第二測量技術基礎

第二測量技術基礎第一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)概述測量的基本概念測量：獲取被測量量值的實驗過程。測量的四個基本要素被測物理量的實體。作為標準與被測物理量進行比較的同類物理量的量值。參與測量過程的各種因素和測量條件的總和。測量結果與真值的一致程度。第二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)長度基準與量值傳遞一、長度基準測量基準是用來保存和復現(xiàn)計量單位，并具有規(guī)定計量特性的計量器具。幾何量的測量基準有長度基準和角度基準。長度基準應準確、可靠地復現(xiàn)長度基準量。米的定義：1889年第一次國際計量大會定義了米，制作了國際米原器1960年第十一次國際計量大會重新定義了米

氪-86光輻射在真空中波長的若干倍1983年第十七次國際計量大會又重新定義了米

光在真空中規(guī)定時間間隔內的行程第三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一

米的復現(xiàn)：只要能獲得高頻率穩(wěn)定度的輻射，利用頻率、波長的關系，可復現(xiàn)出輻射的波長。長度基準的分類：長度基準國家基準、副基準工作基準線紋（1m石英基準尺

1-1000mm殷鋼基準線紋尺

1-200mm石英基準線紋尺）端度（0.5-200mm基準量塊組）第四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一二、長度量值傳遞系統(tǒng)

量值傳遞系統(tǒng)是國家為確保量值的合理的統(tǒng)一，建立的量計量檢定系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)將具有最高計量特性的國家基準逐級傳遞，直到對零件進行測量的各種測量器具。第五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一三、

量塊量塊（塊規(guī)）是一種平行平面端度量具。上、下測量面（極為光滑、平整，具有粘合性）標稱長度量塊的用途：用于長度量值傳遞的工作基準、用于檢定和校準計量器具的計量標準。第六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一量塊的等與級GB/T6093-2001《幾何量技術規(guī)范長度標準量塊》規(guī)定：量塊按制造技術要求分為：k、0、1、2、3級。制造技術要求（指標）量塊長度極限偏差量塊長度變動允許量測量面的平面度量塊的研合性及測量面的表面粗糙度標稱長度中心長度的實際值404040.001標稱長度理想量塊實際量塊第七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一JJG146-2003《量塊檢定規(guī)程》規(guī)定：按量塊的檢定精度將量塊分為5級：1、2、3、4、5等，1等量塊檢定精度最高，5等檢定精度最低。按“級”和按“等”使用量塊的比較

按“級”使用量塊，以量塊標稱尺寸為工作尺寸，影響量塊使用準確度的是量塊的量塊長度的極限偏差。

按“等”使用時，以量塊的實際尺寸為工作尺寸，影響量塊使用準確度的是檢定時的測量總不確定度。

一般來說，按“等”使用比按“級”使用的準確度高。第八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一量塊的組合量塊按套別生產(chǎn)，利用量塊的研合性能可以實現(xiàn)量塊的組合。17種套別，每套數(shù)量有91塊、83塊、46塊等等。第九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一量塊組合的原則和方法

原則：組合的數(shù)量盡量少，一般不超過4塊。

方法：組合量塊的選擇，按照消去所需組合尺寸的最小尾數(shù)開始，逐一順序選擇。

第十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一第三節(jié)測量方法與計量器具一、測量方法分類按實測幾何量是否是被測幾何量分類直接測量間接測量弦長弓高法測量圓的直徑弦長、弓高與直徑的函數(shù)關系測量結果的準確度比較：直接測量>間接測量第十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一按示值是否是被測幾何量的量值分類絕對測量相對測量計量器具的示值是被測幾何量相對標準量的偏差。被測幾何量的量值=標準量+偏差測量精確度比較：一般情況，相對測量>絕對測量按測量時被測表面與計量器具的測頭是否接觸分類接觸測量非接觸測量第十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一按工件上是否有多個被測幾何量同時被測量分類單項測量綜合測量用螺紋塞規(guī)綜合檢測螺紋的多個幾何量按計量器具測頭和被測表面之間是否處于相對運動狀態(tài)分類動態(tài)測量靜態(tài)測量按是否在工件加工過程中測量分類離線測量在線測量第十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一二、計量器具的分類量具類量規(guī)類計量儀器計量裝置分類有刻度或無刻度的通用的量具和量塊無刻度的專用檢驗器具——極限量規(guī)能將被測的量值轉換成可直接觀察的指示值或等效信息的計量器具一般指為確定被測幾何量值所必需的計量器具和輔助設備的總體。第十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一三、計量器具的基本技術參數(shù)一般技術性能指標刻線間距：計量器具度盤或刻度尺上相鄰2刻線的間距分度值：相鄰兩標尺標記的數(shù)值的差測量器具的示值：計量器具所指示的被測量值測量器具的標稱值：標記在量具上用以標明其特性指導其使用的量值分辨力：顯示裝置能有效辨別的最小的示值差示值范圍：計量器具的標尺能顯示的被測量數(shù)值的范圍測量范圍：在計量器具特性允許范圍內，所能測量的被測量的上、下限靈敏度：計量器具對被測量值變化的反應能力測量力：采用接觸法測量時，測量頭與被測對象之間的接觸力第十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一重復性：實際測量條件不變，對同一對象多次重復測量所得數(shù)據(jù)的一致性穩(wěn)定性：計量器具保持其測量特性的能力

示值誤差：計量器具的示值與被測量（約定）真值的差回程誤差：以不同行程方向對同一被測量測量，所得示值之差的絕對值鑒別力閾：使計量器具的示值產(chǎn)生可覺察變化的被測量值的最小變化值測量不確定度：測量結果中用于表征被測量值分散性的參數(shù)

精度性能指標第十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一第四節(jié)測量誤差及其處理一、測量誤差的基本概念測得值與被測量真值之間的差異稱為測量誤差。測量誤差的來源：第十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一測量誤差的表示方式：絕對誤差相對誤差測量誤差表示形式一般情況下，被測量真值未知，代之以“約定真值”。在等精度重復測量數(shù)據(jù)處理中，以測量數(shù)據(jù)列的算數(shù)平均值代替真值，并將由其所得“測量誤差”稱為“殘差”。第十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一二、測量誤差的分類在一定測量條件下，對同一量值進行多次重復測量，并將各次測量誤差按測量順序作圖表示。根據(jù)測量誤差的出現(xiàn)規(guī)律可將測量誤差分為：隨機誤差、系統(tǒng)誤差和粗大誤差。第十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一隨機誤差同一測量條件下，多次重復測量同一量值，測量誤差的絕對值和符號以不可預知的方式變化，但是隨機誤差（數(shù)據(jù)列）服從一定的統(tǒng)計規(guī)律。系統(tǒng)誤差同規(guī)定測量條件下，絕對值和符號保持不變（定值系統(tǒng)誤差）或按某種規(guī)律變化的誤差（變值系統(tǒng)誤差）。粗大誤差明顯超出規(guī)定條件下預期的誤差。單次測量誤差的數(shù)值本身不能說明其所屬類型。為什么？第二十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一有關測量精度的術語精密度表示一定條件下，多次測量同一量值，測量結果重復性的高低。隨機誤差越小，則測量結果的精密度越高。正確度表示測量結果中系統(tǒng)誤差的大小。系統(tǒng)誤差越小，則測量結果的正確度越高。準確度（精確度）表示測量結果與被測量真值的一致程度。隨機誤差和系統(tǒng)誤差的綜合程度越低，準確度越高。用精密度、正確度和準確度評價射擊精度第二十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一三、測量誤差的處理方法（一）隨機誤差的處理方法隨機誤差服從一定的統(tǒng)計規(guī)律，可用概率論和數(shù)理統(tǒng)計的方法處理。在正常的測量條件下，隨機誤差服從正態(tài)分布規(guī)律。單峰性對稱性有界性抵償性正態(tài)分布的隨機誤差1.隨機誤差的特性及分布規(guī)律第二十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一正態(tài)分布曲線的數(shù)學表達式（概率密度函數(shù)）置信概率與隨機誤差的極限值意義？第二十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一變量置換

隨機誤差的極限值：一定置信概率下，隨機誤差出現(xiàn)范圍的邊界值。一般取作為隨機誤差的極限值。第二十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一測量結果的表示：表示被測量真值以一定的置信概率在之間。表示了測得值以一定置信概率，在之間。

隨機誤差的極限值：一定置信概率下，隨機誤差出現(xiàn)范圍的邊界值。一般取作為隨機誤差的極限值。第二十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一2.隨機誤差的處理步驟（測量數(shù)據(jù)列不含系統(tǒng)誤差和粗大誤差）第二十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一（二）系統(tǒng)誤差的處理方法系統(tǒng)誤差的處理原則：發(fā)現(xiàn)并消除測量數(shù)據(jù)中的系統(tǒng)誤差。1.系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)（判定）方法變值系統(tǒng)誤差定值系統(tǒng)誤差殘差趨勢圖第二十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一2.系統(tǒng)誤差的消除方法預先將計量器具的系統(tǒng)誤差檢定出來，得到誤差修正值表，利用修正值消除系統(tǒng)誤差。對同一被測量從相反方向（對稱位置）進行2次測量，并相加求均消除與測量方向有關的系統(tǒng)誤差。對同一被測量采用反向測量、多點測量或多步測量，并用數(shù)學方法處理所得測量數(shù)據(jù)，分離（消除）系統(tǒng)誤差。3.粗大誤差的處理方法粗大誤差的處理原則：發(fā)現(xiàn)并剔除含有粗大誤差的測量數(shù)據(jù)。粗大誤差的發(fā)現(xiàn)方法：準則第二十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一四、等精度直接測量列的數(shù)據(jù)處理例2-1第二十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一五、等精度間接測量列的數(shù)據(jù)處理1.被測幾何量及實測幾何量測量誤差的關系被測幾何量與實測幾何量的函數(shù)關系：函數(shù)的全微分表達式消去高次小項：誤差傳遞系數(shù)：第三十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一函數(shù)誤差：采用間接測量獲得的被測幾何量的測量誤差。函數(shù)系統(tǒng)誤差的表達式實測幾何量的系統(tǒng)（測量）誤差與函數(shù)系統(tǒng)（測量）誤差的關系：函數(shù)隨機誤差的表達式實測幾何量的實驗標準偏差與函數(shù)的實驗標準偏差的關系：例2-22.等精度測量列的數(shù)據(jù)處理步驟第三十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一例（補充）在等精度的條件下對某一試件進行了4次測量。其測得值分別為（單位：mm）20.001、20.002、20.000、19.999.若已知單次測量的實驗標準偏差為0.6μm，求測量結果及其極限誤差。分析：測量結果為4次測得值的算術平均值，則有下列函數(shù)關系：測量結果的極限誤差取3倍的函數(shù)實驗標準偏差由已知條件有：則測量結果：（置信概率99.73%）第三十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一第五節(jié)計量器具的選擇一、測量不確定度誤差與測量不確定度的區(qū)別：

誤差：測量結果與真值的差。

測量不確定度:以某一最佳估計值為中心分布的一個范圍，真值以一定的概率處于這個范圍之中。測量結果：測量結果不能肯定的程度。表征了真值所在范圍的一個估計范圍。1.測量不確定度的概念第三十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一2.測量不確定度的數(shù)值不確定數(shù)值的評定方法利用測量列的統(tǒng)計分布估計——A類利用經(jīng)驗或其它信息估計——B類分類測量列的實驗標準偏差屬于A類測量不確定度的合成測量不確定度的產(chǎn)生由多方面的因素造成。測量不確定度的數(shù)值為各因素產(chǎn)生的測量不確定度分量合成得到。：第i個測量不確定度分量；U：測量不確定度第三十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一標準不確定度和擴展不確定度標