模块7：测量技术基础

1、测量技术基础测量技术基础 互换性与测量技术实践互换性与测量技术实践模块七模块七 二二0000九年五月九年五月 上海第二工业大学上海第二工业大学 机电工程学院机电工程学院 测量基本概念测量基本概念 测量误差及数据处理测量误差及数据处理 模块主要内容 测量基准与量值传递测量基准与量值传递( (量块量块) ) 计量器具和测量方法计量器具和测量方法 计量器具的分类计量器具的分类 计量器具的度量指标计量器具的度量指标 测量方法测量方法 计量器具的选择计量器具的选择 GB/T 3177 - 2009 所谓测量就是将被测量与测量单位所谓测量就是将被测量与测量单位( (标准量标准量) )进行比较。进行比较。

2、检测检测 测量测量 测量单位测量单位 ( (m,mm,m,nm)m,mm,m,nm) 被测对象被测对象 ( (长度、角度、形状、位置长度、角度、形状、位置) ) 测量精度测量精度 测量方法测量方法 测量原理测量原理 测量器具测量器具 测量条件测量条件 合格性判断合格性判断 测量基本概念 实测值与测量真值的一致性实测值与测量真值的一致性 = X - X0= X - X0 检验检验 测量基准与量值传递系统 建立国际统一、稳定、可靠的长度基准。建立国际统一、稳定、可靠的长度基准。 长度基准长度基准 0.866m氦氖氦氖 激光辐射激光辐射 量块量块 线纹尺线纹尺 计量器具计量器具被测工件被测工件 17

3、911791年法国国会批准定义为：年法国国会批准定义为：“米米等于地球子午线的四千万分之一等于地球子午线的四千万分之一”； 18891889年第一届国际计量大会，订制了年第一届国际计量大会，订制了铂铱合金铂铱合金制成的国际米原器；制成的国际米原器； 19271927年第七届国际计量大会决定利用年第七届国际计量大会决定利用光波波长光波波长来复现来复现“米米 ” ”； 19601960年第年第1111届国际计量大会上通过以届国际计量大会上通过以KrKr氪氪-86-86（8686KrKr）辐射的真空波辐射的真空波 长作为长度计量的基准。长作为长度计量的基准。 19831983年第年第1717届国际计

4、量大会对新的届国际计量大会对新的“米米” ” 定义为定义为 :“ :“ 米是光在真空中米是光在真空中 在在 1/2997924581/299792458s s 时间间隔内所经过的距离时间间隔内所经过的距离” ” 。 我国用腆吸收稳定的我国用腆吸收稳定的0.6330.633mm氦氖激光辐射波长来复现长度基准。氦氖激光辐射波长来复现长度基准。 “米米 ” 的定义经历了一个科学技术进步发展的过程的定义经历了一个科学技术进步发展的过程 长度量值传递系统 长度基准与量值传递 -量块量块 量块：量块：量块是长度尺寸传递的实物基准。量块是长度尺寸传递的实物基准。 形状形状：长方六面体：长方六面体 材料：材料

5、：合金钢合金钢 作用：作用：测量零件，调整仪器，尺寸传递中的中间标准量具测量零件，调整仪器，尺寸传递中的中间标准量具 尺寸精度（中心长度）尺寸精度（中心长度） 平面平行度（长度变动量）平面平行度（长度变动量） 研合性研合性 量块的精度：量块的精度： 量块的应用量块的应用 “级级”：00、0、 k 、 1、2、3 “等等”：1、2、3、4、5、6 51.995 - 1.005 50.99 - 1.49 49.5 - 9.5 40 计量器具和测量方法 计量器具的分类计量器具的分类 基准量具、通用计量器具、极限量规、检验夹具基准量具、通用计量器具、极限量规、检验夹具 计量器具的度量指标计量器具的度量

6、指标 1、分度值（刻度值）分度值（刻度值） i：计量器具相邻刻线所代表的量值计量器具相邻刻线所代表的量值(分辨率分辨率)； 2、刻度间距刻度间距a：刻度尺相邻刻线中心的距离；刻度尺相邻刻线中心的距离； 3、示值范围示值范围： 计量器具计量器具显示显示的最高值到最低值的范围；的最高值到最低值的范围； 4、测量范围测量范围： 计量器具所能计量器具所能测量到测量到的最大值到最小值的范围；的最大值到最小值的范围； 5、灵敏度灵敏度 k ： 计量器具对被测量变化的反映能力；计量器具对被测量变化的反映能力； k = ；（；（放大比放大比） 6、灵敏限（灵敏阈）灵敏限（灵敏阈）：计量器具可察觉被测量的最小变

7、化值：计量器具可察觉被测量的最小变化值 7 7、测量力、测量力 a i 8 8、示值误差示值误差 ： 计量器具示值与真值之差（计量器具示值与真值之差（ = X - X0） 9、示值变动性、示值变动性 1010、回程误差、回程误差 1111、修正值、修正值 1212、测量不确定度、测量不确定度 计量器具和测量方法 绝对测量绝对测量-相对（比较）测量相对（比较）测量 直接测量直接测量-间接测量间接测量 单项测量单项测量-综合测量综合测量 静态测量静态测量-动态测量动态测量 接触测量接触测量-非接触测量非接触测量 等精度测量等精度测量 - -不等精度测量不等精度测量 测量方法测量方法 GB/T 31

8、77 - 2009 检测检测 测量（计量器具）测量（计量器具） 检验（规定的验收极限）检验（规定的验收极限） 将真实尺寸处于公差带以外的废品判为合格品将真实尺寸处于公差带以外的废品判为合格品误收误收 将真实尺寸处于公差带之内的合格品判为品废将真实尺寸处于公差带之内的合格品判为品废误废误废 GB/T 3177 2009规定规定验收原则验收原则、验收极限验收极限、计量器具的选择计量器具的选择 验收原则：允许有验收原则：允许有误废不误废不允许有允许有误收误收 -0.062 + 0 - 40mm -0.058 -0.066 +0.004 -0.004 计量器具的选择 方式一：内缩验收极限方式一：内缩验

9、收极限 孔公差带孔公差带轴公差带轴公差带 LML MML MML LML A A A A 生生 产产 公公 差差 生生 产产 公公 差差 A A A A A A A A 安全裕度：安全裕度： 10 IT A 孔上验收极限孔上验收极限=最小实体尺寸最小实体尺寸 （Dmax) - A 孔下验收极限孔下验收极限=最大实体尺寸（最大实体尺寸（Dmin） + A 轴上验收极限轴上验收极限=最大实体尺寸最大实体尺寸 （dmax) - A 轴下验收极限轴下验收极限=最小实体尺寸（最小实体尺寸（dmin） + A 生产公差生产公差=上验收极限上验收极限 - 下验收极限下验收极限 方式二：不内缩验收极限方式二：

10、不内缩验收极限 A=0 计量器具的选择 根据被测工件的公差选择计量器具：根据被测工件的公差选择计量器具： 按被测工件的公差，确定计量器具的测量按被测工件的公差，确定计量器具的测量 不确定度允许值：不确定度允许值： 国家标准规定：国家标准规定： 1 选择计量器具，确定测量不确定度：选择计量器具，确定测量不确定度：1 11 所选计量器具的测所选计量器具的测 量不确定度量不确定度 （查表）（查表） 工件允许所选计量工件允许所选计量 器具的测量不确定器具的测量不确定 度允许值（查表）度允许值（查表） 查查表表安全裕度与计量器具的测量不确定度允许值安全裕度与计量器具的测量不确定度允许值 计量器具的选择

11、例：某轴类零件例：某轴类零件 ,试试 确定验收极限和选择计量器具。确定验收极限和选择计量器具。 50f8（ -0.025 -0.064）E 解：解：Td = 0.039mm 由表得由表得 A=0.0039mm，按方式一确按方式一确 定验收极限定验收极限 轴上验收极限轴上验收极限=最大实体尺寸最大实体尺寸 （dmax) - A = 49.9711mm 轴下验收极限轴下验收极限=最小实体尺寸（最小实体尺寸（dmin） + A = 49.9399mm 49.9711 49.9399 49.975 49.936 轴轴 公公 差差 带带 由表得：由表得： 档档 1= 0.0035mm 由表得：由表得：分

12、度值为分度值为0.005的比较仪不确定度的比较仪不确定度 =0.003mm 1 50f8( ) -0.025 -0.064 E 计量器具的选择 一、测量误差概念一、测量误差概念（测得值测得值X与被测量真值与被测量真值 X0 之差）之差） 1、绝对误差、绝对误差 测量误差及数据处理 例例1：20轴，测得直径误差轴，测得直径误差0.02，试计算相对误差。，试计算相对误差。 绝对误差为代数值，可正、负绝对误差为代数值，可正、负 2、相对误差、相对误差 %100 | %100 | %100 | 00 0 xxx xx 0 xx %1 . 0%100 20 |02. 0| %100 | x 例例2：10

13、0轴，测得直径误差轴，测得直径误差0.05，试计算相对误差。，试计算相对误差。 %05. 0%100 100 |05. 0| %100 | x 二、测量误差的来源二、测量误差的来源 计量器具、标准件、方法、环境、人员计量器具、标准件、方法、环境、人员 阿贝误差阿贝误差 定义定义:对同一被测量进行多次测量，对同一被测量进行多次测量， 测量误差的测量误差的绝对值绝对值和和符号符号以不可以不可 预定的方式变化的误差称为随机预定的方式变化的误差称为随机 误差。误差。 虽然某一次测量的随机误差大小、虽然某一次测量的随机误差大小、 方向不能预料，但是进行多次重方向不能预料，但是进行多次重 复测量有统计规律，大多数情况复测量有统计规律，大多数情况 服从正态分布。服从正态分布。 定值系统误差定值系统误差 变值系统误差变值系统误差 补偿、修正设补偿、修正设 法消除法消除 三、测量误差分类三、测量误差分类 测量误差及数据处理 系统误差系统误差 粗大误差粗大误差 随机误差随机误差 补偿、修正设补偿、修正设 法消除法消除 剔除剔除 正态分布随机误差的基本特性正态分布随机误差的基本特性: 单峰性单峰性 对称性对称性 有界性有界性 抵偿性抵偿性 e y 2 2 2