培训教材3(计测技术)综述

1、计量检测技术知识员工基础培训教材之三1第一章 长度计量器具与测量方法分类第一节、计量器具的分类第一节、计量器具的分类按用途特点计量器具可分：按用途特点计量器具可分：1 1、标准量具、标准量具：如量块、90度角尺、圆柱角尺、表面粗糙度仪样块类。这种量具只有-一具固定尺寸，通常用来校对和调整其他计量器具或作为标准用来与被测工件进行-比较测量。2 2、通用量具（万能量具）和量仪、通用量具（万能量具）和量仪： -游标卡尺、千分尺、框式水平仪、钢直尺等属于通用量具 -百分表、千分表、光学量仪等属通用量仪。 - 量具与量仪的区别在于前者没有传动放大机构3 3、极限量具：、极限量具：如卡板、光滑极限量规等。

2、这种量具没有刻度，不能得出被工件的具 - 体尺寸，只能确定被测工件合格与不合格4 4、专用量仪、专用量仪 （1）端度量仪：包括各种测微计、测长机、接触式干涉仪等。 （2）线纹量仪：主要用来测量刻线之间的距离 （3）角度量仪：主要用来测量角度和对圆周进行分度 （4）表面粗糙度量仪：用来检测Ra、Rz、Ry等粗糙度参数 2按结构特点计量器具可分为：按结构特点计量器具可分为：1 1、游标量具、游标量具：如游标卡尺、游标量角器等2 2、螺旋副量具、螺旋副量具：如各种千分尺 3 3、机械式量仪：、机械式量仪：如百分表、测微计等，采用机械方法实现原始信号的转换4 4、光学量仪：、光学量仪：如光学计、工具显

3、微镜、测长机、接触式等 采用光学原理实现对原始信号的转换5 5、气动量仪：、气动量仪：如浮标式气动量仪、薄膜式气动量仪等。 气动量仪是将工件尺寸的变化转换成压缩空气流量或压力的变化6 6、电动量仪、电动量仪：如电感测量仪等。电动量仪是把被测原始信号转变为电量来实 * * 测量新技术：测量新技术：采用光栅、激光为标准的新技术，将光、机、电结合起来并配备微机，以实现测量的数字化与自动化。如三座标测量机、激光比长仪等 实现长度测量的仪器 3第二节、测量方法的分类第二节、测量方法的分类根据获得测量结果的不同方式可分为：根据获得测量结果的不同方式可分为：1 1、直接测量和间接测量、直接测量和间接测量 -

4、直接测量直接测量：从测量器具的读数装置上直接得到被测量的数值或对标准值的偏差。 -获 获至如千分尺、 测长仪 间接测量间接测量：通过测量与被测量有一定的函数关系的量，根据已知的函数关系式求- 得被测量的量。如万能工具显微镜上通过测出弓高与弓高所对应的弦长来 - 计算圆弧半径的测量称为间接测量 2 2、绝对测量与相对测量、绝对测量与相对测量： -绝对测量绝对测量：量具量仪示值直接反映测量量值。如外径千分尺测量轴径 -相对测量相对测量：将被测量与一个标准量值进行比较得被测量与标准量的差值 3 3、接触测量与非接触测量：、接触测量与非接触测量： 量具量仪的测头与被测量件表面直接接触并有机械作用的测力

5、存在的测量，反之为 -非接触测量。如气动量仪与干涉显微镜等的测量是间接测量 4 4、被动测量与主动测量：、被动测量与主动测量： 被动测量：被动测量：工件加工一道工序或全部工序后的测量。用于发现并挑出不良品 主动测量：主动测量：工件在加工过程中进行测量。用于直接控制工件的加工过程 4第三节、长度计量术语第三节、长度计量术语1 1、分度值（刻度值）：、分度值（刻度值）：相邻两刻线所代表的量值之差 2 2、刻度间距：、刻度间距：测量器具标尺或圆分度盘上相邻两刻线中心或中心线之间的距离或圆弧长度 3 3、示值范围（指示范围）：、示值范围（指示范围）：量具或量仪显示或指示的起始值到终止值的范围 4 4、

6、测量范围：、测量范围：是指在以允许的误差限内，计量器具能测量的被测量值的范围 5 5、灵敏限：、灵敏限：引起量仪示值可察觉变化的被测量的最小变动量 6 6、示值稳定性：、示值稳定性：指在相同的测量条件下（同一方法，同一人员，同一量具， 同一实验室,很短的时间间隔),对同一被测的量值进行多次重复测量时其指示值的变化范围. 7 7、示值误差：、示值误差：指器具的指示值与被测量的真值之间的差值8 8、修正值：、修正值：它是为消除系统误差加到器具上的一个值，用以修正示值误差9 9、测量误差：、测量误差：由器具示值误差、测量方法、外界条件以及操作人员的素质造成的综合误差1010、不确定度：、不确定度：由

7、于测量误差存在而对被测量值不能肯定的程度1111、测量不确定度：、测量不确定度：用以表征测量过程中各项误差综合影响测量结果分散程度的一个误差限1212、阿贝原则：、阿贝原则：被测件与标准必须在测量方向上排列成一直线顺科实业有限公司5第二章 误差理论及应用第一节、误差的定义和种类1 1、误差的定义、误差的定义：误差就是测量值与被测量的真值之间的差误差就是测量值与被测量的真值之间的差2 2、误差种类、误差种类（按误差性质可分为三类）- - 系统误差：系统误差：在同一条件下，多次测量同一量值时，数值和符号保持不变或按一定规 - - 律变化的误差 -随机误差：随机误差：在同一条件下，多次测量同一量值时

8、，数字和符号以不可预定的方式变化的误差.。 -粗大误差：粗大误差：超出在规定条件下预计的误差。如读错，写错等3 3、误差按本身因次（单位）可分为：、误差按本身因次（单位）可分为： -绝对误差绝对误差：测量结果与被测量真值之间的差为绝对误差 -相对误差相对误差E E：相对误差E是测量的绝对误差与与被测量的真值之比4 4、测量精度：、测量精度：测得值与其真值相接近的程度称测量精度。分精密度、准确度、精确度 - 精密度精密度：是指在一定条件下进行多次测量时，所得测量结果彼此之间的符合程度 -准确度准确度：是指在规定的条件下，测得值偏离其真值的程度 -精确度精确度：是测量结果与其值的一致程度精密度、准

9、确度都低精密度、准确度都高. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .精密度高准确度高. . . . . .6第二节、误差的来源1、计量器具的误差（由于器具原理、工艺结构、制造、安装调整原因造成） 2、测量环境影响误差3、测量方法影响误差4、人员误差（根据操作人员经验、技术水平及读数习惯等有关）第三节、系统误差、随机误差与粗大误差之间的相互关系系统误差、随机误差与粗大误差分别反映了测量结果与被测“真值”之间的关系系统误差：反映了测量结果与数据处理（例如读取平均值）后与“真值”的差距，对于怛定误差来说 随机误差：随机误差反映每次测量的

10、结果的一致程度，随机误差只有在多次测量时才能发现它，随粗大误差：它的主要特征是它的“值”远远超过同一测量条件下的系统误差与随机误出值，它反映-不-测量的可信程度这差距值和正负符号固定不变的，系统误差的大小是测量结果正确度的标志。机误差的大小的是测量结果精密度的标志。 在任何测量条件下，误差不无法避免，并且系统误差与随机误差总是同时存在，只不过对根据对测量结果的影响程度，可区分为三种情况： 随机误差系统误差，系统误差可以忽略不计，通常所谓系统误差已消除 系统误差随机误差，随机误差可以忽略不计，这时测量结果重复性好，但存在系统误差系统误差与随机误差相比拟，这时系统误差与随机误差都不可忽略用下页的图

11、表在说明怛定误差显著歪曲测量结果的误差_粗大误差误差未显著歪曲测量结果的误差以偏离:“真值”的程度为划分别的依据有规律的系统误差变值误差线性误差周期性误差按复杂规律变化的误差以误差出现的规律性为划分类别的依据单个无规律,多次测量时,整体服从统计规律_随机误差Qxf(x)0L”L”X： 代表真值 Q：测量结果中的系统误差 L与L”分别表示有限次测量结果的上限与下限 设系统误差为数值与符号不变的系统误差，其中X为被测对象的“真值”，Q表示测量结果中的系统误差，L”和L分别表示有限次测量结果的上限和下限值。每一次测量结果都落在斜线的阴影区域内（严格地说，测量结果落在阴影区域外的概率很小），但无法预计

12、某一次测量结果一定是在阴影区域的哪一点上。这L与L”之间的一段区域说明测量结果的不一致程度，也反映了随机误差的大小。 当LL”/2Q时 则随机误差系统误差； - - LL”/2Q时，随机误差系统误差； - LL” /2与0可以比拟时，系统误差与随机误差为同样量级。 从以上看出，在逻辑关系上，系统误差、随机误差与粗大误差不是并列的类，因为它们的依据关系并不相同。其种属关系如下：7第三章 形状和位置误差的测量第一节 形状和位置公差种类和代号1、形状公差符号分类项目符号分类项目符号 形 状 公 差直线度 位 置 公 差定向平行度平面度垂直度圆度倾斜度圆柱度定位同轴度线轮廓度对称度面轮廓度位置度2、形

13、状误差及评定1、形状误差和最小条件 -形状误差：是指被测单一实际要素对其理想要素的变动量。该理想要素的位置应符合最小条件-最小条件：被测要素对其理想要素的最大变动量为最小.在测量形状误差时,理想要素相对于-实际要素的位置应按“最小条件”来确定.这是评定形状误差的基本原则. 按最小条件来评定来评定形状误差,能得到唯一结果,但是在实际当中由于加工水平和检验手段的限制,最小条件在实践中不一定能找到,因此在保证零件功能的前提下,允许采用近似方法来评定形状误差.例如:常用两端点连线作理想直线来评定直线度误差.用通过一条对角线且平平行于另一条对角线的平面作理想平面(对角线法)来评定平面度误差.显然用近似法

14、来评定的形状误差值均大于最小区域的评定值.回此用近似法评定合格的零件,用最小区域法必然合格. 81、直线度的定义：直线度表示被测实际要素直的程度。2、直线度的检测器具有：刀口尺、框式水平仪、合象水平仪、电子水平仪. 第二节第二节 直线度及其检测直线度及其检测直线度的检测方法:刀口尺用于检测短小工件的的直线度误差,框式水平仪用检测精度不太高的工件测量,电子水平仪和电子水平仪用于高精度的测量3、用刀口尺检测直线度：用刀口尺刃口放在被测工件表面上，如下图所示。当刀口尺与实际线贴紧 刀口尺时，便符合最小条件。因此刀口尺与实际线之间所产生的最大间隙，就是被测实际线的直线度误差。 当间隙较大时，可用塞尺直

15、接测出最大值的间隙,既是被测工件的直线度误差；当间隙较小时，可按标准光隙大小估计其间隙的大小。标准光隙法用刀口尺、量块、平面平晶组合而成如下图被测表面1m2m3m 将刀口尺支撑在两块1mm的量块上，中间分别放进0.999mm、0.998mm、0.997mm等小数量块,从而形成不同光隙.将被测工件上所看到的光隙与标准光隙相比较，判定出直线度误差的具体读数。 光隙较小时，将呈现不同的颜色，根据颜色可判定光隙大小的数值。当光隙2.5m呈白光,光隙为1.25 m1.75 m时呈红光,光隙小于0.5 m则不透光94、用水平仪测量直线度 直线度误差通常用水平仪进行测量,测量时器具放在根据被测长度选定的适当

16、跨距的桥板上,首尾相接的移动桥板分段测量.使前一次桥板的末点与后一次桥板的始点重合，由水平仪读出每个测量位置的读数，这个读数是后一点相对于前一点的测量值。 在考虑水平仪读数正负号时，应考虑其移动方向，若水平仪从左向右移动，水平仪气泡也向右偏移，则右支点提升，读数应取正号。反之若气泡向左偏移时，则取负号。两点接线法：两端点连线法是一种通常不符合最小条件的近似检测方法。由于它简便、实用且能满足一般精度要求，故在生产实践上被广泛运用。水平仪测量时，读得的器具的格值化为线值，按下公式计算 a=L aa=L a 器具分度值L 所用桥板跨距 （mm)a 读数格值a 相应格值化的线值(mm)若欲将化得的线值

17、用m表示a=1000L aa=1000L a10第三节第三节 平面度及其检测平面度及其检测1、平面度的定义：平面度表示被测实际表面平的程度。它是一项控制平面形状误差的指标 平面度的公差是实际表面对理想表面允许的变动全量。公差带是距离为公差值t的两平行平面 间的区域。平面度误差是包容实际表面且距离为最小平面度间的区域 2、平面度的检测器有：平面平晶，测微表、水平仪、准直仪与标准平板 3、平板按材料分为铸铁平板与岩石平板两大类 平板按其准确认分00级、0级、1级、2级、和3级。其中2级以上平板为检验平板，3级为划线平台 4、平面度的检测方法有平面平晶法、测微表法、水平仪法、斑点法等 平面平晶法：用

18、于测量高精度的小平面工件，如量块的工作面、千分尺的测砧平面等多用平面平晶以光波干涉原理测量其平面度。 测微表法：将被测工件支撑在标准平板上，以标准平板为测量基面。通过支架调整被测平面上的对角线对应点1与2，3与4和标准平板等高或被测表面最远三点等高，用测微表沿被测表面上各点可按一定的布点测量被测平面，通常用测微表最大最小读数的差值近似地作为平面度的差斑点法：用一个标准平板检查零件平面度的方法。检查时先在被测工件表面上均匀涂上一层显示剂（如红丹粉），将其放在标准平板上，平稳地前、后、左、右往复称动，则被测表面上的凸点成为亮点。根据表面上一定面积内的斑点数及其分布情况来确认面度，斑点越多，越细密均

19、匀，被测表面越平。水平仪法：用对角线测量平板平面度：对角线法是用通过被测实际表面的一条对角线且平行于另一条的平面作为评定基准（理想平面），以各测点至评定基面距离的最大值与最小值之差作为平面度的误差。11粗糙度的定义：指加工表面上具有的较小间距粗糙度的定义：指加工表面上具有的较小间距 和峰谷组成和峰谷组成的微观几何形状特性称为的微观几何形状特性称为表面粗糙度表面粗糙度*表面粗糙度符号及意义符号意 义基本符号，单独使用这个符号是没有意义的表示表面粗糙度是用去除材料的方法获得的。例如：车、铣、钻、磨、抛光等表示表面粗糙度是用不去除材料的方法获得的。例如：铸、冲压、粉末冶金等在上述三个符号的长边上均可

20、加一横线，用于标注有关参数和说明用去除材料的方法获得的表面, R y 的最大允许值为3 . 5 mRy3.5工件表面第四章 粗糙度的测量1、粗糙度定义及符号与意义、粗糙度定义及符号与意义122、主要术语及定义、主要术语及定义2.1、取样长度（L）用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度称为用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度称为取样长度取样长度。为什么要选定取样长度呢？为什么要选定取样长度呢？是为了限制和减弱表面波度对表面粗糙度测量结是为了限制和减弱表面波度对表面粗糙度测量结果的影响。果的影响。L L取长了，表面波度的影响将代入测量结果；取长了，表面波度的影响将代入测量结果；L L取短

21、了，测量值的粗糙度取短了，测量值的粗糙度数值不能充分反映表面的状况。所以取样长度一般应按工件加工方法和粗糙度值的数值不能充分反映表面的状况。所以取样长度一般应按工件加工方法和粗糙度值的大小来确定符合标准的合适的取样长度。大小来确定符合标准的合适的取样长度。取样长度最小要包含五个峰谷（如下图）L1L2L3L4L5Ln(评定长度)基准线 (m)取样长度132.2、评定长度（Ln）评定表面粗糙度所必需的一段长度，它可以包括一个或几个取评定表面粗糙度所必需的一段长度，它可以包括一个或几个取样长度。样长度。2.3、轮廓中线（m）是评定表面粗糙度数值的基准线。是评定表面粗糙度数值的基准线。Ra、Ry的取样

22、长度的取样长度L和评定长度和评定长度Ln选用值（择于日本选用值（择于日本JIS标准）标准）Ra/mRy/mL/m mLn/m m （Ln/5L）0.020.10.10.500.251.25 0.12.00.510.00.84.0 2.010.010.050.02.512.5MWCC/机加工部品目前使用的选用值143、表面粗糙度的评定参数、表面粗糙度的评定参数1、轮廓算术平均偏差（Ra）在取样长度内在取样长度内,被测表面轮廓上各点到轮廓中线距离的总和的被测表面轮廓上各点到轮廓中线距离的总和的算术平均值。算术平均值。yRa0XL2、轮廓最大高度（Ry）在取样长度内在取样长度内,被测表面轮廓峰顶线和

23、轮廓谷底线之间的距离被测表面轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离.RyL15轮廓支承长度率（tp）轮廓最大高度轮廓最大高度Ry的百分数的百分数(是耐磨性的度量指标是耐磨性的度量指标)4、形状参数、形状参数LRytp去除不计算的部份5、评定表面粗糙度的基本原则、评定表面粗糙度的基本原则5.1、测量方向:表面粗糙度的数值表面粗糙度的数值,是垂直于加工痕迹的方向上进行测量而得出是垂直于加工痕迹的方向上进行测量而得出.ABCDEAEBCD测量方向不同测量方不同测量方向的示意图向的示意图加工痕迹方向 而图中而图中B B、C C和和D D的测量方向不垂直于加工痕迹，虽然对高度参数影响不大，的测量方向不垂直于加

24、工痕迹，虽然对高度参数影响不大， - - 但对峰与峰之间的距离却有较大影响，但对峰与峰之间的距离却有较大影响， 而而E E的测量方向平行于加工痕迹方向，显然将得到高度参数的最上值。的测量方向平行于加工痕迹方向，显然将得到高度参数的最上值。162、表面缺陷在表面粗糙度评定中不应把表面缺陷在表面粗糙度评定中不应把表面缺陷,如气孔如气孔.划痕划痕.沟槽等包含进去沟槽等包含进去,也不也不应作为判别表面粗糙度合格与否的指标应作为判别表面粗糙度合格与否的指标.3、测量部位由于种种因素的影响，同一加工方法加工出的同一表面，不同部位的粗由于种种因素的影响，同一加工方法加工出的同一表面，不同部位的粗糙度值不会一

25、样，因此在测量粗糙度数值时，应在不同部位上测量。糙度值不会一样，因此在测量粗糙度数值时，应在不同部位上测量。轮廓仪的工作原理轮廓仪的工作原理轮廓仪是利用一根尖端半径很小的测针，在被测表面上垂直于加工纹理方向等速缓轮廓仪是利用一根尖端半径很小的测针，在被测表面上垂直于加工纹理方向等速缓慢滑行，由于表面粗糙不平，使触针在垂直于表面轮廓方向产生上下移动，通过传慢滑行，由于表面粗糙不平，使触针在垂直于表面轮廓方向产生上下移动，通过传感器将触针的移动转换成电信号，并经电子装置放大处理，最后以评定参数值显示感器将触针的移动转换成电信号，并经电子装置放大处理，最后以评定参数值显示或通过记录装置得到被测表面的

26、实际轮廓放大图。并对轮廓图进行分析计算得出评或通过记录装置得到被测表面的实际轮廓放大图。并对轮廓图进行分析计算得出评定参数的数值。定参数的数值。17第五章 仪器的维护保养 一个优秀的检测人员不仅熟悉仪器的结构、性能与操作，科学地对测量数据进行处理并给出测量结果，还应掌握关于仪器维护与保养方在的基本知识及技能。良好的维护保养，对于仪器性能，延长仪器的使用寿命具有重大意义。1、仪器保养的意义2、温度的影响 对于仪器的维护保养，主要体现测量室温度恒定，湿度适宜，防尘、防霉、防锈以及日常维护与保养等方面 温度是衡量物质冷热程度的一种指标。物质冷程度是这个物体的温度，空气的冷热程度就是空气的温度。常用的

27、温度有摄氏度（）和开尔文（K）摄氏度（）：它是我国法定温度计量单位，定义为：在一个标准大气压下，纯水的冰点为 沸点为 热力学温度（）：它是国际单价制的七个基本单位之一，它的量值为水三相点热力学温度的 1/273.16.规定在一个标准大气压下,纯水的冰点为273.5K，纯水的沸点为373.15K. 室内温度不恒定时，时高时低，将使仪器零部件产生变形，从而影响测量的准确性，有资料表明，若测量室内每天调温8H，最高室温为20 最低为14 ，测得仪器尖部的同轴度为0.012mm，若一周内连续不停的开空调，室温保持在200.5 时,其他的条件不变，测得该工件的尖部同轴度为0.0118mm.对于一些细长的

28、零件的测量,如大量块等,若室内温度波动太大,被测件与标准件温度不等,会产生较大的温度误差183、温度的控制方法项目措施机械安装空调设备大门测量室内、外门应垂直，两门之间应有不小于1.5的间隔，以防人员出入时空气过多的直接流入窗测量室内最好不要开窗，或开窗以向北为宜，窗应为双层二层之间保持150mm以上间隔以利保温墙选用绝热材料且要加厚灯选用日光灯而不用白炽灯人控制室内人数，以防人体的热辐射4、湿度的影响 空气是一种混合气体，大约由80%的氮，18%的氧和少量的二氧化碳、水蒸气及其他气体组成 -湿度是指空气的潮湿和干燥程度，湿度有三种： -绝对湿度：指1m 的空气中，实际含水蒸气的量（g/m )

29、 -饱和湿度：空气中容纳水蒸气的量有一定的限度的，1m 的空气能容纳的水蒸气的最 333 大量称饱和量。当空气中的所含水蒸气的量达到饱和时，此空气的湿度称饱和湿度绝对湿度：指1m 的空气中所含水蒸气的量与同温度下饱和状态时所含水蒸气的量319相对湿度：= 实有水蒸气的质量同温度下饱和状态时水蒸气的质量100%= 绝对湿度同温度下饱和量100%可见相对湿度是一个百分数，它是空气中实际所含水蒸气的量为饱和量的百分之几潮湿的温度，可使用仪器表面生锈，光学镜头发霉，半镀层和反射镜镀层脱离，严重影响仪器性能，甚至使仪器不能正常工作。潮湿的空气也能影响测量的准确性。如检定量块研合性时，当空气的湿度过大时,

30、平面度不好的量块能研合，这就将本不合格的量块判定为合格5、湿度的控制措施项目措施位置测量室应远离湖泊、溪流、沼地地板与墙壁地板与墙壁必须防潮木器应完全干燥后方可入室制度不能在室内饮水、就餐和湿拖布拖地设备装抽湿机通风采用通风装置用干燥剂在仪器旁或仪器附件箱内放干燥206、灰尘对仪器的影响 灰尘是一种带有棱角的固体的杂质，它本身具有一定的酸性或碱性，它容易吸附空气中的化学杂质。当灰尘附在仪器零件或光学元件上，就会带有一定的酸和碱.另外灰尘中有一种成分叫粘土,当其和水发生作成被水解后产生氢氧化铝，它使零件生锈，镜头发雾。 当灰尘进入仪器的转动、滑动部件，将增大这些配件的摩擦力及磨损。灰尘对于精密测试、精密加工、精密装配等有很多不良影响。7、防尘的措施项目措施位置选择测量室内远离交通要道并尽可能建在上风处建筑条件室内不要铺地毯，天花板和墙壁应上漆，门窗应为双层及严密，地面应光滑卫生制度室内保持清洁，不堆放无关杂物，人员入室换工作服与拖鞋人员素质室内人中应保持手和