測量技術應用基礎新講解

測量技術應用基礎新講解28.在公差帶圖中，表示基本尺寸的一條直線稱為（）線；在此線以上的偏差為（）值，在此線以下的偏差為（）值。零正負√XXXX3選擇題互換性按照

可分為完全互換和不完全互換。A.方法B.性質(zhì)C.程度D.效果答案：C42.具有互換性的零件，其幾何參數(shù)制成絕對精確是：

。A.不可能的B.有必要的C.有可能的

D.沒必要的答案：A.D3.互換性在機械制造業(yè)中的作用有：

。A.便于采用高效專用設備B.便于裝配自動化C.便于采用三化D.保證產(chǎn)品質(zhì)量答案：ABCD55.標準化的意義在于：

。A.是現(xiàn)代化大生產(chǎn)的重要手段

B.是科學管理的基礎C.是產(chǎn)品設計的基本要求D.是計量工作的前提答案：ABCD6第2章測量技術基礎(measurementtechniquesbasic)內(nèi)容提要測量、檢驗和檢定的概念；測量過程的四要素：測量對象、測量單位、測量方法和測量精度；量塊的“等”和“級”；計量器具的主要度量指標；產(chǎn)生測量誤差的原因；系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生原因、發(fā)現(xiàn)和消除方法；隨機誤差的特性和處理方法；粗大誤差的評定準則和處理方法；測量誤差的合成方法和測量結果的表達式。7第2章測量技術基礎2.1測量的基本概念2.1.1測量、檢驗與檢定1.測量(measurement)測量為確定被測量

x數(shù)值大小的過程。用公式表示為8測量的四要素：（1）被測對象(measuredobject)x—幾何參數(shù)（2）計量單位(unitofmeasurement)—長度：m，mm；（3）測量方法(methodsofmeasurement)—測量時所采用的測量原理、計量器具和測量條件的綜合。即獲得測量結果的方法！可分為直接測量（directmeasurement）和間接測量(indirectmeasurement)！

（4）測量精度—測量結果與真值相一致的程度。角度：rad,，μrad，(00)、（／）、（〃）。測量精度用測量極限誤差或測量不確定度來表示！92.檢驗(verification)檢驗是判斷被測量是否合格的過程。3.檢定:calibration評定計量器具的精度是否合格的實驗過程。如用量規(guī)來檢驗被測件。不要求得出實際測量值。例如用量塊來檢定千分尺的精度指標等。102.1.2測量基準和尺寸傳遞系統(tǒng)1.長度單位—m，mm；角度rad2.長度基準—實物基準自然基準1m=1889年（通過巴黎的地球子午線）1650763.73λ1983年（光在真空行程的長度）過渡到113.尺寸傳遞系統(tǒng)主基準（副基準）工作基準工作器具被測對象圖2.1尺寸傳遞系統(tǒng)國際基準、國家基準。(在一定范圍內(nèi)具有最高計量特性的基準)為了復現(xiàn)“m”，需建立的副基準。它是通過間接或直接對比國家基準而確定其量值并經(jīng)國家批準的基準副基準——secondarystandard主基準——mainstandard12測量零件所用的計量器具。被測對象——measuringobject

經(jīng)過與國家基準或副基準比對，用來檢定較低準確度的基準，或檢定工作器具用的計量器具。工作基準——workingstandard

工作器具——workingmeasuringinstrument

例如量塊、標準線紋尺等。如千分尺、比較儀、測長儀等。

13長度量值傳遞系統(tǒng)圖見圖2-2圖2-2長度量值傳遞系統(tǒng)14“米”的發(fā)展歷史國際單位制的長度單位“米”(meter,metre)起源于法國。1790年5月由法國科學家組成的特別委員會，建議以通過巴黎的地球子午線全長的四千萬分之一作為長度單位──米，1791年獲法國國會批準。為制造出表征米的量值的基準器，在法國天文學家捷梁布爾和密伸的領導下，于1792～1799年，對法國敦克爾克至西班牙的巴塞羅那進行了測量。1799年根據(jù)測量結果制成一根3.5毫米×25毫米短形截面的鉑桿(platinummetrebar)，以此桿兩端之間的距離定為1米，并交法國檔案局保管，所以也稱為“檔案米”。這就是最早的米定義。

15因“檔案米”變形情況嚴重，于是，1872年放棄了“檔案米”的米定義，而以鉑銥合金（90％的鉑和10％的銥）制造的米原器作為長度的單位。米原器是根據(jù)“檔案米”的長度制造的，當時共制出了31只，截面近似呈X形，把檔案米的長度以兩條寬度為6～8微米的刻線刻在尺子的凹槽（中性面）上。

1889年在第一次國際計量大會上，把經(jīng)國際計量局鑒定的第6號米原器（31只米原器中在0℃時最接近檔案米的長度的一只）選作國際米原器，并作為世界上最有權威的長度基準器保存在巴黎國際計量局的地下室中，其余的尺子作為副尺分發(fā)給與會各國。16規(guī)定在周圍空氣溫度為0℃時，米原器兩端中間刻線之間的距離為1米。1927年第七屆國際計量大會又對米定義作了嚴格的規(guī)定，除溫度要求外，還提出了米原器須保存在1個標準大氣壓下，并對其放置方法作出了具體規(guī)定。

17但是使用米原器作為米的客觀標準也存在很多缺點，如材料變形；測量精度不高（只能達0．1μm）。很難滿足計量學和其他精密測量的需要。另外，萬一米原器損壞，復制將無所依據(jù)，特別是復制品很難保證與原器完全一致，給各國使用帶來了困難。因此，采用自然量值作為單位基準器的設想一直為人們所向往。20世紀50年代，隨著同位素光譜光源的發(fā)展。發(fā)現(xiàn)了寬度很窄的氪－86同位素譜線，加上干涉技術的成功，人們終于找到了一種不易毀壞的自然標準，即以光波波長作為長度單位的自然基準。181960年第十一屆國際計量大會對米的定義作了如下更改：“米的長度等于氪－86原子的2P10和5d1能級之間躍遷的輻射在真空中波長的．73倍”。這一自然基準，性能穩(wěn)定，沒有變形問題，容易復現(xiàn)，而且具有很高的復現(xiàn)精度。我國于1963年也建立了氪－86同位素長度基準。米的定義更改后，國際米原器仍按原規(guī)定保存在國際計量局。

19隨著科學技術的進步，70年代以來，對時間和光速的測定，都達到了很高的精確度。因此，1983年10月在巴黎召開的第十七屆國際計量大會上又通過了米的新定義：“米是1／299792458秒的時間間隔內(nèi)光在真空中行程的長度”。這樣，基于光譜線波長的米的定義就被新的米定義所替代。20實際上，米是被定義為光在以鉑原子鐘測量的O.5640952秒內(nèi)走過的距離（取這個特別的數(shù)字的原因是，因為它對應于歷史上的米的定義——按照保存在巴黎的特定鉑棒上的兩個刻度之間的距離）。同樣，我們可以用叫做光秒的更方便更新的長度單位，這就是簡單地定義為光在一秒走過的距離。現(xiàn)在，我們在相對論中按照時間和光速來定義距離，這樣每個觀察者都自動地測量出同樣的光速（按照定義為每0.5640952秒之1米）。沒有必要引入以太的觀念，正如麥克爾遜——莫雷實驗顯示的那樣，以太的存在是無論如何檢測不到的。然而，相對論迫使我們從根本上改變了對時間和空間的觀念。我們必須接受的觀念是：時間不能完全脫離和獨立于空間，而必須和空間結合在一起形成所謂的空間——時間的客體。21角度量值傳遞系統(tǒng)圖見圖2-3。圖2-3角度量值傳遞系統(tǒng)22角度不需要建立自然基準（圓周角為3600）以多面體作為角度基準建立角度傳遞系統(tǒng)。多面體為4、6、8、12、24、36、72等邊正多面體，由石英或特種合金鋼制成。233.1.3定值長度和定值角度的基準1.量塊——分為長度量塊和角度量塊兩類，是精密測量中廣泛使用的標準器。長度量塊是一種無刻度的標準端面量具。形狀多為長方六面體。量塊按一定的尺寸系列成套生產(chǎn)。國家規(guī)定了17套量塊，如表2-1所示（見教材）。表2.1成套量塊的組合尺寸（摘自CB/T6093—2001）套別總塊數(shù)級別尺寸系列(mm)間隔(mm)塊數(shù)1910，10.511.001，1.002，…，1.0091.01，1.02，…，1.491.5，1.6，…，1.92.0，2.5，…，9.510，20，…，100————0.0010.010.10.510119495161024續(xù)表2.1成套量塊的組合尺寸（摘自CB/T6093—2001）套別總塊數(shù)級別尺寸系列(mm)間隔(mm)塊數(shù)2830，1,20.511.0051.01，1.02，…，1.491.5，1.6，…，1.92.0，2.5，…，9.510，20，…，100——————0.010.10.51011149516103460，1,211.001，1.002，…，1.0091.01,1.02,…,1.091.1,1.2,…,1.92,3,…,910，20，…，100——0.0010.0010.1110199981025續(xù)表2.1成套量塊的組合尺寸（摘自CB/T6093—2001）套別總塊數(shù)級別尺寸系列(mm)間隔(mm)塊數(shù)4380，1,211.0051.01,1.02,…,1.091.1,1.2,…,1.91,2,…,910，20，…，100————0.010.111011998105100，10.991,0.992，┅，10.001106100，11，1.001，┅，1.0090.0011026一對平行平面為量塊的工作表面(即測量平面)，兩工作表面的間距即長度量塊的工作尺寸。量塊由特殊合金鋼制成，耐磨且不易變形，工作表面之間或與平晶表面間具有可研合性，以便組成所需尺寸的量塊組。量塊上標示出的尺寸稱為量塊的標稱尺寸。標稱尺寸(即名義尺寸)＜6mm的量塊，有數(shù)字的一面為上測量面；標稱尺寸＞6mm的量塊，有數(shù)字面的右側(cè)面為上測量面。27應用時，應力求用最少的塊數(shù)組合所需的尺寸。如需組合51.995的尺寸,參照表2-1組合如下51.995需要的量塊尺寸一般量塊數(shù)目不超過四塊?！谝粔K………….第二塊…………..第三塊…………..第四塊圖2-4量塊組合量塊的組合方法28（1）有關量塊的精度術語①量塊長度l(見下圖)

量塊長度是指量塊一個測量面上的任意點到與其相對的另一測量面相研合的輔助體表面之間的垂直距離。②量塊中心長度lc

量塊中心長度是指對應于量塊未研合測量面中心點的長度。輔助體的材料和表面質(zhì)量應與量塊相同！29③量塊標稱長度ln（見下圖）

量塊標稱長度是指在量塊上，用以表明其與主單位（m)之間關系的量值（量塊長度的示值）。圖量塊的精度指標④任意點的量塊長度偏差

e

任意點的量塊長度偏差是指任意點的量塊長度與標稱長度的代數(shù)差。即e=l–ln30圖中

圖量塊的精度指標

合格條件為⑤量塊的長度變動量v量塊測量面上任意點中的最大量塊長度與最小量塊長度之差。其允許值為tv。31

⑥量塊測量面的平面度誤差

fd(見下圖)量塊測量面的平面度誤差是指包容量塊測量面的實際表面且距離為最小的兩個平行平面之間的距離。其公差為td(見表2-4)。

圖平面度誤差≤50032（2）量塊的精度等級①量塊的分級（按GB/T6093-2001）

按量塊的制造精度分五級：K、0、1、2、3級，其中K級精度最高，精度依次降低，3級最低。各級的精度指標如表2-2所示。33按級使用量塊時，是以量塊的標稱長度為工作尺寸，即不計量塊的制造誤差和磨損誤差，因此測量精度不高，但使用方便。34②量塊的分等(JJG146—2003)（JJG國家計量檢定規(guī)程）按量塊的檢定精度分五等，即1、2、3、4、5等。各等的精度指標如表2-3所示。35其中1等量塊技術要求最高，5等技術要求最低。低一等的量塊尺寸是由高一等的量塊傳遞而來(圖2—1)。因此，按等使用量塊時，是用量塊的實際尺寸，而不是量塊的標稱尺寸。此時影響量塊使用的準確度就不再是量塊長度的極限偏差，而是檢定量塊時的測量總不確定度。量塊按“等”使用的測量精度比按“級”使用的高！36（3）量塊的使用和檢驗量塊的使用可分

按級使用時，是以量塊的標稱長度為工作尺寸，不計量塊的制造誤差和磨損誤差。

按等使用時，是以量塊經(jīng)檢定后給出的實際中心長度（實際尺寸）尺寸為工作尺寸。它排除了制造誤差的影響，提高了測量精度。因此，量塊按等使用比按級使用的測量精度要高。按級使用按等使用372.多面棱體

多面棱體是角度的最常用的實物基準。它是用特殊的合金鋼或石英玻璃制成的多面棱體。常見的有4、6、8、12、24、36、72面體等。

如圖2-5為正八面棱體，它所有相鄰兩工作面法線間夾角為450。圖2-5正八面棱體

因此，可以用作基準來測量任意的n×450的角度。382.2.1計量器具及其分類計量器具為測量儀器和測量工具的統(tǒng)稱。量儀+量具1.計量器具分類按其原理、結構和用途分為:2.2計量器具和測量方法基準量具通用計量器具極限量規(guī)類檢驗夾具39（1）基準量具用來校對或調(diào)整計量器具，或作為標準尺寸進行相對測量的器具稱為基準量具。它可分為如下兩種：①定值基準量具：如量塊、角度塊等；②變值基準量具：如標準線紋刻度尺等；40（2）通用計量器具將被測量轉(zhuǎn)換為可直觀觀測的示值或等效信息的測量工具稱為通用計量器具。它包括如下7類：①游標類量具：游標卡尺、游標高度卡尺、游標角度尺等；②微動螺旋類量具：千分尺、公法線千分尺；③機械比較儀：齒輪杠桿比較儀、扭簧比較儀等；④光學量儀：光學計、光柵測長儀、激光干涉儀等；⑤電動量儀：電感比較儀、電動輪廓儀、容柵測位儀；⑥氣動量儀：水柱式氣動儀、浮標式氣動儀；⑦微機化量儀：微機控制的數(shù)顯萬能測長儀、表面粗糙度測量儀和三坐標測量機等41③機械比較儀機械比較儀是指用機械方法實現(xiàn)原始信號轉(zhuǎn)換的量儀，一般都具有機械測微機構。這種量儀結構簡單、性能穩(wěn)定、使用方便。如指示表、杠桿比較儀等。補充內(nèi)容：42④光學量儀：是指用光學方法實現(xiàn)原始信號轉(zhuǎn)換的量儀，一般都具有光學放大(測微)機構。這種量儀精度高、性能穩(wěn)定。如光學比較儀、工具顯微鏡、激光干涉儀等。激光干涉儀43⑤電動量儀：電動量儀是指能將原始信號轉(zhuǎn)換為電量信號的量儀，一般具有放大、濾波等電路。這種量儀精度高、測量信號經(jīng)模／數(shù)(A／D)轉(zhuǎn)換后，易于與計算機接口，實現(xiàn)測量和數(shù)據(jù)處理的自動化，如電感比較儀、電動輪廓儀、圓度儀等。電動輪廓儀44⑥氣動量儀：氣動式量儀是以壓縮空氣為介質(zhì)，通過氣動系統(tǒng)流量或壓力的變化來實現(xiàn)原始信號轉(zhuǎn)換的量儀。這種量儀結構簡單、測量精度和效率都高、操作方便，但示值范圍小，如水桂式氣動量儀、浮標式氣動量儀等。差壓型低壓水柱式氣動量儀45⑦微機化量儀微機化量儀是指在微機系統(tǒng)控制下，可實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的自動采集、處理、顯示和打印等功能的機電一體化量儀，如微機控制的數(shù)顯萬能測長儀、電腦表面粗糙度測量儀和三坐標測量機等。三坐標測量機46

(3)量規(guī)是沒有刻度且專用的計量器具。（極限量規(guī)類）

可用以檢驗零件要素實際尺寸和形位誤差的綜合結果。使用量規(guī)檢驗不能得到工件的具體實際尺寸和形位誤差值，而只能確定被檢驗工件是否合格。如使用光滑極限量規(guī)檢驗孔（塞規(guī)）、軸（卡規(guī)），只能判定于孔、軸的合格與否，不能得到孔、軸的實際尺寸。47⑷檢驗夾具（以前稱為計量裝置）是指為確定被測幾何量量值所必需的計量器具和輔助設備的總體。它能夠測量同一工件上較多的幾何量和形狀比較復雜的工件，有助于實現(xiàn)檢測自動化或半自動化。如齒輪綜合精度檢查儀、發(fā)動機缸體孔的幾何精度綜合測量儀等。482.計量器具的基本技術指標計量器具的基本技術指標計量器具的基本技術性能指標是合理選擇和使用計量器且的重要依棍。常用的計量技術性能指標包括：①刻度間距——②分度值——。③分辨力——④示值范圍——⑤測量范圍——⑥靈敏度——⑦示值誤差——⑧修正值⑨測量結果的重復性⑩測量不確定度49⑴刻度間距：也稱標尺間距scalespacing計量器具的標尺或分度盤上相鄰兩刻線中心之間的距離或圓弧長度稱為刻度間距。考慮人眼觀察的方便，一般應取刻度間距為1—1.25mm。⑵分度值：valueofscaledivision/scaleinterval計量器具的標尺或分度盤上每一刻度間距所代表的量值稱為分度值(i)。一般長度計量器具的分度值有i=0.1mm、0.05mm、O.02mm、0.0lmm、0.005mm、0.002mm、0.001mm等幾種。一般來說，分度值越小，則計量器具的精度就越高。50⑶分辨率（resolution;resolvingpower

）：計量器具所能顯示的最末一位數(shù)所代表的量值。由于在一些量儀(如數(shù)字式量儀)中，其讀數(shù)采用非標尺或非分度盤顯示，因此就不能使用分度值這一概念，而將其稱為分辨率。例如，國產(chǎn)JCl9型數(shù)顯式萬能工具顯微鏡的分辨率為0.5μm。(4)示值范圍：rangeofindication

計量器具所能顯示或指示的被測幾何量起始值到終止值的范圍稱為示值范圍。例如機械式測微儀的示值范圍為土100μm。51⑸測量范圍：measuringrange計量器具在允許的誤差限度內(nèi)所能測出的被測幾何量量值的下限值到上限值的范圍。一般測量范圍上限值與下限值之差稱為量程。例如立式光學比較儀的測量范圍為0—180mm，也即立式光學比較儀的量程為180mm。52⑹靈敏度：sensitivity計量器具對被測幾何量微小變化的響應變化能力稱為靈敏度。若被測幾何量的變化為Δx，該幾何量引起計量器具的響應變化能力為ΔL，則靈敏度S=ΔL/Δx當上式中分子和分母為同種量時，靈敏度也稱為放大比或放大倍數(shù)。對于具有等分刻度的標尺或分度盤的量儀，放大倍數(shù)K等于刻度間距a與分度值i之比K=a/i一般來說，分度值越小，則計量器具的靈敏度就越高。53⑺示值誤差errorofindicationofameasuringinstrument計量器具上的示值與被測幾何量真值的代數(shù)差稱為示值誤差。一般來說，示值誤差越小，則計量器具的精度就越高。⑻修正值correction為消除計量器具的系統(tǒng)誤差，用代數(shù)法加到測量結果上的值稱為修正值。其大小與示值誤差的絕對值相等，符號相反。例如，已知某千分尺的零位誤差為+0.01mm，則其零位誤差的修正