第二測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)

第二測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)第1頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述測(cè)量的基本概念測(cè)量：獲取被測(cè)量量值的實(shí)驗(yàn)過程。測(cè)量的四個(gè)基本要素被測(cè)物理量的實(shí)體。作為標(biāo)準(zhǔn)與被測(cè)物理量進(jìn)行比較的同類物理量的量值。參與測(cè)量過程的各種因素和測(cè)量條件的總和。測(cè)量結(jié)果與真值的一致程度。第2頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)長(zhǎng)度基準(zhǔn)與量值傳遞一、長(zhǎng)度基準(zhǔn)測(cè)量基準(zhǔn)是用來保存和復(fù)現(xiàn)計(jì)量單位，并具有規(guī)定計(jì)量特性的計(jì)量器具。幾何量的測(cè)量基準(zhǔn)有長(zhǎng)度基準(zhǔn)和角度基準(zhǔn)。長(zhǎng)度基準(zhǔn)應(yīng)準(zhǔn)確、可靠地復(fù)現(xiàn)長(zhǎng)度基準(zhǔn)量。米的定義：1889年第一次國(guó)際計(jì)量大會(huì)定義了米，制作了國(guó)際米原器1960年第十一次國(guó)際計(jì)量大會(huì)重新定義了米

氪-86光輻射在真空中波長(zhǎng)的若干倍1983年第十七次國(guó)際計(jì)量大會(huì)又重新定義了米

光在真空中規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)的行程第3頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

米的復(fù)現(xiàn)：只要能獲得高頻率穩(wěn)定度的輻射，利用頻率、波長(zhǎng)的關(guān)系，可復(fù)現(xiàn)出輻射的波長(zhǎng)。長(zhǎng)度基準(zhǔn)的分類：長(zhǎng)度基準(zhǔn)國(guó)家基準(zhǔn)、副基準(zhǔn)工作基準(zhǔn)線紋（1m石英基準(zhǔn)尺

1-1000mm殷鋼基準(zhǔn)線紋尺

1-200mm石英基準(zhǔn)線紋尺）端度（0.5-200mm基準(zhǔn)量塊組）第4頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)

量值傳遞系統(tǒng)是國(guó)家為確保量值的合理的統(tǒng)一，建立的量計(jì)量檢定系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)將具有最高計(jì)量特性的國(guó)家基準(zhǔn)逐級(jí)傳遞，直到對(duì)零件進(jìn)行測(cè)量的各種測(cè)量器具。第5頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、

量塊量塊（塊規(guī)）是一種平行平面端度量具。上、下測(cè)量面（極為光滑、平整，具有粘合性）標(biāo)稱長(zhǎng)度量塊的用途：用于長(zhǎng)度量值傳遞的工作基準(zhǔn)、用于檢定和校準(zhǔn)計(jì)量器具的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。第6頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月量塊的等與級(jí)GB/T6093-2001《幾何量技術(shù)規(guī)范長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)量塊》規(guī)定：量塊按制造技術(shù)要求分為：k、0、1、2、3級(jí)。制造技術(shù)要求（指標(biāo)）量塊長(zhǎng)度極限偏差量塊長(zhǎng)度變動(dòng)允許量測(cè)量面的平面度量塊的研合性及測(cè)量面的表面粗糙度標(biāo)稱長(zhǎng)度中心長(zhǎng)度的實(shí)際值404040.001標(biāo)稱長(zhǎng)度理想量塊實(shí)際量塊第7頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(jí)：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(jí)”和按“等”使用量塊的比較

按“級(jí)”使用量塊，以量塊標(biāo)稱尺寸為工作尺寸，影響量塊使用準(zhǔn)確度的是量塊的量塊長(zhǎng)度的極限偏差。

按“等”使用時(shí)，以量塊的實(shí)際尺寸為工作尺寸，影響量塊使用準(zhǔn)確度的是檢定時(shí)的測(cè)量總不確定度。

一般來說，按“等”使用比按“級(jí)”使用的準(zhǔn)確度高。第8頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(shí)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9頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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10頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)測(cè)量方法與計(jì)量器具一、測(cè)量方法分類按實(shí)測(cè)幾何量是否是被測(cè)幾何量分類直接測(cè)量間接測(cè)量弦長(zhǎng)弓高法測(cè)量圓的直徑弦長(zhǎng)、弓高與直徑的函數(shù)關(guān)系測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度比較：直接測(cè)量>間接測(cè)量第11頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月按示值是否是被測(cè)幾何量的量值分類絕對(duì)測(cè)量相對(duì)測(cè)量計(jì)量器具的示值是被測(cè)幾何量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的偏差。被測(cè)幾何量的量值=標(biāo)準(zhǔn)量+偏差測(cè)量精確度比較：一般情況，相對(duì)測(cè)量>絕對(duì)測(cè)量按測(cè)量時(shí)被測(cè)表面與計(jì)量器具的測(cè)頭是否接觸分類接觸測(cè)量非接觸測(cè)量第12頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月按工件上是否有多個(gè)被測(cè)幾何量同時(shí)被測(cè)量分類單項(xiàng)測(cè)量綜合測(cè)量用螺紋塞規(guī)綜合檢測(cè)螺紋的多個(gè)幾何量按計(jì)量器具測(cè)頭和被測(cè)表面之間是否處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分類動(dòng)態(tài)測(cè)量靜態(tài)測(cè)量按是否在工件加工過程中測(cè)量分類離線測(cè)量在線測(cè)量第13頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、計(jì)量器具的分類量具類量規(guī)類計(jì)量?jī)x器計(jì)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(yàn)器具——極限量規(guī)能將被測(cè)的量值轉(zhuǎn)換成可直接觀察的指示值或等效信息的計(jì)量器具一般指為確定被測(cè)幾何量值所必需的計(jì)量器具和輔助設(shè)備的總體。第14頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、計(jì)量器具的基本技術(shù)參數(shù)一般技術(shù)性能指標(biāo)刻線間距：計(jì)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(biāo)尺標(biāo)記的數(shù)值的差測(cè)量器具的示值：計(jì)量器具所指示的被測(cè)量值測(cè)量器具的標(biāo)稱值：標(biāo)記在量具上用以標(biāo)明其特性指導(dǎo)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(jì)量器具的標(biāo)尺能顯示的被測(cè)量數(shù)值的范圍測(cè)量范圍：在計(jì)量器具特性允許范圍內(nèi)，所能測(cè)量的被測(cè)量的上、下限靈敏度：計(jì)量器具對(duì)被測(cè)量值變化的反應(yīng)能力測(cè)量力：采用接觸法測(cè)量時(shí)，測(cè)量頭與被測(cè)對(duì)象之間的接觸力第15頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月重復(fù)性：實(shí)際測(cè)量條件不變，對(duì)同一對(duì)象多次重復(fù)測(cè)量所得數(shù)據(jù)的一致性穩(wěn)定性：計(jì)量器具保持其測(cè)量特性的能力

示值誤差：計(jì)量器具的示值與被測(cè)量（約定）真值的差回程誤差：以不同行程方向?qū)ν槐粶y(cè)量測(cè)量，所得示值之差的絕對(duì)值鑒別力閾：使計(jì)量器具的示值產(chǎn)生可覺察變化的被測(cè)量值的最小變化值測(cè)量不確定度：測(cè)量結(jié)果中用于表征被測(cè)量值分散性的參數(shù)

精度性能指標(biāo)第16頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)測(cè)量誤差及其處理一、測(cè)量誤差的基本概念測(cè)得值與被測(cè)量真值之間的差異稱為測(cè)量誤差。測(cè)量誤差的來源：第17頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月測(cè)量誤差的表示方式：絕對(duì)誤差相對(duì)誤差測(cè)量誤差表示形式一般情況下，被測(cè)量真值未知，代之以“約定真值”。在等精度重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)處理中，以測(cè)量數(shù)據(jù)列的算數(shù)平均值代替真值，并將由其所得“測(cè)量誤差”稱為“殘差”。第18頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、測(cè)量誤差的分類在一定測(cè)量條件下，對(duì)同一量值進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，并將各次測(cè)量誤差按測(cè)量順序作圖表示。根據(jù)測(cè)量誤差的出現(xiàn)規(guī)律可將測(cè)量誤差分為：隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差和粗大誤差。第19頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月隨機(jī)誤差同一測(cè)量條件下，多次重復(fù)測(cè)量同一量值，測(cè)量誤差的絕對(duì)值和符號(hào)以不可預(yù)知的方式變化，但是隨機(jī)誤差（數(shù)據(jù)列）服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。系統(tǒng)誤差同規(guī)定測(cè)量條件下，絕對(duì)值和符號(hào)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(yù)期的誤差。單次測(cè)量誤差的數(shù)值本身不能說明其所屬類型。為什么？第20頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有關(guān)測(cè)量精度的術(shù)語精密度表示一定條件下，多次測(cè)量同一量值，測(cè)量結(jié)果重復(fù)性的高低。隨機(jī)誤差越小，則測(cè)量結(jié)果的精密度越高。正確度表示測(cè)量結(jié)果中系統(tǒng)誤差的大小。系統(tǒng)誤差越小，則測(cè)量結(jié)果的正確度越高。準(zhǔn)確度（精確度）表示測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量真值的一致程度。隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的綜合程度越低，準(zhǔn)確度越高。用精密度、正確度和準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)射擊精度第21頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、測(cè)量誤差的處理方法（一）隨機(jī)誤差的處理方法隨機(jī)誤差服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，可用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法處理。在正常的測(cè)量條件下，隨機(jī)誤差服從正態(tài)分布規(guī)律。單峰性對(duì)稱性有界性抵償性正態(tài)分布的隨機(jī)誤差1.隨機(jī)誤差的特性及分布規(guī)律第22頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月正態(tài)分布曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式（概率密度函數(shù)）置信概率與隨機(jī)誤差的極限值意義？第23頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變量置換

隨機(jī)誤差的極限值：一定置信概率下，隨機(jī)誤差出現(xiàn)范圍的邊界值。一般取作為隨機(jī)誤差的極限值。第24頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月測(cè)量結(jié)果的表示：表示被測(cè)量真值以一定的置信概率在之間。表示了測(cè)得值以一定置信概率，在之間。

隨機(jī)誤差的極限值：一定置信概率下，隨機(jī)誤差出現(xiàn)范圍的邊界值。一般取作為隨機(jī)誤差的極限值。第25頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.隨機(jī)誤差的處理步驟（測(cè)量數(shù)據(jù)列不含系統(tǒng)誤差和粗大誤差）第26頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（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(cè)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(shì)圖第27頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.系統(tǒng)誤差的消除方法預(yù)先將計(jì)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(duì)同一被測(cè)量從相反方向（對(duì)稱位置）進(jìn)行2次測(cè)量，并相加求均消除與測(cè)量方向有關(guān)的系統(tǒng)誤差。對(duì)同一被測(cè)量采用反向測(cè)量、多點(diǎn)測(cè)量或多步測(cè)量，并用數(shù)學(xué)方法處理所得測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)。粗大誤差的發(fā)現(xiàn)方法：準(zhǔn)則第28頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、等精度直接測(cè)量列的數(shù)據(jù)處理例2-1第29頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、等精度間接測(cè)量列的數(shù)據(jù)處理1.被測(cè)幾何量及實(shí)測(cè)幾何量測(cè)量誤差的關(guān)系被測(cè)幾何量與實(shí)測(cè)幾何量的函數(shù)關(guān)系：函數(shù)的全微分表達(dá)式消去高次小項(xiàng)：誤差傳遞系數(shù)：第30頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月函數(shù)誤差：采用間接測(cè)量獲得的被測(cè)幾何量的測(cè)量誤差。函數(shù)系統(tǒng)誤差的表達(dá)式實(shí)測(cè)幾何量的系統(tǒng)（測(cè)量）誤差與函數(shù)系統(tǒng)（測(cè)量）誤差的關(guān)系：函數(shù)隨機(jī)誤差的表達(dá)式實(shí)測(cè)幾何量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差與函數(shù)的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差的關(guān)系：例2-22.等精度測(cè)量列的數(shù)據(jù)處理步驟第31頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例（補(bǔ)充）在等精度的條件下對(duì)某一試件進(jìn)行了4次測(cè)量。其測(cè)得值分別為（單位：mm）20.001、20.002、20.000、19.999.若已知單次測(cè)量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.6μm，求測(cè)量結(jié)果及其極限誤差。分析：測(cè)量結(jié)果為4次測(cè)得值的算術(shù)平均值，則有下列函數(shù)關(guān)系：測(cè)量結(jié)果的極限誤差取3倍的函數(shù)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差由已知條件有：則測(cè)量結(jié)果：（置信概率99.73%）第32頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)計(jì)量器具的選擇一、測(cè)量不確定度誤差與測(cè)量不確定度的區(qū)別：

誤差：測(cè)量結(jié)果與真值的差。

測(cè)量不確定度:以某一最佳估計(jì)值為中心分布的一個(gè)范圍，真值以一定的概率處于這個(gè)范圍之中。測(cè)量結(jié)果：測(cè)量結(jié)果不能肯定的程度。表征了真值所在范圍的一個(gè)估計(jì)范圍。1.測(cè)量不確定度的概念第33頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.測(cè)量不確定度的數(shù)值不確定數(shù)值的評(píng)定方法利用測(cè)量列的統(tǒng)計(jì)分布估計(jì)——A類利用經(jīng)驗(yàn)或其它信息估計(jì)——B類分類測(cè)量列的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差屬于A類測(cè)量不確定度的合成測(cè)量不確定度的產(chǎn)生由多方面的因素造成。測(cè)量不確定度的數(shù)值為各因素產(chǎn)生的測(cè)量不確定度分量合成得到。：第i個(gè)測(cè)量不確定度分量；U：測(cè)量不確定度第34頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度標(biāo)準(zhǔn)不確定度：由標(biāo)準(zhǔn)偏差表征的不確定度。擴(kuò)展不確定度：由標(biāo)準(zhǔn)不確定度乘以置信因數(shù)表征的不確定度。二、計(jì)量器具的選擇1.計(jì)量器具選擇的主要依據(jù)尺寸公差帶測(cè)得值等于極限尺寸時(shí)，真值以一定置信概率所處的范圍。因測(cè)量不確定度造成的工件尺寸的“誤收”和“誤廢”現(xiàn)象。第35頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為降低“誤收”等現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)根據(jù)工件尺寸的公差確定對(duì)測(cè)量不確定的要求。由計(jì)量器具引起的測(cè)量不確定度是測(cè)量不確定度的一個(gè)主要分量，應(yīng)根據(jù)工件公差提出計(jì)量器具的測(cè)量不確定上限，并依此為主要依據(jù)選擇計(jì)量器具。計(jì)量器具測(cè)量不確定度允許值的確定方法