x器的誤差處在規(guī)定極限內(nèi)的一組被測(cè)量的值，也稱為工作范圍。測(cè)量范圍的上限值與下限值之差稱為量程。6．靈敏度

靈敏度是指測(cè)量?jī)x器響應(yīng)的變化除以對(duì)應(yīng)的激勵(lì)變化，即量?jī)x對(duì)被測(cè)量變化的反應(yīng)能力。7．示值誤差示值誤差是指測(cè)量?jī)x器的示值與被測(cè)幾何量的真值之差。通常示值誤差越小，則測(cè)量?jī)x器的精度就越高。8．修正值

修正值用代數(shù)法與未修正測(cè)量結(jié)果相加，以補(bǔ)償其系統(tǒng)誤差的值。9．測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性

測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性是指在相同的測(cè)量條件下，對(duì)同一個(gè)被測(cè)幾何量進(jìn)行連續(xù)多次測(cè)量所得結(jié)果之間的一致性10．測(cè)量不確定度

測(cè)量不確定度是表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性，與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測(cè)量2.3.2測(cè)量?jī)x器及分類測(cè)量?jī)x器（計(jì)量器具），是指單獨(dú)地或連同輔助設(shè)備一起用以進(jìn)行測(cè)量的器具。1．實(shí)物量具

實(shí)物量具是指以固定形式復(fù)現(xiàn)或提供給定量的一個(gè)或多個(gè)已知值的計(jì)量器具。該種器具結(jié)構(gòu)往往比較簡(jiǎn)單。它可分為單值量具和多值量具兩種。單值量具是指復(fù)現(xiàn)單一量值的量具。多值量具是指能復(fù)現(xiàn)同一物理量一系列不同量值的量具。2．測(cè)量傳感器

測(cè)量傳感器是指提供與輸入量有確定關(guān)系的輸出量的器件。3．測(cè)量系統(tǒng)

測(cè)量系統(tǒng)是指組裝起來(lái)以進(jìn)行特定測(cè)量的全套測(cè)量?jī)x器和其它設(shè)備。第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測(cè)量4．顯示式測(cè)量?jī)x器

顯示式測(cè)量?jī)x器是指能將被測(cè)幾何量的量值轉(zhuǎn)換成可直接觀測(cè)的指示值(示值)的測(cè)量?jī)x器。5．記錄式測(cè)量?jī)x器

記錄式測(cè)量?jī)x器是指提供示值記錄的測(cè)量?jī)x器。6．?dāng)?shù)字式測(cè)量?jī)x器

數(shù)字式測(cè)量?jī)x器是指提供數(shù)字化輸出或顯示的測(cè)量?jī)x器。7.測(cè)量設(shè)備

測(cè)量設(shè)備是指為確定被測(cè)幾何量量值所必需的測(cè)量?jī)x器、測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)、參考物質(zhì)和輔助設(shè)備的總稱。第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測(cè)量2.3.3測(cè)量方法及分類測(cè)量方法是指在進(jìn)行測(cè)量時(shí)所用的，按類別敘述的一組操作邏輯次序。1.直接測(cè)量和間接測(cè)量⑴直接測(cè)量

直接測(cè)量是指被測(cè)的量值直接由計(jì)量器具讀出。⑵間接測(cè)量

間接測(cè)量是指欲測(cè)量的量值由幾個(gè)實(shí)測(cè)的量值按一定的函數(shù)關(guān)系式運(yùn)算后獲得的。2．絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量⑴絕對(duì)測(cè)量

絕對(duì)測(cè)量是指計(jì)量器具顯示或指示的示值即是被測(cè)幾何量的量值。⑵相對(duì)測(cè)量

相對(duì)測(cè)量也稱為比較測(cè)量，是指計(jì)量器具顯示或指示出被測(cè)幾何量相對(duì)于已知標(biāo)準(zhǔn)量的偏差，測(cè)量結(jié)果為已知標(biāo)準(zhǔn)量與該偏差值的代數(shù)和。第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測(cè)量3．接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量⑴接觸測(cè)量

接觸測(cè)量是指測(cè)量時(shí)計(jì)量器具的測(cè)頭與被測(cè)表面直接接觸。⑵非接觸測(cè)量

非接觸測(cè)量是指測(cè)量時(shí)計(jì)量器具的測(cè)頭不與被測(cè)表面接觸。4．單項(xiàng)測(cè)量和綜合測(cè)量⑴單項(xiàng)測(cè)量

單項(xiàng)測(cè)量是指分別對(duì)工件上的各被測(cè)幾何量進(jìn)行獨(dú)立測(cè)量。⑵綜合測(cè)量

綜合測(cè)量是指同時(shí)測(cè)量零件上幾個(gè)相關(guān)參數(shù)的綜合效應(yīng)或綜合指標(biāo)，以判斷綜合結(jié)果是否合格。第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測(cè)量5．被動(dòng)測(cè)量和主動(dòng)測(cè)量⑴被動(dòng)測(cè)量

被動(dòng)測(cè)量是指在零件加工后進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量結(jié)果只能判斷零件是否合格。⑵主動(dòng)測(cè)量

主動(dòng)測(cè)量是指在零件加工過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量。其測(cè)量結(jié)果可及時(shí)顯示加工是否正常，并可以隨時(shí)控制加工過(guò)程，及時(shí)防止廢品的產(chǎn)生，縮短零件生產(chǎn)周期。6．動(dòng)態(tài)測(cè)量和靜態(tài)測(cè)量⑴動(dòng)態(tài)測(cè)量

動(dòng)態(tài)測(cè)量是指在測(cè)量過(guò)程中，被測(cè)表面與測(cè)頭處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。⑵靜態(tài)測(cè)量

靜態(tài)測(cè)量是指在測(cè)量過(guò)程中，量值不隨時(shí)間變化的測(cè)量，即被測(cè)表面與測(cè)頭處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測(cè)量2.4.1測(cè)量誤差的基本概念絕對(duì)誤差：是測(cè)量結(jié)果減去被測(cè)量的真值，常稱為測(cè)量誤差或誤差。

相對(duì)誤差：是測(cè)量誤差（取絕對(duì)值）除以被測(cè)量的真值。

2.4測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測(cè)量2.4.2測(cè)量誤差的來(lái)源：1.測(cè)量方法誤差

指測(cè)量方法的不完善引起的誤差。2.計(jì)量器具的誤差

指計(jì)量器具本身所具有的誤差以及各種輔助測(cè)量工具、附件等的誤差。⑴原理誤差

⑵制造和調(diào)整誤差

⑶測(cè)量力引起的測(cè)量誤差

3.測(cè)量環(huán)境誤差

指測(cè)量時(shí)環(huán)境條件不符合標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量條件所引起的誤差。4．主觀誤差主觀誤差是指測(cè)量人員主觀因素造成的人為差錯(cuò)，它也會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測(cè)量2.4.3測(cè)量誤差的分類1.系統(tǒng)誤差

指在相同的條件下，多次測(cè)取同一量值時(shí)，絕對(duì)值和符號(hào)均保持不變，或者絕對(duì)值和符號(hào)按某一規(guī)律變化的測(cè)量誤差。前者稱為定值系統(tǒng)誤差，后者稱為變值系統(tǒng)誤差。定值系統(tǒng)誤差，對(duì)測(cè)量引起的誤差大小是不變的。變值系統(tǒng)誤差，對(duì)測(cè)量的影響是按一定的規(guī)律變化的。2.隨機(jī)誤差

指在相同的條件下，多次測(cè)取同一量值時(shí)，絕對(duì)值和符號(hào)以不可確定的方式變化著的測(cè)量誤差。主要是由測(cè)量過(guò)程中一些偶然性因素或不穩(wěn)定因素引起的。3.粗大誤差

指超出在規(guī)定測(cè)量條件下預(yù)計(jì)的測(cè)量誤差。由于測(cè)量者粗心大意造成不正確的測(cè)量、讀數(shù)、記錄及計(jì)算上的錯(cuò)誤，外界條件的突然變化等原因造成的誤差。第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測(cè)量2.4.4測(cè)量精度測(cè)量精度是指被測(cè)幾何量的測(cè)得值與其真值的接近程度。1.正確度

反映測(cè)量結(jié)果中系統(tǒng)誤差的影響程度。系統(tǒng)誤差小，則正確度就高。2.精密度

反映測(cè)量結(jié)果中隨機(jī)誤差的影響程度。隨機(jī)誤差小，則精密度就高。3.準(zhǔn)確度

反映測(cè)量結(jié)果中系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合影響程度。如果系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都小，則準(zhǔn)確度就高。第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測(cè)量正確度、準(zhǔn)確度、精確度2.4.5隨機(jī)誤差的特征及其評(píng)定1.隨機(jī)誤差的處理隨機(jī)誤差的特性及分布規(guī)律：服從正態(tài)分布規(guī)律。其正態(tài)分布曲線具有如下四個(gè)基本特性。⑴單峰性

絕對(duì)值越小的隨機(jī)誤差出現(xiàn)的概率越大，反之則越小。⑵對(duì)稱性

絕對(duì)值相等的正、負(fù)隨機(jī)誤差出現(xiàn)的概率相等。⑶有界性

在一定測(cè)量條件下，隨機(jī)誤差的絕對(duì)值不會(huì)超過(guò)一定的界限。⑷抵償性

隨著測(cè)量次數(shù)的增加，各次隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值趨于零。第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測(cè)量正態(tài)分布曲線2.4.6各類測(cè)量誤差的處理1）發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差的方法系統(tǒng)誤差分為定值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差。⑴實(shí)驗(yàn)對(duì)比法指改變產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的條件而進(jìn)行不同條件下的測(cè)量，以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差。⑵殘差觀察法指根據(jù)測(cè)量列的各個(gè)殘差大小和符號(hào)的變化規(guī)律，直接由殘差數(shù)據(jù)或殘差曲線圖形來(lái)判斷有無(wú)系統(tǒng)誤差。這種方法主要適用于發(fā)現(xiàn)大小和符號(hào)按一定規(guī)律變化的變值系統(tǒng)誤差。第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測(cè)量2）消除系統(tǒng)誤差的方法⑴從產(chǎn)生誤差根源上消除系統(tǒng)誤差⑵用修正法消除系統(tǒng)誤差這種方法是預(yù)先將計(jì)量器具的系統(tǒng)誤差檢定或計(jì)算出來(lái)，作出誤差表或誤差曲線，然后取與系統(tǒng)誤差數(shù)值相同而符號(hào)相反的值作為修正值，將測(cè)得值加上相應(yīng)的修正值，即可得到不包含系統(tǒng)誤差的測(cè)量結(jié)果。⑶用抵消法消除定值系統(tǒng)誤差這種方法要求在對(duì)稱位置上分別測(cè)量一次，以使這兩次測(cè)量中測(cè)得的數(shù)據(jù)出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差大小相等，符號(hào)相反，取這兩次測(cè)量中數(shù)據(jù)的平均值作為測(cè)得值，即可消除定值系統(tǒng)誤差。⑷用半周期法消除周期性系統(tǒng)誤差對(duì)周期性系統(tǒng)誤差，可以每相隔半個(gè)周期進(jìn)行一次測(cè)量，以相鄰兩次測(cè)量的數(shù)據(jù)的平均值作為一個(gè)測(cè)得值，即可有效消除周期性系統(tǒng)誤差。第2章技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)互換性與技術(shù)測(cè)量3．測(cè)量列中粗大誤差的處理⑴3σ準(zhǔn)則（萊以特準(zhǔn)則）當(dāng)測(cè)量列服從正態(tài)分布時(shí)，殘余誤差落在±3σ外的概率僅有0.27％，即測(cè)量列中超出±3σ的殘差概率非常小。因此，當(dāng)測(cè)量列中出現(xiàn)絕對(duì)值大于3σ的殘差時(shí)，即：

︱vj︱＞3σ

如果該式成立，則認(rèn)為該殘差對(duì)應(yīng)的測(cè)得值含有粗大誤差，應(yīng)予以剔除。⑵羅曼諾夫斯基準(zhǔn)則（t檢驗(yàn)準(zhǔn)則）應(yīng)用于測(cè)量次數(shù)較少的情況下，當(dāng)對(duì)某量進(jìn)行多次等精度測(cè)量后，獲得系列測(cè)量值，首先將其中的一個(gè)測(cè)得值Lj作為可疑值剔除，然后計(jì)算剔除了Lj后的測(cè)量列的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

︱vj︱＞Kσ

如果該式成立，則認(rèn)為剔除的測(cè)得值Lj含有粗大誤差，剔除也是正確的，否則認(rèn)為L(zhǎng)j