第3章 测量技术基础知识及光滑工件尺寸检测

1、3.1概述概述3.2计量器具的分类及其主要技术指标计量器具的分类及其主要技术指标3.3测量方法测量方法3.4测量误差与数据处理测量误差与数据处理3.5测量技术的基本原则测量技术的基本原则3.6 光滑工件尺寸的检测光滑工件尺寸的检测第第3章测量技术的基础知识及光滑工件尺寸的检测章测量技术的基础知识及光滑工件尺寸的检测主要内容：主要内容： 所谓所谓“测量测量”就是将被测的量与用计量单位表示的标准量进行比较，从就是将被测的量与用计量单位表示的标准量进行比较，从而确定二者比值的而确定二者比值的实验过程实验过程。 若被测量为若被测量为L，标准量（计量单位）为，标准量（计量单位）为E，那么测量就是确定，那

2、么测量就是确定L是是E的多少的多少倍。即确定比值倍。即确定比值q = L / E，最后获得被测量，最后获得被测量L的量值，即的量值，即 L = qE 在我国，习惯上将以保持量值统一和传递为目的之专门测量称为在我国，习惯上将以保持量值统一和传递为目的之专门测量称为计量计量，而，而将研究测量、保证量值统一和准确的科学称为将研究测量、保证量值统一和准确的科学称为计量学计量学。 基本概念：基本概念：l 测量：以确定量值为目的的一组操作；测量：以确定量值为目的的一组操作；l 计量：实现单位统一、量值准确可靠的活动；计量：实现单位统一、量值准确可靠的活动；l 检验：通过观察和判断，必要时结合测量、试验所进

3、行的符合性评价；检验：通过观察和判断，必要时结合测量、试验所进行的符合性评价；l 验证验证/认证：规定要求已得到满足的客观证据的认定和提供。认证：规定要求已得到满足的客观证据的认定和提供。3.1.1 测量技术的基本概念测量技术的基本概念3.1概述概述测量技术或计量科学的意义：测量技术或计量科学的意义： 具有具有”顶天立地顶天立地“的作用。的作用。 顶天：顶天：说明测量或计量是一切高科技发展的基础。如各种物理学、说明测量或计量是一切高科技发展的基础。如各种物理学、化学、自然科学的发现和发明，都是依靠测量获得，且发明的许多项化学、自然科学的发现和发明，都是依靠测量获得，且发明的许多项目本身就是测量

4、仪器或测量方法。目本身就是测量仪器或测量方法。 立地：立地：说明测量或计量与人们生活的衣、食、住、行和生、老、说明测量或计量与人们生活的衣、食、住、行和生、老、病、死等，以及国民经济的工、农、商、学、兵等的依存关系密不可病、死等，以及国民经济的工、农、商、学、兵等的依存关系密不可分。分。3.1.1 测量技术的基本概念（续）测量技术的基本概念（续）一个完整的测量过程应包含一个完整的测量过程应包含: :l 测量对象：测量对象：测量的几何量，如长度、角度、重量等。测量的几何量，如长度、角度、重量等。l 计量单位（国际基本单位）：计量单位（国际基本单位）： 米（米（m） 秒（秒（s） 安培（安培（A）

5、 摩尔（摩尔（mol） 千克（千克（kg） 开尔文（开尔文（K） 坎德拉（坎德拉（cd）l 测量方法：测量方法：采用的测量原理、计量器具、测量条件（环采用的测量原理、计量器具、测量条件（环境）等。境）等。l 测量精确度（或准确度）：测量精确度（或准确度）：测量结果与真值的差值测量结果与真值的差值l 测量者测量者测量对象：测量对象： 按物理学类别分为：长度、力学、热学、电磁、无线电、按物理学类别分为：长度、力学、热学、电磁、无线电、时间频率、化学、声学、放射性和光学，称为时间频率、化学、声学、放射性和光学，称为十大计量十大计量。机械制造中的技术测量：机械制造中的技术测量： 是指是指几何参数几何参

6、数的测量，包括长度、角度、形状误差、位置的测量，包括长度、角度、形状误差、位置误差、表面微观形貌误差等。误差、表面微观形貌误差等。对技术测量的基本要求：对技术测量的基本要求： 采用正确的方法与测量器具，将测量误差控制在允许限度采用正确的方法与测量器具，将测量误差控制在允许限度内，正确判断测量结果是否符合技术规范的要求。此外还要求内，正确判断测量结果是否符合技术规范的要求。此外还要求保证所需的测量效率和经济性。保证所需的测量效率和经济性。3.1.1 测量技术的基本概念（续）测量技术的基本概念（续）1. 长度单位和基准长度单位和基准 我国的法定长度计量单位是米我国的法定长度计量单位是米(m) ，在

7、机械制造中的常用单，在机械制造中的常用单位是毫米位是毫米 (mm) ，在技术测量中的常用单位是微米，在技术测量中的常用单位是微米 (m) 。它。它们之间的关系是：们之间的关系是：1m=1000mm，1mm=1000m。 在在1983年第十七届国际计量大会上通过的米的新定义为：年第十七届国际计量大会上通过的米的新定义为：“1米是光在真空中于米是光在真空中于1/299792458秒的时间间隔内所经过的距秒的时间间隔内所经过的距离离”。3.1.2 长度单位、基准和量值传递系统长度单位、基准和量值传递系统其他六个国际基本单位的定义如下：其他六个国际基本单位的定义如下：(2)千克：千克：国际千克原器的质

8、量为国际千克原器的质量为1 kg。国际千克原器是国际千克原器是1889年年第一届国际权度大会批准制造的。它是一个高度和直径均为第一届国际权度大会批准制造的。它是一个高度和直径均为39 mm的，用铂铱合金制成的圆柱体。原型保存在巴黎国际的，用铂铱合金制成的圆柱体。原型保存在巴黎国际计量局。计量局。(3)秒：秒：铯铯133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的辐射的9,192,631,770个周期的持续时间为个周期的持续时间为1 s。起初，人们把起初，人们把一昼夜划分为一昼夜划分为24 h，1 h为为60 min，1 min为为60 s。但一昼夜的。

9、但一昼夜的周期，即太阳日是变动的，所以定义周期，即太阳日是变动的，所以定义1 s等于平均太阳日。后等于平均太阳日。后来又发现，地球公转周期也是变动的，于是又需确定另外的来又发现，地球公转周期也是变动的，于是又需确定另外的定义。随着科学技术的发展，科学家们发现，原子能级跃迁定义。随着科学技术的发展，科学家们发现，原子能级跃迁时，吸收或发射一定频率的电磁波，其频率非常稳定。于是时，吸收或发射一定频率的电磁波，其频率非常稳定。于是在在1967年第十三届国际计量大会上确认了上述定义。年第十三届国际计量大会上确认了上述定义。(4)安培：安培：在两条置于真空中的，相互平行，相距在两条置于真空中的，相互平行

10、，相距1米的无限长米的无限长而圆截面可以忽略的导线中，通以强度相同的恒定电流，若而圆截面可以忽略的导线中，通以强度相同的恒定电流，若导线每米长所受的力为导线每米长所受的力为210-7 N，则导线中的电流强度为，则导线中的电流强度为1 A。1948年国际度量衡委员会第九次会议作了这样的规定。年国际度量衡委员会第九次会议作了这样的规定。1960年年10月，第十一届国际权度大会上确认为国际单位制中月，第十一届国际权度大会上确认为国际单位制中的七种基本单位之一。的七种基本单位之一。(5)开尔文：开尔文：水的三相点热力学温度的为水的三相点热力学温度的为1 K。该单位是以英国该单位是以英国物理学家开尔文的

11、名字命名的。物理学家开尔文的名字命名的。“开尔文开尔文”的温度间隔与的温度间隔与“摄摄氏度氏度”的温度间隔相等。但开氏温标的零度的温度间隔相等。但开氏温标的零度(0 K)，是摄氏温，是摄氏温标的零下标的零下273度度(-273)。1968年国际计量大会决定把年国际计量大会决定把“开尔开尔文文”作为七个基本单位之一。作为七个基本单位之一。(6)摩尔：摩尔：简称摩，摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含简称摩，摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与的基本单元数与0.012kg C12的原子数目相等。使用摩尔时，的原子数目相等。使用摩尔时，基本单元应予指明，可以是原子、分子、离子、电子

12、及其他基本单元应予指明，可以是原子、分子、离子、电子及其他粒子，或这些粒子的特定组合。摩尔拉丁文的原意是大量和粒子，或这些粒子的特定组合。摩尔拉丁文的原意是大量和堆量。它是用宏观的量来量度微观粒子的一个单位。堆量。它是用宏观的量来量度微观粒子的一个单位。1971年年第十四届国际计量大会通过了对摩尔的定义。我国第十四届国际计量大会通过了对摩尔的定义。我国1977年国年国务院公布了介绍摩尔的文件，同时取消克原子、克分子、克务院公布了介绍摩尔的文件，同时取消克原子、克分子、克分子浓度、克分子体积等概念。分子浓度、克分子体积等概念。(7)坎德拉：坎德拉：简称坎，一个光源在给定方向上的发光强度。该光简称

13、坎，一个光源在给定方向上的发光强度。该光源发出的频率为源发出的频率为5401012赫兹的单色辐射，且在此方向上的赫兹的单色辐射，且在此方向上的辐射强度为瓦特每球面度。辐射强度为瓦特每球面度。 2. 量值传递系统量值传递系统 使用激光来复现长度基准，虽然可以达到极高的使用激光来复现长度基准，虽然可以达到极高的测量精度，但不方便在生产中直接使用。测量精度，但不方便在生产中直接使用。 为了保证量值的统一和方便操作，必须建立从国为了保证量值的统一和方便操作，必须建立从国家长度计量基准到各生产场所中使用的家长度计量基准到各生产场所中使用的工作计量工作计量器具器具之间的量值传递系统，以便将基准量值逐级之间

14、的量值传递系统，以便将基准量值逐级传递到工作计量器具上。传递到工作计量器具上。量量值值传传递递系系统统L4L3L2L量块L1平晶3.1.3 量块量块L4L3L2L量块L1平晶3.1.3 量块（续）量块（续） 从量块一个测量面上任意从量块一个测量面上任意点到与这个量块另一个测量面点到与这个量块另一个测量面相研合的面的垂直距离称为相研合的面的垂直距离称为量量块长度块长度Li。 从量块一个测量面中心点从量块一个测量面中心点到与这个量块另一个测量面相到与这个量块另一个测量面相研合的面的垂直距离称为研合的面的垂直距离称为量块量块的中心长度的中心长度。(三三) 量块的精度量块的精度 （1）级）级 GB/T

15、60932001按按制造精度制造精度将量块分为将量块分为00，0，1，2，3和和K级共级共6级，其中级，其中00级精度最高，级精度最高，3级精度最低，级精度最低，K级为校准级。级为校准级。 主要根据量块主要根据量块长度极限偏差长度极限偏差、测量面的平面度测量面的平面度、粗糙度粗糙度及及量块的量块的研合性研合性和和硬度硬度等指标来划分的。等指标来划分的。见课本表见课本表3-1。（2）等）等 国家计量局标国家计量局标JJG1462003量块检定规程量块检定规程按按检定精度检定精度将将量块分为六等，即量块分为六等，即1、2、3、4、5、6等，其中等，其中1等精度最高，等精度最高，6等精度最低，等精度

16、最低，“等等”主要依据量块中心长度测量的极限偏差和平主要依据量块中心长度测量的极限偏差和平面平行性允许偏差来划分的。面平行性允许偏差来划分的。见课本表见课本表3-2。3.1.3 量块（续）量块（续）量块的量块的“级级”与与“等等” 比较比较: l 量块的量块的“级级”和和“等等”是从是从成批制造成批制造和和单个检定单个检定两种不同的角度出发两种不同的角度出发 ，对其精度进行划分的两种形式。，对其精度进行划分的两种形式。 l 按按“级级”使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺寸，该尺使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺寸，该尺 寸包含其制造误差。寸包含其制造误差。 l 按按“等等”使用

17、时，必须以检定后的实际尺寸作为工作尺寸，该尺寸使用时，必须以检定后的实际尺寸作为工作尺寸，该尺寸 不包含制造误差，但包含了检定时的测量误差。不包含制造误差，但包含了检定时的测量误差。l 就同一量块而言，检定时的测量误差要比制造误差小得多。所以就同一量块而言，检定时的测量误差要比制造误差小得多。所以 ，量块按，量块按“等等”使用时其精度比按使用时其精度比按“级级”使用要高，并且能在保持量使用要高，并且能在保持量 块原有使用精度的基础上延长其使用寿命。块原有使用精度的基础上延长其使用寿命。l 按按“等等”选用量块比按选用量块比按“级级”选用量块，在测量计算上要麻烦一些，选用量块，在测量计算上要麻烦

18、一些， 但由于免除了量块尺寸制造误差的影响，故可用制造精度较低的但由于免除了量块尺寸制造误差的影响，故可用制造精度较低的 量块进行较精密的测量。量块进行较精密的测量。特点：特点： l量块具有可粘合的性质。在使用时，常常用几个量块具有可粘合的性质。在使用时，常常用几个 量块组合使用。量块组合使用。l 为了能用较少的块数组合成所需要的尺寸，量块为了能用较少的块数组合成所需要的尺寸，量块 应按一定的尺寸系列成套生产供应。应按一定的尺寸系列成套生产供应。l 国家标准共规定了国家标准共规定了17种系列的成套量块。种系列的成套量块。l 量块尺寸系列量块尺寸系列如下表如下表或或见课本表见课本表3-4。（四）

19、量块的选用（四）量块的选用1.005201.286.528.785（四）量块的选用（续）（四）量块的选用（续）（四）量块的选用（续）（四）量块的选用（续）1. 量块必须在使用有效期内，否则应及时送专业部门检定。量块必须在使用有效期内，否则应及时送专业部门检定。2. 使用环境良好，防止各种腐蚀性物质及灰尘对测量面的损伤使用环境良好，防止各种腐蚀性物质及灰尘对测量面的损伤，影响其粘合性。，影响其粘合性。3. 分清量块的分清量块的“级级”与与“等等”，注意使用规则。，注意使用规则。4. 所选量块应用航空汽油清洗、洁净软布擦干，待量块温度与所选量块应用航空汽油清洗、洁净软布擦干，待量块温度与环境温度相

20、同后方可使用。环境温度相同后方可使用。5. 轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等情况的发生。轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等情况的发生。6. 不得用手直接接触量块，以免造成汗液对量块的腐蚀及手温不得用手直接接触量块，以免造成汗液对量块的腐蚀及手温对测量精确度的影响。对测量精确度的影响。7. 使用完毕，应用航空汽油清洗所用量块，并擦干后涂上防锈使用完毕，应用航空汽油清洗所用量块，并擦干后涂上防锈脂存于干燥处。脂存于干燥处。 量块使用的注意事项：量块使用的注意事项：计量器具的分类计量器具的分类 计量器具又称为测量器具，可分为用于几何量测量的计量器具又称为测量器具，可分为用于几何量测量的量具量具、量规量

21、规、量仪（计量仪器）量仪（计量仪器）和和计量装置计量装置等四类。等四类。1. 量具量具 量具量具通常是指结构比较简单的测量工具，包括通常是指结构比较简单的测量工具，包括单值量具单值量具、多值量具多值量具和和标准量具标准量具等。等。l 单值量具单值量具是用来复现单一量值的量具，例如量块、角度块等，它们通是用来复现单一量值的量具，例如量块、角度块等，它们通常都是成套使用。常都是成套使用。l 多值量具多值量具是能够复现一定范围的一系列不同量值的量具，如线纹尺等是能够复现一定范围的一系列不同量值的量具，如线纹尺等l 标准量具标准量具是用作计量标准，供量值传递用的量具，如标准量块、基准是用作计量标准，供

22、量值传递用的量具，如标准量块、基准米尺等。米尺等。3.2计量器具的分类及其主要技术指标计量器具的分类及其主要技术指标2. 量规量规量规量规是一种没有刻度，用以检验零件尺寸、形状、相互位置的是一种没有刻度，用以检验零件尺寸、形状、相互位置的专用检验工具，它只能判断零件是否合格，而不能得出具体尺专用检验工具，它只能判断零件是否合格，而不能得出具体尺寸，如光滑极限量规、螺纹量规等。寸，如光滑极限量规、螺纹量规等。3. 量仪量仪量仪量仪即计量仪器，是指能将被测量值转换成可直接观察的指示即计量仪器，是指能将被测量值转换成可直接观察的指示值或等效信息的计量器具。值或等效信息的计量器具。按工作原理和结构特征

23、，量仪可分为机械式、电动式、光学式按工作原理和结构特征，量仪可分为机械式、电动式、光学式、气动式，以及它们的组合形式、气动式，以及它们的组合形式光机电一体的现代量仪。光机电一体的现代量仪。4. 计量装置计量装置计量装置计量装置是一种专用检验工具，可以迅速地检验更多或更复杂是一种专用检验工具，可以迅速地检验更多或更复杂的参数，从而有助于实现自动测量和自动控制。如自动分选机的参数，从而有助于实现自动测量和自动控制。如自动分选机、检验夹具、主动测量装置等。、检验夹具、主动测量装置等。 1. 游标量具游标量具l 游标量具是利用游标读数原理制成的一种常用量具，它游标量具是利用游标读数原理制成的一种常用量

24、具，它具有结构简单、使用方便、测量范围大等特点。具有结构简单、使用方便、测量范围大等特点。l 常用的游标量具有常用的游标量具有游标卡尺游标卡尺、深度游标尺深度游标尺、高度游标尺高度游标尺等，它们的测量面位置不同，但读数原理相同。等，它们的测量面位置不同，但读数原理相同。l 如如图图5-4所示，游标量具的主尺上刻有以毫米所示，游标量具的主尺上刻有以毫米(mm)为单为单位的均匀等分的连续刻线，主尺上还装有可沿主尺滑动位的均匀等分的连续刻线，主尺上还装有可沿主尺滑动的游标副尺。的游标副尺。l 根据测量精度的不同，游标量具的读数值有根据测量精度的不同，游标量具的读数值有0.1mm、0.05mm、0.0

25、2mm三种。三种。几种常用的计量器具几种常用的计量器具l 为了读数方便，可在游标卡尺的副尺尺框上安装测为了读数方便，可在游标卡尺的副尺尺框上安装测微表头，这就是带表游标卡尺。微表头，这就是带表游标卡尺。l 带表游标卡尺带表游标卡尺的外形如的外形如图图5-5所示，它通过机械传动所示，它通过机械传动装置，将两测量爪的相对移动转变为指示表表针的装置，将两测量爪的相对移动转变为指示表表针的回转运动，并借助尺身上的刻度和指示表，对两测回转运动，并借助尺身上的刻度和指示表，对两测量爪工作面之间的距离进行读数。量爪工作面之间的距离进行读数。l 如如图图5-6所示为所示为电子数显卡尺电子数显卡尺，它具有非接触

26、性电容，它具有非接触性电容式测量系统，由液晶显示器直接显示被测对象的读式测量系统，由液晶显示器直接显示被测对象的读数，测量时十分方便可靠。数，测量时十分方便可靠。1. 游标量具（续）游标量具（续）2. 螺旋测微量具螺旋测微量具l 螺旋测微量具螺旋测微量具又称为千分尺，按用途可分为外径千又称为千分尺，按用途可分为外径千分尺、内径千分尺、深度千分尺等多种。分尺、内径千分尺、深度千分尺等多种。l 千分尺应用螺旋测微传动的方法进行读数，将测头千分尺应用螺旋测微传动的方法进行读数，将测头的微小直线位移量转换成微分筒的角位移量加以放的微小直线位移量转换成微分筒的角位移量加以放大，其读数原理如大，其读数原理

27、如图图5-7所示。所示。l 常用外径千分尺的测量范围有常用外径千分尺的测量范围有025mm、2550mm、5075mm以至更大尺寸，但测微螺杆的测量行程以至更大尺寸，但测微螺杆的测量行程一般均为一般均为25mm。3. 机械量仪机械量仪l 机械量仪机械量仪是利用机械结构将直线位移经传动、放大后，通是利用机械结构将直线位移经传动、放大后，通过读数装置读出的一种测量器具。过读数装置读出的一种测量器具。l 机械量仪的种类很多，主要有：机械量仪的种类很多，主要有： （1）百分表）百分表。百分表是应用最广泛的机械量仪，它的外形及。百分表是应用最广泛的机械量仪，它的外形及内部结构如内部结构如图图5-8所示。

28、百分表的分度值为所示。百分表的分度值为0.01mm，表盘圆周，表盘圆周刻有刻有100条等分刻线。条等分刻线。 百分表的齿轮传动系统的传动关系是：测量杆每移动百分表的齿轮传动系统的传动关系是：测量杆每移动1mm，指，指针相应回转一圈。百分表的示值范围有针相应回转一圈。百分表的示值范围有03mm、05mm、010mm三种。三种。 （2）内径百分表。）内径百分表。内径百分表是一种采用相对测量法测量孔内径百分表是一种采用相对测量法测量孔径的常用量仪，它可测量直径为径的常用量仪，它可测量直径为61000mm的内孔尺寸，特别的内孔尺寸，特别适合于深孔孔径的测量。内径百分表的结构如适合于深孔孔径的测量。内径

29、百分表的结构如图图5-9所示，它所示，它主要由百分表和表架等组成。主要由百分表和表架等组成。4. 光学量仪光学量仪 光学量仪光学量仪是利用光学原理制成的量仪，在长度测量中是利用光学原理制成的量仪，在长度测量中常用的有光学计、测长仪等。常用的有光学计、测长仪等。（1）立式光学计）立式光学计l 立式光学计的外形结构如立式光学计的外形结构如图图5-10所示。测量时，先将量块置所示。测量时，先将量块置于于工作台上，调整仪器使反射镜与主光轴垂直，然后换上于于工作台上，调整仪器使反射镜与主光轴垂直，然后换上被测工件，由于工件与量块尺寸的差异而使测杆产生位移被测工件，由于工件与量块尺寸的差异而使测杆产生位移

30、!测量时测头与被测件相接触，通过目镜读数。测量时测头与被测件相接触，通过目镜读数。l 测头有测头有球形球形、平面形平面形和和刀口形刀口形三种，根据被测零件表面的几三种，根据被测零件表面的几何形状来选择，使被测件与测头表面尽量满足点接触，所以何形状来选择，使被测件与测头表面尽量满足点接触，所以测量平面或圆柱面工件时，选用球形测头；测量球形工件时测量平面或圆柱面工件时，选用球形测头；测量球形工件时，选用平面形测头；测量小于，选用平面形测头；测量小于10mm的圆柱面工件时，选用的圆柱面工件时，选用刀口形测头。刀口形测头。l 立式光学计的分度值为立式光学计的分度值为0.001mm，示值范围为，示值范围

31、为0.1mm，测，测量范围为：高度量范围为：高度0180mm，直径，直径0150mm。（2）万能测长仪）万能测长仪l 万能测长仪万能测长仪是一种利用光学系统和电气部分相结合进行长度是一种利用光学系统和电气部分相结合进行长度测量的精密量仪，可按测量轴的位置分为测量的精密量仪，可按测量轴的位置分为卧式测长仪卧式测长仪和和立式立式测长仪测长仪两种。两种。l 立式测长仪立式测长仪用于测量外尺寸，用于测量外尺寸，卧式测长仪卧式测长仪除对外尺寸进行测除对外尺寸进行测量外，更换附件后还能测量内尺寸及内、外螺纹中径等，故量外，更换附件后还能测量内尺寸及内、外螺纹中径等，故称称万能测长仪万能测长仪。l 测长仪以

32、一精密刻线尺作为实物基准，并利用显微镜细分读测长仪以一精密刻线尺作为实物基准，并利用显微镜细分读数进行高精度长度测量，可对零件的尺寸进行绝对测量和相数进行高精度长度测量，可对零件的尺寸进行绝对测量和相对测量。对测量。l 万能测长仪的外形结构如万能测长仪的外形结构如图图5-11所示。其分度值为所示。其分度值为0.001mm，测量范围为，测量范围为0100mm。5.电动量仪电动量仪l 数字式电感测微仪的工作原理如数字式电感测微仪的工作原理如图图5-12所示：所示： 测量前测量前，用量块调整仪器的零位，即调节测量杆，用量块调整仪器的零位，即调节测量杆3与工作台与工作台5的相对的相对位置，使测量杆位置

33、，使测量杆3上端的磁心处于两只差动线圈上端的磁心处于两只差动线圈1的中间位置，并使的中间位置，并使数字显示为零；数字显示为零； 测量时测量时，若被测尺寸相对于量块尺寸有偏差，测量杆，若被测尺寸相对于量块尺寸有偏差，测量杆3带动磁心带动磁心2在在差动线圈差动线圈1内上下移动，引起差动线圈电感量的变化；内上下移动，引起差动线圈电感量的变化；1差动线圈；差动线圈；2磁心；磁心；3测量杆；测量杆；4被测零件；被测零件；5工作台工作台 通过测量电路通过测量电路，将电感量的，将电感量的变化转换为电压（或电流）信号，变化转换为电压（或电流）信号，并经放大和整流，由数字电压表并经放大和整流，由数字电压表显示，

34、即可显示出被测尺寸相对显示，即可显示出被测尺寸相对于量块的偏差，数字显示可读出于量块的偏差，数字显示可读出0.1m的量值。的量值。计量器具的度量指标计量器具的度量指标1. 刻线间距刻线间距 刻线间距刻线间距是指计量器具标尺或分度盘上相邻两刻线之间的距是指计量器具标尺或分度盘上相邻两刻线之间的距离。离。 为了便于读数，刻线间距不宜太小，一般为为了便于读数，刻线间距不宜太小，一般为12.5mm 。2. 分度值分度值 分度值分度值是指计量器具标尺或分度盘上每一刻线间距所代表的是指计量器具标尺或分度盘上每一刻线间距所代表的量值。量值。 一般长度计量器具的分度值有一般长度计量器具的分度值有0.1mm，0

35、.01mm，0.001mm，0.0005mm等几种。等几种。 如如图图5-13所示，表盘上的分度值为所示，表盘上的分度值为1m。3. 测量范围测量范围 测量范围测量范围是指计量器具所能测量的被测量最小值到最大值的是指计量器具所能测量的被测量最小值到最大值的范围。范围。 如如图图5-13所示，测量范围为所示，测量范围为0180mm。4. 示值范围示值范围示值范围示值范围是指计量器具所能显示或指示的被测量起始值到终止是指计量器具所能显示或指示的被测量起始值到终止值的范围。值的范围。图图5-13所示的示值范围为所示的示值范围为20m。5. 灵敏度灵敏度灵敏度灵敏度是指计量器具对被测量值变化的响应能力

36、。是指计量器具对被测量值变化的响应能力。若被测量的变化为若被测量的变化为x，该量值引起的计量器具响应变化为，该量值引起的计量器具响应变化为L，则灵敏度则灵敏度S为为:当分子、分母为同类量的情况下，灵敏度也称为当分子、分母为同类量的情况下，灵敏度也称为“放大比放大比” 或或“放放大倍数大倍数”。6.灵敏限（迟钝度）灵敏限（迟钝度）灵敏限灵敏限引起量仪示值可察觉变化的那个被测值的最小变动量。引起量仪示值可察觉变化的那个被测值的最小变动量。或者说，是不致引起量仪示值可察觉变化的被测值的最大变动或者说，是不致引起量仪示值可察觉变化的被测值的最大变动量。量。产生迟钝度的原因产生迟钝度的原因有量仪传动元件

37、间的间隙，元件接触处的弹有量仪传动元件间的间隙，元件接触处的弹性变形，摩擦阻力等。性变形，摩擦阻力等。xLS7. 示值误差示值误差 示值误差示值误差是指计量器具上的示值与被测量真值的代数差。是指计量器具上的示值与被测量真值的代数差。一般来说，示值误差越小，计量器具精度越高。一般来说，示值误差越小，计量器具精度越高。8. 测量重复性误差测量重复性误差 测量重复性误差测量重复性误差是指在相同的测量条件下，对同一被测量是指在相同的测量条件下，对同一被测量进行等精度连续多次测量时，所有测得值的分散程度。它进行等精度连续多次测量时，所有测得值的分散程度。它是计量器具本身各种误差的综合反映。是计量器具本身

38、各种误差的综合反映。9. 不确定度不确定度 不确定度不确定度是指由于测量误差的存在而对被测量量值不能肯是指由于测量误差的存在而对被测量量值不能肯定的程度。定的程度。10. 测量力测量力 测量过程中，测头与被测件表面之间的接触力。测量过程中，测头与被测件表面之间的接触力。11. 示值变动性示值变动性 在测量条件不变的情况下，对同一被测量进行多在测量条件不变的情况下，对同一被测量进行多次重复测量时，所测得值彼此间的次重复测量时，所测得值彼此间的最大差异最大差异。12. 回程误差回程误差 相同测量条件下，计量器具沿正、反行程在同一相同测量条件下，计量器具沿正、反行程在同一点上测量结果之差的绝对值称为

39、点上测量结果之差的绝对值称为回程误差回程误差。13. 校正值校正值 为消除计量器具系统测量误差，用代数法加到测为消除计量器具系统测量误差，用代数法加到测量结果上的值称为量结果上的值称为校正值校正值。 它与计量器具的系统测量误差的绝对值相等而符它与计量器具的系统测量误差的绝对值相等而符号相反。号相反。14. 允许误差允许误差 技术规范、规程等对给定计量器具所允许的误差技术规范、规程等对给定计量器具所允许的误差的极限值称为的极限值称为允许误差允许误差。15. 稳定度稳定度 在规定工作条件下，计量器具保持其计量特性恒在规定工作条件下，计量器具保持其计量特性恒定不变的程度称为定不变的程度称为稳定度稳定

40、度。测量方法的分类测量方法的分类测量方法测量方法是测量原理、测量器具和测量条件的总和。可以从多个角度进是测量原理、测量器具和测量条件的总和。可以从多个角度进行各种不同的分类。行各种不同的分类。（1）直接测量和间接测量）直接测量和间接测量1）直接测量）直接测量直接测量直接测量是指直接从计量器具上获得被测量量值的测量方法。是指直接从计量器具上获得被测量量值的测量方法。分为绝对测量和相对测量（比较测量）。分为绝对测量和相对测量（比较测量）。能直接读数的测量为能直接读数的测量为绝对测量绝对测量，如用游标卡尺，如用游标卡尺、千分尺测量零件。千分尺测量零件。仅能读被测之量相对标准量的偏差的为仅能读被测之量

41、相对标准量的偏差的为相对测量相对测量，如先用量块调整计量，如先用量块调整计量器具的零位，后用零件替换量块进行测量，则该零件的尺寸就等于计量器具的零位，后用零件替换量块进行测量，则该零件的尺寸就等于计量器具标尺上的读数值与量块值的代数和。器具标尺上的读数值与量块值的代数和。2）间接测量间接测量间接测量间接测量是指通过测量与被测量有一定函数关系的其他量，再通过计算是指通过测量与被测量有一定函数关系的其他量，再通过计算来间接得到被测量量值的测量方法。例如求大尺寸圆柱零件直径来间接得到被测量量值的测量方法。例如求大尺寸圆柱零件直径D时，时，先量其圆周长度先量其圆周长度L，然后根据公式计算出直径，然后根

42、据公式计算出直径D。为了减少测量误差，多数情况下都采用直接测量；必要时，也可采用间为了减少测量误差，多数情况下都采用直接测量；必要时，也可采用间接测量。接测量。3.3测量方法测量方法（2）单项测量和综合测量）单项测量和综合测量1）单项测量单项测量单项测量单项测量是指分别测量零件的各个参数。例如分别测量齿轮的是指分别测量零件的各个参数。例如分别测量齿轮的齿形、齿距。齿形、齿距。2）综合测量综合测量综合测量综合测量是指同时测量零件几个相关参数的综合效应或综合参是指同时测量零件几个相关参数的综合效应或综合参数。例如，齿轮误差的综合测量。数。例如，齿轮误差的综合测量。（3）接触测量和非接触测量）接触测

43、量和非接触测量1）接触测量）接触测量接触测量接触测量是指被测零件表面与计量器具的测量头直接接触，并是指被测零件表面与计量器具的测量头直接接触，并有测量力存在的测量。例如，用机械比较仪测量轴径。有测量力存在的测量。例如，用机械比较仪测量轴径。2）非接触测量）非接触测量非接触测量非接触测量是指测量时被测零件表面与测量头没有机械接触。是指测量时被测零件表面与测量头没有机械接触。例如例如；光学投影测量光学投影测量、激光测量激光测量、气动测量等。气动测量等。（4）被动测量和主动测量被动测量和主动测量1）被动测量）被动测量 被动测量被动测量是指在零件是指在零件加工完毕后加工完毕后所进行的测量。其测量结所进

44、行的测量。其测量结果仅限于判断工件是否合格，可用于剔除坏品。果仅限于判断工件是否合格，可用于剔除坏品。2）主动测量）主动测量 主动测量主动测量是指零件在是指零件在加工过程中加工过程中进行的测量。其测量结果进行的测量。其测量结果可直接用于控制零件的加工过程，主动及时地防止废品的可直接用于控制零件的加工过程，主动及时地防止废品的产生。产生。 显然，生产中的显然，生产中的主动测量主动测量具有更积极的意义。具有更积极的意义。（5）按工件在测量时所处的状态按工件在测量时所处的状态1）静态测量）静态测量 测量时被测零件表面与计量器具测头处于静止状态的测量。测量时被测零件表面与计量器具测头处于静止状态的测量

45、。2）动态测量）动态测量 测量时，被测零件表面与计量器具测头处于相对运动状态，测量时，被测零件表面与计量器具测头处于相对运动状态，或测量过程是模拟零件在工作或加工时的运动状态，它能反或测量过程是模拟零件在工作或加工时的运动状态，它能反映生产过程中被测参数的变化过程。映生产过程中被测参数的变化过程。（6）按测量中测量因素是否变化按测量中测量因素是否变化1）等精度测量）等精度测量 测量时，决定测量精度的全部因素或条件不变。测量时，决定测量精度的全部因素或条件不变。2）不等精度测量）不等精度测量 测量时，决定测量精度的全部因素或条件可能完全改变或部测量时，决定测量精度的全部因素或条件可能完全改变或部

46、分改变。分改变。3.4 测量误差与数据处理（不作要求）测量误差与数据处理（不作要求）3.5 测量技术的基本原则测量技术的基本原则（一）测量误差公理（一）测量误差公理 在测量的全过程中，在测量的全过程中，测量误差始终存在测量误差始终存在，这就是测量误差公理，它是建立，这就是测量误差公理，它是建立所有测量原理、原则的基础。所有测量原理、原则的基础。 按测量误差公理，测量误差不可避免，但按测量误差公理，测量误差不可避免，但可以用精密测量方法减小其影响可以用精密测量方法减小其影响。l 推论推论1：不可能确切得知被测的量的真值。：不可能确切得知被测的量的真值。l 推论推论2：可以在一定置信水平下得知被测

47、的量的真值所处的置信区间。：可以在一定置信水平下得知被测的量的真值所处的置信区间。（二）最近真值原理（二）最近真值原理 被测的量的真值可以用最近真值表示，并可以通过测量获知。被测的量的真值可以用最近真值表示，并可以通过测量获知。l 推论推论1：通常，如将被测的量的总体均值作为真值，则其样本均值可以用作：通常，如将被测的量的总体均值作为真值，则其样本均值可以用作 最近真值。最近真值。l 推论推论2：通常，测量仪器的精度应该比被测的量的期望测量精度高：通常，测量仪器的精度应该比被测的量的期望测量精度高510倍。倍。（三）量值传递原则（三）量值传递原则 为了保证所有测量器具测得结果的可靠和统一，必须

48、建立为了保证所有测量器具测得结果的可靠和统一，必须建立量值传递系统量值传递系统。l 推论推论1：所有测量器具必须按照国家标准和国际标准，用高精度的标准仪：所有测量器具必须按照国家标准和国际标准，用高精度的标准仪 器或样板定期进行校对。器或样板定期进行校对。l 推论推论2：量值传递系统的原始依据是由国家标准和国际标准的量值基准：量值传递系统的原始依据是由国家标准和国际标准的量值基准 （量值溯源量值溯源原则）。原则）。（四）最小变形原则（四）最小变形原则 应使被测量物体与测量器具之间的相对变形最小。引起这种变形的主要应使被测量物体与测量器具之间的相对变形最小。引起这种变形的主要因素有因素有测量温度

49、测量温度与与测量力测量力。l 推论推论1：当对物体的尺寸进行精密测量时，必须知道其温度。：当对物体的尺寸进行精密测量时，必须知道其温度。l 推论推论2：长度的精密测量取决于温度的精密测量和控制。：长度的精密测量取决于温度的精密测量和控制。l 推论推论3：为了避免测量力的影响，采用非接触测量或比较式接触测量。：为了避免测量力的影响，采用非接触测量或比较式接触测量。l 规定规定1：被测的量的真值是指定其在标准测量条件下的值。：被测的量的真值是指定其在标准测量条件下的值。l 规定规定2：标准测量条件是：测量温度：标准测量条件是：测量温度+20，测量力为，测量力为0 N。1. 热变形热变形 当测量时的

50、温度偏离标准温度时，由于热变形引起的测当测量时的温度偏离标准温度时，由于热变形引起的测量误差为：量误差为：L=L1(t1-20)- 2(t2-20)式中：式中： L由于热膨胀引起的测量误差，由于热膨胀引起的测量误差，mm； L工件尺寸，工件尺寸，mm； 1工件材料工件材料的线性热膨胀系数，的线性热膨胀系数，10-6/ ； 2量具材料量具材料的线性热膨胀系数，的线性热膨胀系数，10-6/ ； t1工件的温度，工件的温度，； t2量具的温度，量具的温度，；（四）最小变形原则（续）（四）最小变形原则（续）2. 弹性变形弹性变形（1）支架变形）支架变形（2）支承变形支承变形（3）接触变形）接触变形（四

51、）最小变形原则（续）（四）最小变形原则（续） 3.6 光滑工件尺寸的检测光滑工件尺寸的检测一、光滑工件尺寸检测的基本概念一、光滑工件尺寸检测的基本概念 二、验收极限二、验收极限 。安全裕度表安全裕度表 表6-1 安全裕度（A）与计量器具的测量不确定度允许值（u1） 注：注：u1分分、档，一般情况下应优先选用档，一般情况下应优先选用档，其次选用档，其次选用档、档、档。档。 三、测量器具的选择三、测量器具的选择 安全裕度安全裕度A相当于测量中相当于测量中总的不确定度总的不确定度。它由测量器具的不。它由测量器具的不确定度（确定度（u1）和由温度、压陷效应及工件形状误差等因素引起）和由温度、压陷效应及

52、工件形状误差等因素引起的不确定度（的不确定度（u2）两部分两部分组成。组成。计量器具的选用原则：计量器具的选用原则： 选用的计量器具的测量不确定度数值选用的计量器具的测量不确定度数值等于或小于等于或小于选定的选定的u1值。值。 一般情况下，一般情况下， u1优先选用优先选用档，其次选用档，其次选用档、档、档。档。 一些常用测量器具的不确定度（一些常用测量器具的不确定度（u1）值见）值见课本表课本表6-2和和6-3，可供选用测量器具时参考。可供选用测量器具时参考。实例实例1实例实例23.6.2 3.6.2 光滑极限量规的设计光滑极限量规的设计 主要内容主要内容l 一、基本概念一、基本概念l 二、

53、量规的形状二、量规的形状l 三、量规的公差三、量规的公差l 四、量规的设计四、量规的设计一、基本概念一、基本概念 光滑极限量规光滑极限量规是一种没有刻度的专用计量器具。用它只能是一种没有刻度的专用计量器具。用它只能判断工件合格与否，而不能获得工件实际尺寸的数值。判断工件合格与否，而不能获得工件实际尺寸的数值。 光滑极限量规须光滑极限量规须通规通规和和止规止规成对使用。成对使用。 光滑极限量规的种类光滑极限量规的种类 通规通规T：（检孔：塞规等；检轴：环规等）（检孔：塞规等；检轴：环规等） 止规止规Z：（检孔：杆规等；检轴：卡规等）（检孔：杆规等；检轴：卡规等）2. 量规按用途分类量规按用途分类

54、（1）工作量规工作量规：工人在加工工件时用来检验工件的量规。：工人在加工工件时用来检验工件的量规。（2）验收量规验收量规：检验部门或用户代表验收产品时所用的量规。：检验部门或用户代表验收产品时所用的量规。（3）校对量规校对量规：用以检验轴用工作量规：用以检验轴用工作量规 (卡规或环规卡规或环规)的量规。的量规。通孔公差孔最小极限尺寸止孔最大极限尺寸轴公差轴最大极限尺寸通轴最小极限尺寸止轴用卡规或环规 孔用塞规 光滑极限量规检验工件光滑极限量规检验工件 二、量规的形状二、量规的形状 由于工件存在形状误差，可能出现工件检测尺寸合格，由于工件存在形状误差，可能出现工件检测尺寸合格，但装配发生困难的现

55、象。但装配发生困难的现象。 因此，对于要求遵守因此，对于要求遵守包容原则包容原则的孔和轴，应按极限尺寸的孔和轴，应按极限尺寸判断原则（即泰勒原则）验收。判断原则（即泰勒原则）验收。 通规：通规：应设计为应设计为全形量规全形量规; 止规：止规：应设计为应设计为不全形量规不全形量规，测量面是两点状的。，测量面是两点状的。量规形状对检验结果的影响，见下图。量规形状对检验结果的影响，见下图。偏离泰勒原则量规的影响：偏离泰勒原则量规的影响： Dmin(b)不全形塞规不全形塞规D m被检孔 DaDmax被检孔 (a)全形止规的影响全形止规的影响 泰勒原则：泰勒原则：有配合要求的孔、轴，其局部实际尺寸与形状

56、有配合要求的孔、轴，其局部实际尺寸与形状误差都要控制在尺寸公差带以内。误差都要控制在尺寸公差带以内。三、量规的公差三、量规的公差 量规的制造精度比工件高得多，对量规要规定制造公差。量规的制造精度比工件高得多，对量规要规定制造公差。 工件的极限尺寸工件的极限尺寸被规定为被规定为量规的基本尺寸量规的基本尺寸。1. 工件量规公差工件量规公差 国标国标GB/T1957-1981规定量规公差规定量规公差不得超越不得超越工件公差带，工件公差带，孔用和轴用工作量规公差带分别如下图所示。孔用和轴用工作量规公差带分别如下图所示。T为量规尺寸公差为量规尺寸公差（制造公差），（制造公差），Z为位置要素（磨损储量），见下表。为位置要素（磨损储量），见下表。（1）“校通校通通通”量规（量规（TT）：）：检验轴用量规检验轴用量规“通规通规”的校的校对量规。能被对量规。能被TT通过，则认