技术测量基础与技能

1、刘全锋刘全锋2013.9技术测量基础（常用量仪具的使用）技术测量基础（常用量仪具的使用）Page 2讲解内容讲解内容目的目的参数的正确测量参数的正确测量与数据处理与数据处理测量过程（基本技能）测量过程（基本技能）测量基础（基本知识）测量基础（基本知识）计量仪器的使用计量仪器的使用计量仪器和测量方法分类计量仪器和测量方法分类Page 3技术测量基础技术测量基础计量仪器的分类一一计量器具的基本技术性能指标 二二测量方法的分类 三三、计量仪器和测量方法分类计量仪器和测量方法分类测量误差 四四Page 44、计量装置、计量装置2、量规类、量规类1、量具类、量具类3、计量仪器、计量仪器(量仪）量仪）一、

2、计量仪器的分类一、计量仪器的分类1、量具类、量具类 通用的有刻度的或无刻度的一系列单值和多值量块和量具。通用的有刻度的或无刻度的一系列单值和多值量块和量具。 单值单值量具：如长度量块、量具：如长度量块、90角尺；角尺； 多值量具：如线纹尺、游标卡尺、千分尺；多值量具：如线纹尺、游标卡尺、千分尺；游标卡尺游标卡尺技术测量基础技术测量基础Page 5技术测量基础技术测量基础Page 6技术测量基础技术测量基础2、量规类、量规类 没有刻度且专用的计量器具，可检验零件要素实际尺寸和形位没有刻度且专用的计量器具，可检验零件要素实际尺寸和形位误差的综合结果。误差的综合结果。 特点特点：得不到工件的具体实际

3、尺寸和形位误差值，只能判：得不到工件的具体实际尺寸和形位误差值，只能判断工件是否合格。断工件是否合格。 例如：光滑极限量规检验孔轴。例如：光滑极限量规检验孔轴。光滑环规光滑环规光滑塞规光滑塞规Page 7技术测量基础技术测量基础3、计量仪器、计量仪器 将被测几何量的量值转换成可直接观测的示值或等效信息的一类将被测几何量的量值转换成可直接观测的示值或等效信息的一类计量器具。计量器具。2）光学量仪）光学量仪 ：用光学方法实现原始信号的：用光学方法实现原始信号的转换，有光学放大机构。转换，有光学放大机构。特点特点：精度高、：精度高、性能稳定。例如：光学比较仪、工具显微性能稳定。例如：光学比较仪、工具

4、显微镜等。镜等。按原始信号转换原理分为：按原始信号转换原理分为：1）机械量仪）机械量仪 ：机械方法实现原始信：机械方法实现原始信号转换，有机械测微机构。如：机械号转换，有机械测微机构。如：机械式测微比较仪。式测微比较仪。光学比较仪光学比较仪机械式测微比较仪机械式测微比较仪Page 8技术测量基础技术测量基础3）电动量仪）电动量仪 ：原始信号转换为电量信号，具有：原始信号转换为电量信号，具有放大、滤波电路。放大、滤波电路。 特点特点：精度高，测量信号经：精度高，测量信号经A/D转换后，易于与计算机接口，实现测量和数转换后，易于与计算机接口，实现测量和数据处理的自动化。如电感比较仪、圆度仪等。据处

5、理的自动化。如电感比较仪、圆度仪等。4）气动量仪）气动量仪 ：以压缩空气为介质，通过气动：以压缩空气为介质，通过气动系统流量或压力变化实现原始信号转换。系统流量或压力变化实现原始信号转换。特点特点：结构简单、测量精度和效率都高，但示值范围结构简单、测量精度和效率都高，但示值范围小。如水柱式气动量仪、浮标式气动量仪。小。如水柱式气动量仪、浮标式气动量仪。电感比较仪电感比较仪浮标式气动量仪浮标式气动量仪Page 9技术测量基础技术测量基础4、计量装置、计量装置 为确定被测几何量量值所必需的计量器具和辅助设备的总体。为确定被测几何量量值所必需的计量器具和辅助设备的总体。 特点：测同一工件上较多的几何

6、量和形状比较复杂的工件。特点：测同一工件上较多的几何量和形状比较复杂的工件。 如：齿形齿向测量仪、如：齿形齿向测量仪、齿轮综合精度检查仪。齿轮综合精度检查仪。齿形齿向测量仪齿形齿向测量仪Page 10技术测量基础技术测量基础1、刻度间距、刻度间距：计量器具的标尺或分度盘上相邻两刻线中心之间的距离或圆弧长度。：计量器具的标尺或分度盘上相邻两刻线中心之间的距离或圆弧长度。（12.5mm) 二、计量器具的基本技术性能指标二、计量器具的基本技术性能指标3、分辨力、分辨力：计量器具所能显示的最末一位所代表的量值（：计量器具所能显示的最末一位所代表的量值（能有效辨别的显示示值间能有效辨别的显示示值间的最小

7、差值的最小差值）。如数字式量仪，其读数采用非标尺或非分度盘显示，不能采用分度。如数字式量仪，其读数采用非标尺或非分度盘显示，不能采用分度值的概念。值的概念。2、分度值、分度值：计量器具的标尺或分度盘上每一刻度间距所代表的量值。：计量器具的标尺或分度盘上每一刻度间距所代表的量值。（0.1mm0.001mm)分度值越小，精度越高。分度值越小，精度越高。 Page 114、示值范围、示值范围：计量器具所能显示或指示的被测几何量起始值到终止值的范围：计量器具所能显示或指示的被测几何量起始值到终止值的范围 5、测量范围、测量范围：计量器具在允许误差限度内所能测出的被测几何量的下限值到上：计量器具在允许误

8、差限度内所能测出的被测几何量的下限值到上限值的范围。测量范围上限值与下限值之差称为量程限值的范围。测量范围上限值与下限值之差称为量程6、灵敏度、灵敏度：计量器具对被测几何量微小变化的响应变化能力。：计量器具对被测几何量微小变化的响应变化能力。10、不确定度、不确定度：由于测量误差的存在而对被测几何量量值不能确定的程度。：由于测量误差的存在而对被测几何量量值不能确定的程度。7、示值误差、示值误差：计量器具的示值与被测几何量的真值的代数差。一般可用量块作：计量器具的示值与被测几何量的真值的代数差。一般可用量块作为真值来检定计量器具的示值误差。为真值来检定计量器具的示值误差。 8、修正值、修正值 ：

9、为消除或减小系统误差，用代数法加到测量结果上的数值。其大：为消除或减小系统误差，用代数法加到测量结果上的数值。其大小与示值误差绝对值相等，符号相反。小与示值误差绝对值相等，符号相反。 9、测量重复性、测量重复性 ：相同测量条件，对同一被测几何量多次测量，各测量结果间：相同测量条件，对同一被测几何量多次测量，各测量结果间的一致性。的一致性。 技术测量基础技术测量基础Page 12技术测量基础技术测量基础1、按实测几何量是否为被测几何量、按实测几何量是否为被测几何量 1）直接测量）直接测量 被测几何量的量值直接由计量器具读出。被测几何量的量值直接由计量器具读出。2） 间接测量间接测量 欲测量的几何

10、量的量值由实测几何量的量值按一定的函数关系式运欲测量的几何量的量值由实测几何量的量值按一定的函数关系式运算得出算得出三、测量方法的分类三、测量方法的分类2、 示值是否为被测几何量的量值示值是否为被测几何量的量值 1）绝对测量）绝对测量 计量器具的示值就是被测几何量的量值。计量器具的示值就是被测几何量的量值。2）相对测量）相对测量 （比较测量）（比较测量） 示值为被测几何量相对于标准量的偏差，被测几何量示值为被测几何量相对于标准量的偏差，被测几何量的量值等于已知标准量与该偏差值的代数和的量值等于已知标准量与该偏差值的代数和Page 13技术测量基础技术测量基础3、 被测表面与计量器具的测头是否接

11、触被测表面与计量器具的测头是否接触 1）接触测量）接触测量 测头和被测表面的接触会引起弹性变形，产生测量误差；测头和被测表面的接触会引起弹性变形，产生测量误差； 2）非接触测量）非接触测量 注意注意：接触测量会产生弹性变形，故易变形的软质表面或薄壁工件多用非接：接触测量会产生弹性变形，故易变形的软质表面或薄壁工件多用非接触测量。触测量。4、按工件上是否有多个被测几何量同时被测量、按工件上是否有多个被测几何量同时被测量 1）单项测量）单项测量 对工件上的各个被测量分别进行测量；对工件上的各个被测量分别进行测量；2）综合测量）综合测量 对工件上几个相关几何量的综合效应同时测量得到综合指标，以判对工

12、件上几个相关几何量的综合效应同时测量得到综合指标，以判断综合结果是否合格。例如：齿距仪测量齿轮的齿距累积误差，反映公法线长度断综合结果是否合格。例如：齿距仪测量齿轮的齿距累积误差，反映公法线长度变动和齿圈径向跳动误差的综合结果。变动和齿圈径向跳动误差的综合结果。 注意注意：综合测量的效率比单项测量的效率高。：综合测量的效率比单项测量的效率高。Page 14技术测量基础技术测量基础其他分类形式其他分类形式1）动态测量和静态测量）动态测量和静态测量 依据测头和被测表面之间是否有相对运动状态。动态测依据测头和被测表面之间是否有相对运动状态。动态测量效率高，能测出工件上几何参数连续变化的情况。量效率高

13、，能测出工件上几何参数连续变化的情况。 2）主动测量）主动测量 在加工工件的同时对被测几何量进行测量。在加工工件的同时对被测几何量进行测量。四、测量误差四、测量误差1、测量误差的概念测量误差的概念 在测量过程中，由于计量器具本身的误差以及测量方法和测量条件的限制，在测量过程中，由于计量器具本身的误差以及测量方法和测量条件的限制，任何一次测量的测得值都不可能是被测几何量的真值，两者存在这差异。这种差任何一次测量的测得值都不可能是被测几何量的真值，两者存在这差异。这种差异在数值上则表现为测量误差。异在数值上则表现为测量误差。 测量误差可用测量误差可用绝对误差绝对误差和和相对误差相对误差来表示。来表

14、示。1）绝对误差：被测几何量的测得值与其真值之差。绝对误差可能是正值，也可为）绝对误差：被测几何量的测得值与其真值之差。绝对误差可能是正值，也可为负值负值2、相对误差、相对误差 ：绝对误差（取绝对值）与真值之比。真值无法得到，用测得值代替。：绝对误差（取绝对值）与真值之比。真值无法得到，用测得值代替。 Page 15技术测量基础技术测量基础2、测量误差的来源测量误差的来源1）计量器具的误差）计量器具的误差 ：计量器具本身的误差，设计、制造和使用过程中的误差，：计量器具本身的误差，设计、制造和使用过程中的误差，总和反映在示值误差和测量重复性上。阿贝原则是指测量长度时，应使被测零件总和反映在示值误

15、差和测量重复性上。阿贝原则是指测量长度时，应使被测零件的尺寸线和量仪中作为标准的刻度尺重合或顺次排成一条直线。例如，游标卡尺的尺寸线和量仪中作为标准的刻度尺重合或顺次排成一条直线。例如，游标卡尺与千分尺。与千分尺。 计量器具零件的制造和装配误差也会产生测量误差。例如：游标卡尺计量器具零件的制造和装配误差也会产生测量误差。例如：游标卡尺的刻线距离之间不准确；指示表的分度盘与指针回转轴的安装有偏心。的刻线距离之间不准确；指示表的分度盘与指针回转轴的安装有偏心。 相对测量相对测量中量块的制造误差。中量块的制造误差。2）方法误差）方法误差 ：测量方法不完善引起的。包括工件安装、定位不准确、计算公式不：

16、测量方法不完善引起的。包括工件安装、定位不准确、计算公式不准确、测量方法选择不当等。准确、测量方法选择不当等。 例如：测量大型工件的直径，可用直接测量法，也可例如：测量大型工件的直径，可用直接测量法，也可以用弓高弦长法，测量误差不同。以用弓高弦长法，测量误差不同。 再如：接触测量时，测头测量力的存在，被测零再如：接触测量时，测头测量力的存在，被测零件和测量装置发生变形。件和测量装置发生变形。Page 16技术测量基础技术测量基础3、测量误差的分类测量误差的分类1）系统误差）系统误差 ：定值系统误差：定值系统误差： 在一定测量条件下，多次测取同一量值时，绝在一定测量条件下，多次测取同一量值时，绝

17、对值和符号均保持不变的测量误差。例如：比较仪上量块的误差。对值和符号均保持不变的测量误差。例如：比较仪上量块的误差。 变值系统误变值系统误差：差： 在一定测量条件下，多次测取同一量值时，绝对值和符号按某一规律变化的在一定测量条件下，多次测取同一量值时，绝对值和符号按某一规律变化的测量误差。例如：量仪分度盘与指针回转轴偏心产生的示值误差。测量误差。例如：量仪分度盘与指针回转轴偏心产生的示值误差。2）随机误差）随机误差 ：在相同的测量条件下，多次测取同一量值时，其绝对值大小和符：在相同的测量条件下，多次测取同一量值时，其绝对值大小和符号均以不可预知的方式变化的误差。号均以不可预知的方式变化的误差。

18、 产生原因：计量器具变形、测量力不稳定、产生原因：计量器具变形、测量力不稳定、温度波动等温度波动等 。特点特点：单次测量，无法预知绝对值大小和符号，多次重复测量，符：单次测量，无法预知绝对值大小和符号，多次重复测量，符合一定的概率统计规律。合一定的概率统计规律。3）环境误差）环境误差 ：测量时环境条件（温度、湿度、气压、照明、电磁场等）不符合标：测量时环境条件（温度、湿度、气压、照明、电磁场等）不符合标准的测量条件。准的测量条件。 例如，温度的影响，设规定的测量温度例如，温度的影响，设规定的测量温度20，产生的测量误差。，产生的测量误差。 4）人员误差）人员误差 ：测量人员人为差错，如瞄准不准

19、、读数或估读错误。：测量人员人为差错，如瞄准不准、读数或估读错误。Page 17技术测量基础技术测量基础4、测量精度分类测量精度分类1）正确度：反映测量结果受系统误差的影响程度，系统误差小，正确度高；正确度：反映测量结果受系统误差的影响程度，系统误差小，正确度高； 2）精密度：反映测量结果受随机误差的影响程度。指在一定测量条件下连续多次）精密度：反映测量结果受随机误差的影响程度。指在一定测量条件下连续多次测量所得的测量值之间相互接近的程度。随机误差小，精密度高。测量所得的测量值之间相互接近的程度。随机误差小，精密度高。3）准确度：反映测量结果同时受系统误差和随机误差的综合影响程度。系统误差）准

20、确度：反映测量结果同时受系统误差和随机误差的综合影响程度。系统误差和随机误差都小，准确度高。和随机误差都小，准确度高。3）粗大误差）粗大误差 ：超出一定测量条件预计下的测量误差，对测量结果产生明显歪曲，：超出一定测量条件预计下的测量误差，对测量结果产生明显歪曲，为异常值为异常值 。 产生原因产生原因：主观原因如人员疏忽的读数误差；客观原因如外界突然震动。：主观原因如人员疏忽的读数误差；客观原因如外界突然震动。Page 18技术测量基础技术测量基础Page 19技术测量基础技术测量基础5、各类测量误差的处理各类测量误差的处理1）测量列中随机误差的处理测量列中随机误差的处理2）测量列中系统误差的处

21、理）测量列中系统误差的处理3）测量列中粗大误差的处理）测量列中粗大误差的处理1）测量列中随机误差的处理测量列中随机误差的处理：测量列：测量列 ：对某一被测几何量进行连续多次的重复：对某一被测几何量进行连续多次的重复测量，得到的一系列测量数据。测量，得到的一系列测量数据。 （1）随机误差的特性及分布规律）随机误差的特性及分布规律 ：通常服从正态分布规律（其他分布规律，如：通常服从正态分布规律（其他分布规律，如等概率分布、三角分布、反正弦分布等）等概率分布、三角分布、反正弦分布等） 。正态分布的。正态分布的随机误差的四个基本特征随机误差的四个基本特征： 单峰性单峰性 绝对值越小的随机误差出现概率大

22、，反之小；绝对值越小的随机误差出现概率大，反之小； 对称性对称性 绝对值相等绝对值相等的正负随机误差出现概率相等；的正负随机误差出现概率相等； 有界性有界性 在一定测量条件下，随机误差绝对值在一定测量条件下，随机误差绝对值不超过一定界限；不超过一定界限； 抵偿性抵偿性 测量次数增加，算术平均值趋于零。测量次数增加，算术平均值趋于零。Page 20技术测量基础技术测量基础Page 21技术测量基础技术测量基础（3）随机误差的极限值）随机误差的极限值 拉普斯函数（概率函数积分）拉普斯函数（概率函数积分）Page 22技术测量基础技术测量基础2）测量列中系统误差的处理测量列中系统误差的处理（1）发现

23、系统误差的方法）发现系统误差的方法 ：目前还无找到可以发现各种系统误差的方法，只介绍：目前还无找到可以发现各种系统误差的方法，只介绍适用于发现某些系统误差的两种方法。适用于发现某些系统误差的两种方法。实验对比法：通过改变产生系统误差的测实验对比法：通过改变产生系统误差的测量条件，进行不同测量条件下的测量来发现系统误差。量条件，进行不同测量条件下的测量来发现系统误差。适于发现定值系统误差适于发现定值系统误差。残差观察法：根据测量列的各个残差大小和符号的变化规律，直接由残差数据或残残差观察法：根据测量列的各个残差大小和符号的变化规律，直接由残差数据或残差曲线图形来判断有无系统误差，差曲线图形来判断

24、有无系统误差，主要适用于发现大小和符号按一定规律变化的变主要适用于发现大小和符号按一定规律变化的变值系统误差值系统误差。 （2）消除系统误差的方法）消除系统误差的方法 ：从产生误差根源上消除系统误差从产生误差根源上消除系统误差(托盘天平的调零）托盘天平的调零） 用修正法消除系统误差用修正法消除系统误差 用抵消法消除定值系统误差用抵消法消除定值系统误差 用半周期法消除系统误用半周期法消除系统误差差Page 23技术测量基础技术测量基础3）测量列中粗大误差的处理）测量列中粗大误差的处理 粗大误差是指明显超出规定条件下预期的误差。在正常情况下一般不会产生粗大误差是指明显超出规定条件下预期的误差。在正

25、常情况下一般不会产生这类误差。例如，由于测量者主观上疏忽大意，在测量过程中看错、读错、记错以这类误差。例如，由于测量者主观上疏忽大意，在测量过程中看错、读错、记错以及突然的冲击振动而引起的测量误差。及突然的冲击振动而引起的测量误差。这类误差使结果明显歪曲，应避免或剔除这类误差使结果明显歪曲，应避免或剔除（拉依达准则）。（拉依达准则）。 Page 24技术测量技能技术测量技能、常用量仪器的使用、常用量仪器的使用游标卡尺游标卡尺一一千分尺千分尺二二角尺角尺四四量块及其他用具量块及其他用具五五常用测量仪器常用测量仪器六六百分表百分表三三Page 25技术测量技能技术测量技能游标卡尺 带表卡尺电子数显

26、卡尺 1 1、分类、分类游标卡尺游标卡尺一一Page 26技术测量技能技术测量技能2 2、卡尺的结构、功能、卡尺的结构、功能Page 27技术测量技能技术测量技能3 3、游标卡尺、游标卡尺游标理论游标理论 游标原理是法国人游标原理是法国人P.P.韦尼埃于韦尼埃于16311631年提出的年提出的。 主尺上的线距为主尺上的线距为1 1毫米，游标尺（副尺）上有毫米，游标尺（副尺）上有1010格，其线距为格，其线距为0.90.9毫米。当两者的零刻线相重合，若游标尺移动毫米。当两者的零刻线相重合，若游标尺移动0.10.1毫米，则它的毫米，则它的第第1 1根刻线与主尺的第根刻线与主尺的第1 1根刻线重合；

27、若游标尺移动根刻线重合；若游标尺移动0.20.2毫米，则毫米，则它的第它的第2 2根刻线与主尺的第根刻线与主尺的第2 2根刻线重合。依此类推，可从游标尺根刻线重合。依此类推，可从游标尺与主尺上刻线重合处读出量值的小数部分。主尺与游标尺线距的与主尺上刻线重合处读出量值的小数部分。主尺与游标尺线距的差值差值 0.10.1毫米就是游标卡尺的最小读数值。同理，若它们的线距毫米就是游标卡尺的最小读数值。同理，若它们的线距的差值为的差值为0.050.05毫米或毫米或0.020.02毫米毫米( (游标尺上分别有游标尺上分别有2020格或格或5050格格) )，则，则其最小读数值分别为其最小读数值分别为0.0

28、50.05毫米或毫米或0.020.02毫米。毫米。线距：刻线间距。线距：刻线间距。 Page 28技术测量技能技术测量技能线距（精度）线距（精度）=1-9/10=0.1mm=1-9/10=0.1mmPage 29技术测量技能技术测量技能4 4、游标卡尺的读数、游标卡尺的读数Page 30技术测量技能技术测量技能游标卡尺读数练习游标卡尺读数练习34 cm010Page 31技术测量技能技术测量技能123cm12345678900Page 32技术测量技能技术测量技能01234501020304050cm小结小结：以以mm为单位：为单位：1、10分度的游标卡尺的读数应有分度的游标卡尺的读数应有1位

29、小数；位小数；2、20和和50分度的游标卡尺的读数应有两位两位分度的游标卡尺的读数应有两位两位小数；小数；Page 33技术测量技能技术测量技能Page 34技术测量技能技术测量技能液晶显示器液晶显示器:显示窗口采用特殊石英玻璃，抗划伤能力强。显示窗口采用特殊石英玻璃，抗划伤能力强。ON/OFF：手动电源开关。任意位置开关电源，测量原点（零点）不变。：手动电源开关。任意位置开关电源，测量原点（零点）不变。mm/in：单公制和英制转换键，：单公制和英制转换键，mm和和in不同的计量单位转换。不同的计量单位转换。ZERO：任意位置清零。：任意位置清零。电池盖：打开，更换电池。电池盖：打开，更换电池

30、。数据输出端口盖：打开，数据输出端口。具有数据输出端口盖：打开，数据输出端口。具有RS-232数据接口，通过专用接口可与计算机或打印机连接数据接口，通过专用接口可与计算机或打印机连接Page 35技术测量技能技术测量技能5、其他游标卡尺 1）深度游标卡尺：用于测量深度）深度游标卡尺：用于测量深度，台阶等。，台阶等。2）高度游标卡尺：广泛用于机械）高度游标卡尺：广泛用于机械加工中的高度测量、划线等。加工中的高度测量、划线等。感谢您的关注感谢您的关注 下次再会！下次再会！ 刘全锋刘全锋2013.9技术测量基础（常用量仪具的使用）技术测量基础（常用量仪具的使用）Page 38技术测量技能技术测量技能

31、千分尺千分尺二二Page 39技术测量技能技术测量技能 千分尺按用途不同一般分为：外径千分尺、杠杆千分尺、公法线千分尺、千分尺按用途不同一般分为：外径千分尺、杠杆千分尺、公法线千分尺、螺纹千分尺、内径千分尺和测深千分尺等。螺纹千分尺、内径千分尺和测深千分尺等。 外径千分尺主要由尺架、测微外径千分尺主要由尺架、测微头、测力装置和锁紧装置组成。头、测力装置和锁紧装置组成。1 1、分类、分类Page 40技术测量技能技术测量技能2 2、千分尺的工作原理千分尺的工作原理 应用螺旋副传动原理，借助测微螺杆与螺纹轴套作为一对精密螺旋偶应用螺旋副传动原理，借助测微螺杆与螺纹轴套作为一对精密螺旋偶合件，将回转

32、运动变为直线运动后，从固定套管和微分筒所组成的读数机合件，将回转运动变为直线运动后，从固定套管和微分筒所组成的读数机构上，读得长度尺寸。构上，读得长度尺寸。 Page 41技术测量技能技术测量技能 千分尺的读数机构由固定套管和微分筒组成。在固定套管口刻有纵刻线，千分尺的读数机构由固定套管和微分筒组成。在固定套管口刻有纵刻线，作为微分筒读数的基准线，纵刻线上、下方各刻有作为微分筒读数的基准线，纵刻线上、下方各刻有2525个分度，每分度刻线间个分度，每分度刻线间距为距为1 1毫米，上下排刻线的起始点错开毫米，上下排刻线的起始点错开0.50.5毫米，这样可读得毫米，这样可读得0.50.5毫米数。微毫米数。微分筒圆周斜面上刻有分筒圆周斜面上刻有5050个等分刻线。当微分筒旋转一周时，测微螺杆移动个等分刻线。当微分筒旋转一周时，测微螺杆移动0.50.5毫米。微分筒旋转一个分