测量技术基础课件

第3章测量技术基础◆概述：测量的定义、测量的四个要素、检验和检定；★测量基准和尺寸传递系统：长度基准、长度量值传递系统、量块；◆测量器具和测量方法的分类：测量器具的分类、度量指标、测量方法的分类；◆测量误差及数据处理：测量误差的含义及其表示方法、产生原因、分类、测量精度、随机误差的特性与处理第3章测量技术基础◆概述：测量的定义、测量的四个要素、检1有关测量的基本概念想一想？如何才能知道零件合格与否？通过测量或检验在机械制造中，为了保证机械零件的互换性和几何精度，应对其几何参数（尺寸、形状误差及表面粗糙度等）进行测量，以判断其是否符合要求。有关测量的基本概念想一想？如何才能知道零件合格与否？通过测量2q=x/E

式中，x—被测几何量的量值；q—测量值；E—测量单位或标准量3.1.1测量的定义测量（几何量测量）——为了确定被测对象的量值而进行的实验过程，是将被测量与测量单位或标准量在数值上进行比较，从而确定两者比值的过程。x=qE

被测几何量的量值几何量的量值由两部分组成：表征几何量的数值和该几何量的计量单位。

例：L=40mm中，40为量值，mm为计量单位。q=x/E式中，x—被测几何量的量值；3.13

一个完整的几何量测量过程包括四个要素：测量对象、测量单位、测量方法、测量精度3.1.2测量的四个要素（1）测量对象本课程研究的测量对象是几何量，包括长度、角度、形状和位置误差、表面粗糙度以及单键、花键、螺纹、齿轮等典型零件的各个几何参数的测量。（2）测量单位我国法定的计量单位中，长度单位为米（m），在机械工程中常用毫米（mm）,在精密测量及超精密测量中，常用微米（μm）和纳米（nm）。常用的角度单位有弧度（rad），微弧度（μrad），平面角的角度单位有弧度（rad）及度（°）、分（′）、秒（″）。一个完整的几何量测量过程包括四个要素：3.1.2测量的4（3）测量方法所谓测量方法指的是测量时所采用的原理、计量器具和测量条件的综合，即获得测量结果的方式。如用游标卡尺测量直径是直接测量法，用正弦尺测量圆锥体的圆锥角是间接测量法。（4）测量精度所谓测量精度是用来表示测量结果的可靠程度。用测量极限误差或测量不确定度来表示测量精度的高低。完整的测量结果应包括测量值和测量极限误差，不知道测量精度的测量结果是没有意义的。（3）测量方法所谓测量方法指的是测量时所采用的原理、计量器具53.1.3检验和检定检验和检定在测量技术和技术监督领域常用。所谓检验是判断被检验对象是否合格。可以用通用计量器具检测的数值与给定的值进行比较判断是否合格，也可用量规、样板等专用量具来判断被检验对象是否合格。所谓检定是指为评定计量器具的精度指标是否合乎该计量器具的检定规程的全部过程，即根据测定结果的数据进行判断。例如，用量块来检定游标卡尺的精度指标等。3.1.3检验和检定检验和检定在测量技术和技术监督领域常用63.2测量基准和尺寸传递系统见第一章，略测量器具可按其测量原理、结构特点及用途分为：3.3测量器具和测量方法的分类（1）基准量具和量仪（2）通用量具和量仪（3）极限规（4）检验夹具（5）主动测量装置3.3.1测量器具的分类3.2测量基准和尺寸传递系统见第一章，略测量器具可按其测量7（1）基准量具和量仪——在测量中体现标准量的量具和量仪。如量块角度量块激光比长仪基准米尺（1）基准量具和量仪量块角度量块激光比长仪基准米尺8（2）通用量具和量仪——可以用来测量一定范围内的任意尺寸的零件，它有刻度，可测出具体尺寸值。按结构特点，可分为以下几种：（2）通用量具和量仪按结构特点，可分为以下几种：9三用游标卡尺游标量角器三用游标卡尺游标量角器10外径千分尺公法线千分尺外径千分尺公法线千分尺11扭簧仪杠杆齿轮比较仪50-0-50mm百分表千分表扭簧仪杠杆齿轮比较仪50-0-50mm百分表千分表12工具显微镜工具显微镜13光学比较仪光学比较仪14第3章-测量技术基础课件15第3章-测量技术基础课件16（3）极限规螺纹塞规（3）极限规螺纹塞规17（4）检验夹具铸造毛坯外观检验用夹具

（4）检验夹具铸造毛坯外观检验用夹具18（5）主动测量装置磨加工连续表面主动测量仪工件在加工过程中实时测量的一种装置。它一般由传感器、数据处理单元以及数据显示装置等组成。目前，被广泛用于数控加工中心和数控机床上。（5）主动测量装置磨加工连续表面主动测量仪工件在加工过程中实19第3章-测量技术基础课件20★计量器具的分类1.量具以固定形式复现量值的计量器具。分为单值量具和多值量具两种。2.量规没有刻度的专用计量器具，如检验孔、轴实际尺寸和形状误差的综合结果所用的光滑极限量规。3.计量仪器能将被测几何量的量值转换成可直接观测的指示值（示值）或等效信息的计量器具（量仪）。按原始信号转换原理分机械式、光学式、电动式、气动式量仪。4.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。能测量同一工件上较多的几何量和形状比较复杂的工件，有助于实现检测自动化或半自动化。★计量器具的分类1.量具以固定形式复现量值的计量器具。213.3.2测量器具的度量指标（1）刻度间隔C也叫刻度间距，简称刻度，它是指测量器具标尺或分度盘上相邻两刻线中心线之间的实际距离（或圆周弧长）。机械比较仪为适于人眼观察，一般为1~2.5mm。（2）分度值i也叫刻度值、精度值，简称精度，它是指测量器具标尺或分度盘上每一刻度间隔所代表的测量数值。（右图分度值0.002mm）

分辨力采用非标尺或非分度盘显示的计量器具所能显示的最末一位数所代表的量值。计量器具的基本技术性能指标是合理选择和使用计量器具的重要依据。3.3.2测量器具的度量指标（1）刻度间隔C也叫刻度间距，22机械比较仪（3）示值范围是指测量器具标尺上全部刻度间隔所代表的测量数值。即所能显示或指示的被测几何量起始值到终止值的范围。B=±60μm计量器具测量范围上限值与下限值之差称为量程。（5）量程测量器具所能测量出的最大和最小的尺寸范围。一般将测量器具安装在表座上，测量范围包括标尺的示值范围、表座上安装仪表的悬臂能够上下移动的最大和最小的尺寸范围。（4）测量范围（右图的测量范围L为0~180mm，量程为180mm）机械比较仪（3）示值范围是指测量器具标尺上全部刻度间隔所代表23机械比较仪若被测几何量的变化为Δx，该几何量引起计量器具的响应变化量为ΔL，则灵敏度S为：当上式中分子和分母为同种量时，灵敏度也称做为放大比或放大倍数。一般，分度值越小，则计量器具的灵敏度就越高。（6）灵敏度是指能引起计量器具指示数值变化的被测尺寸的最小变动量。灵敏度说明了量仪对被测数值微小变动引起反应的敏感程度。机械比较仪若被测几何量的变化为Δx，该几何量引起计量器具的响24机械比较仪量具或量仪上的读数（计量器具的示值）与被测尺寸实际数值（被测几何量的真值）之差。（7）示值误差（8）测量力在测量过程中，量具或量仪的测量头与被测表面之间的接触力。（9）放大比K放大比也叫传动比，它是指量仪指针的直线位移（或角位移）与引起这个位移的原因（即被测量尺寸变化）之比。这个比等于刻度间隔与分度值之比，即K=C/i=S。机械比较仪量具或量仪上的读数（计量器具的示值）与被测尺寸实际25为了消除或减少系统误差，用代数法加到未修正测量结果上的数值。其大小与示值误差的绝对值相等，而符号相反。(10)修正值在相同的测量条件下，对同一被测几何量进行多次测量时，各测量结果之间的一致性。通常以测量重复性误差的极限值（正、负偏差）来表示。(11)测量重复性为了消除或减少系统误差，用代数法加到未修正测量结果上的数值。26由于测量误差的存在而对被测几何量量值不能肯定的程度。(12)不确定度由于测量误差的存在而对被测几何量量值不能肯定的程度。(12273.3.3测量方法的分类1.按实测几何量是否为被测几何量分类

直接测量间接测量被测几何量的数值直接由计量器具读出。由实测几何量的量值按一定的函数关系式运算后获得。例如，用游标卡尺、千分尺测量轴径的大小。例如，用弓高弦长法测量圆弧半径。通常为了减小测量误差，都采用直接测量，而且也比较简单直观。但是，间接测量虽然比较繁琐，当被测几何量不容易测量或用直接测量达不到精度要求时，就不得不采用间接测量了。3.3.3测量方法的分类1.按实测几何量是否为被测几何量28解：连接A1、A2、AΣ成封闭图形，构成尺寸链，如下图：A1A2AΣ由题意和尺寸链图可知，尺寸100-0.36是封闭环AΣ，尺寸A1=500-0.17是增环，尺寸A2是减环。经上述计算可知，所求工序尺寸A2为：解：连接A1、A2、AΣ成封闭图形，构成尺寸链，如下图：A29计量器具显示或指示出被测几何量相对于已知标准量的偏差，被测几何量的量值为已知标准量与该偏差值的代数和。2.按示值是否为被测几何量的量值分类计量器具显示或指示的示值即是被测几何量的量值。绝对测量相对测量（比较测量）例如，用游标卡尺、千分尺测量轴径的大小；用高度尺、深度尺等测量零件的高度和深度。例如，用机械比较仪测量轴径，测量时先用量块调整量仪示值零位，该比较仪指示出的示值为被测轴径相对于量块尺寸的偏差。用米尺测量长度；用秒表测量时间；以及平衡测量法、补偿测量法和重合测量法都是比较测量法。一般，相对测量的测量精度比绝对测量的高。但测量较为麻烦。（全值测量）（微差测量）计量器具显示或指示出被测几何量相对于已知标准量的偏差，被测几30比较测量比较测量31测量时计量器具的测头不与被测表面接触。3.按被测表面与计量器具测头是否接触分类测量时计量器具的测头与被测表面接触，并有机械作用的测量力。接触测量非接触测量例如用千分尺、机械比较仪测量轴径。例如，用光切显微镜测量表面粗糙度轮廓、用气动量仪测量孔径。气动量仪测量孔径在接触测量中，测头与被测表面的接触会引起弹性变形，产生测量误差，而非接触测量则无此影响，故适宜于软质或薄壁易变形工件的测量。测量时计量器具的测头不与被测表面接触。3.按被测表面与计量32同时测量工件上几个相关几何量的综合效应或综合指标，以判断综合结果是否合格。4.按工件上是否有多个被测几何量一起加以测量分类分别对工件上的各被测几何量进行独立测量。例如，用工具显微镜分别测量外螺纹的牙侧角、螺距和中径。例如，用螺纹量规通规检验螺纹单一中径、螺距和牙侧角实际值的综合结果是否合格。单项测量综合测量就工件整体来说，单项测量的效率比综合测量的低，但单项测量便于进行工艺分析。综合测量适用于只要求判断合格与否，而不需要得到具体的误差值的场合。同时测量工件上几个相关几何量的综合效应或综合指标，以判断综合33动态测量在测量过程中，被测表面与测头处于相对运动状态。动态测量效率高，并能测出工件上几何参数连续变化时的情况。主动测量在加工工件的同时对被测几何量进行测量。其测量结果可直接用以控制加工过程，及时防止废品的产生。主动测量常用于生产线上，因此，亦称在线测量。它使检测与加工过程紧密结合，充分发挥检测的作用，是检测技术发展的方向。例如，用触针式轮廓仪测量表面粗糙度轮廓。动态测量在测量过程中，被测表面与测头处于相对运动状态。动态测34测量方法直接测量间接测量综合测量接触测量非接触测量主动测量单项测量被动测量量值获取途径被测参数的多少测头与表面接触工艺中的作用游标卡尺立式光学计分别测量综合测量齿圈径跳双管显微镜过程测量成品测量直接测量间接测量综合测量接触测量非接触测量主动测量单项测量被35§3-4测量误差3.4.1测量误差的含义及其表示方法（1）测量误差的含义测量误差——受计量器具和测量条件的限制，所得实测量值与被测几何量的真值近似程度的数值表现，即是测量误差。三角形内角之和恒为180º一个整圆周角为360º国际千克基准1Kg约定真值理论值真值真值（TrueValue）：观测一个量时，该量本身所具有的真实大小。§3-4测量误差3.4.1测量误差的含义及其表示方法（136约定真值(ConventionalTrueValue）也称为指定值、最佳估计值、约定值或参考值，是指对于给定用途具有适当不确定度的、赋予特定量的值。（这个术语在计量学中常用。）当今保存在国际计量局的铂铱合金千克原器的最小不确定度为0.004mg由国家建立的实物标准（或基准）所指定的千克复原器质量的约定真值为1kg，其复现的不确定度为0.008mg。国际千克基准1Kg误差是针对真值而言的，真值一般都是指约定真值。

约定真值(ConventionalTrueValue）也37测量误差绝对误差相对误差粗大误差系统误差随机误差表示形式性质特点测量误差可用绝对误差或相对误差来表示。测量误差绝对相对粗大系统随机表示形式性质特点测量误差可用绝38◆绝对误差（AbsoluteError）

绝对误差是指被测几何量的量值与其真值之差，即（2-3）绝对误差被测几何量的实际测得值被测几何量的真值，常用约定真值代替。特点：2)单位给出了被测量的量纲，绝对误差的单位与测得量值的单位相同。1)绝对误差是一个具有确定的大小、符号及单位的量。◆绝对误差（AbsoluteError）绝对误差是指被39（2-4）利用（2-4）式，可由被测几何量的量值和测量误差来估算真值所在的范围。测量误差的绝对值越小被测几何量的量值越接近于真值测量精度越高测量误差的绝对值越大……测量精度越低绝对误差表示测量精度，适用于评定或比较大小相同的被测几何量的测量精度。（2-4）利用（2-4）式，可由被测几何量的量值40修正值(Correction)

:为了消除固定的系统误差用代数法而加到测量结果上的值。

特点：2)修正值本身还有误差。1)与误差大小近似相等，但方向相反。修正值(Correction):为了消除固定的系统误差用41【例1】用某电压表测量电压，电压表的示值为226V，查该表的检定证书，得知该电压表在220V附近的误差为5V，被测电压的修正值为－5V，则修正后的测量结果为226+(－5V)=221V。

测得值真值绝对误差找出测得值、绝对误差、真值。【例1】用某电压表测量电压，电压表的示值为226V，查该表的42◆相对误差（RelativeError）：

相对误差是指绝对误差δ（取绝对值）与被测量真值之比。由于被测几何量的真值无法得到，因此，在实际应用中常以被测几何量的测得值代替真值进行估算，即（2-5）式中——相对误差。特点：1）相对误差有大小和符号（与真值符号一致）。2）无量纲，一般用百分数来表示。◆相对误差（RelativeError）：相对误差是指绝43◆绝对误差和相对误差的比较用微米测长仪测量0.01m长的工件，其绝对误差=0.0006mm，但用来测量1m长的工件，其绝对误差为0.0105mm。前者的相对误差为后者的相对误差为后者的测量精度比前者高。用绝对误差不便于比较不同量值、不同单位、不同物理量等的准确度。

注意：【例2

】◆绝对误差和相对误差的比较用微米测长仪测量0.01m长的工件44◆引用误差（FiducialErrorofaMeasuringInstrument）

引用误差是一种相对误差，而且该相对误差是引用了特定值，即标称范围上限（或量程）得到的，故该误差又称为引用相对误差、满度误差。

仪器某标称范围（或量程）内的最大绝对误差该标称范围（或量程）上限引用误差补充内容◆引用误差（FiducialErrorofaMeas45补充内容：*电工仪表、压力表的准确度等级*我国电工仪表、压力表的准确度等级（AccuracyClass）就是按照引用误差进行分级的。当一个仪表的等级s选定后，用此表测量某一被测量时，所产生的最大绝对误差为（公式1）最大相对误差为（公式2）绝对误差的最大值与该仪表的标称范围（或量程）上限xm成正比选定仪表后，被测量的值越接近于标称范围（或量程）上限，测量的相对误差越小，测量越准确该标称范围（或量程）上限被测几何量的量值补充内容：*电工仪表、压力表的准确度等级*我国电工仪表、压力46【例3

】检定一只2.5级、量程为100V的电压表，发现在50V处误差最大，其值为2V，而其他刻度处的误差均小于2V，问这只电压表是否合格？该电压表的引用误差为所以该电压表合格。由于【解】最大相对误差公式提示：电工仪表的准确度等级是按照引用误差进行分级的。应如何校验？电压表2.5级引用误差实际引用误差可求电压表是否合格可判【例3】检定一只2.5级、量程为100V的电压表，发现在47【例4

】

某1.0级电流表，满度值（标称范围上限）为100μA，求测量值为100μA时的绝对误差和相对误差。由题意知【解】则最大绝对误差最大绝对误差最大相对误差提示：相对误差【例4】某1.0级电流表，满度值（标称范围上限）为100483.4.2误差的来源为了尽量减小测量误差，减小该误差的影响，提高测量准确度，就必须仔细分析产生测量误差的原因，了解误差来源。主要来源

计量器具误差

测量方法误差

测量环境误差

测量人员误差

3.4.2误差的来源为了尽量减小测量误差，减小该误差的影响491、计量器具的误差计量器具设计方面

计量器具的误差是指计量器具本身所具有的误差，包括计量器具的设计、制造和使用过程中的各项公差，这些误差的总和反映在示值误差和测量的重复性误差上。◆设计计量器具时，为了简化结构而采用近似设计的方法会产生测量误差。例如，机械杠杆比较仪的结构中测杆的直线位移与指针杠杆的角位移不成比例，而其标尺却采用等分刻度，测量时会产生测量误差。◆当设计的计量器具不符合阿贝原则时也会产生测量误差。1、计量器具的误差计量器具设计方面计量器具的误50■阿贝原则阿贝原则是指测量长度时，为了保证测量的准确，应使被测零件的尺寸线（简称被测线）与量仪中作为标准的刻度尺（简称标准线）重合或顺次排成一条直线。■阿贝原则阿贝原则是指测量长度时，为了保证测量的准确，应51图1所示，这是符合阿贝原则的结构布局示意图。图1图2为不符合阿贝原则的结构布局示意图图2图1所示，这是符合阿贝原则的结构布局示意图。图1图2为不符合52千分尺的标准线（测微螺杆轴线）与工件被测线（被测直径）在同一条直线上。假如测微螺杆轴线的移动方向与被测直径方向间有一夹角由此产生测量误差δ为图1δ图1所示，这是符合阿贝原则的结构布局示意图。千分尺的标准线（测微螺杆轴线）与工件被测线（被测直径）在同一53图2为不符合阿贝原则的结构布局示意图图2ss用游标卡尺测量轴的直径，作为标准长度的刻度尺与被测直径不在同一条直线上，两者相距s平行放置，其结构不符合阿贝原则。在测量过程中，卡尺活动量爪倾斜一个角度，此时产生的测量误差δ按下式计算：不符合阿贝原则的测量引起的测量误差颇大，不能忽略不计。图2为不符合阿贝原则的结构布局示意图图2ss用游标卡尺测量轴54计量器具生产方面计量器具零件的制造和装配误差会产生测量误差。例如，游标卡尺标尺的刻线距离不准确、指示表的分度盘与指针回转轴有偏心等皆会产生测量误差。计量器具使用方面计量器具在使用过程中，零件的变形、滑动表面的磨损等会产生测量误差。标准量的制造误差相对测量时使用的标准量（如量块）的制造误差也会产生测量误差。计量器具生产方面计量器具零件的制造和装配误差会产生测量误差。552、方法误差方法误差是指测量方法的不完善（包括计算公式不准确，测量方法选择不当，工件安装、定位不准确等）引起的误差，它会产生测量误差。例如，在接触测量中，由于测头测量力的影响，使被测零件和测量装置产生变形而产生测量误差。2、方法误差方法误差是指测量方法的不完善（包括计算公式不准确563、环境误差环境误差是指测量时环境条件不符合标准的测量条件所引起的误差，它会产生测量误差。例如，环境温度、湿度、气压、照明（引起视差）等不符合标准以及振动、电磁场等的影响都会产生测量误差，其中尤以温度的影响最为突出。3、环境误差环境误差是指测量时环境条件不符合标57[例]在测量长度时，规定的环境条件标准温度为20℃，但是在实际测量时被测零件和计量器具的温度对标准温度均会产生或大或小的偏差，而被测零件和计量器具的材料不同时，它们的线膨胀系数是不同的，这将产生一定的测量误差δ。测量时应根据测量精度的要求，合理控制环境温度，以减少温度对测量精度的影响。[例]在测量长度时，规定的环境条件标准温度为20℃，但是在实584、测量人员误差测量人员误差是指测量人员人为的差错，它会产生测量误差。例如，测量人员使用计量器具不正确、测量瞄准不准确、读数或估读错误等，都会产生测量偏差。测量人员的工作责任心、技术熟练程度、生理感官与心理因素、测量习惯等引起的误差。▲为了减小测量人员误差，就要求测量人员要认真了解测量仪器的特性和测量原理，熟练掌握测量规程，精心进行测量操作，并正确处理测量结果。4、测量人员误差测量人员误差是指测量人员人为的差错，它会产生59测量误差产生的原因计量器具误差基准件误差测量方法误差测量力误差测量误差的来源环境引起的误差人为误差计量器具误差基准件误差测量方法误差测量力误差测量误差的来源环603.4.3测量误差的分类系统误差测量误差随机误差粗大误差3.4.3测量误差的分类系统误差测量误差随粗大误差611、系统误差（SystematicError）

系统误差是指在同一条件下多次测量同一几何量时，绝对值和符号均保持不变测量误差，或者绝对值和符号按某一规律变化的测量误差。前者称为定值系统误差，例如，量块检定后的实际偏差。后者称为变值系统误差，例如，分度盘偏心所引起的按正弦规律周期变化的测量误差。根据系统误差的性质和变化规律，系统误差可以用计算或实验对比的方法确定，用修正值（校正值）从测量结果中予以消除。但在某些情况下，系统误差由于变化规律很复杂，不容易确定，因而难以消除。砝码质量、热膨胀误差

直尺的刻度值误差

你能举出一些例子来吗？1、系统误差（SystematicError）系统误差62在实际估计测量器具示值的系统误差时，常常用适当次数的重复测量的算术平均值减去约定真值来表示，又称其为测量器具的偏移或偏畸（Bias）。

误差绝对值和符号已经明确的系统误差。

误差绝对值和符号未能确定的系统误差，但通常估计出误差范围。

按对误差掌握程度，系统误差已定系统误差：未定系统误差：在实际估计测量器具示值的系统误差时，常常用适当次数的重复63按误差出现规律，系统误差可分为定值系统误差变值系统误差（按其变化规律）线性系统误差周期性系统误差复杂规律系统误差按误差出现规律，系统误差可分为定值系统误差变值系统误差（按642、随机误差（RandomError）随机误差是指在相同的测量条件下，多次测取同一被测几何量的量值时，绝对值和符号以不可预定的方式变化着的测量误差。◆就某一次具体测量而言，随机误差的绝对值和符号无法预先知道。但对于连续多次重复测量来说，随机误差符合一定的概率统计规律，因此，可以应用概率论和数理统计的方法来对它进行处理。◆随机误差主要是由测量过程中一些偶然性因素或不确定因素引起的。例如，量仪传动机构的间隙、摩擦、测量力的不稳定以及温度波动等引起的测量误差，都属于随机误差。2、随机误差（RandomError）随机误差是指在相653、粗大误差（GrossError）■粗大误差产生原因：由于粗大误差明显歪曲测量结果，因此在处理测量数据时，应根据判断粗大误差的准则设法将其剔除。粗大误差，又称为疏忽误差、过失误差或简称粗差，是指超出在规定测量条件下预计的测量误差，即对测量结果产生明显歪曲的测量误差。

含有粗大误差的测得值称为异常值（或坏值），它与正常测得值相比较，则显得它的数值相对较大或相对较小。主观原因客观原因如，测量人员疏忽造成的读数误差。如，外界突然振动引起的测量误差。3、粗大误差（GrossError）■粗大误差产生原664、三类误差的关系及其对测得值的影响

●在测量实践中，由于误差划分的人为性和条件性，使得他们并不是一成不变的，在一定条件下可以相互转化。也就是说一个具体误差究竟属于哪一类，应根据所考察的实际问题和具体条件，经分析和实验后确定。如一块电表，它的刻度误差在制造时可能是随机的，但用此电表来校准一批其它电表时，该电表的刻度误差就会造成被校准的这一批电表的系统误差。又如，由于电表刻度不准，用它来测量某电源的电压时必带来系统误差，但如果采用很多块电表测此电压，由于每一块电表的刻度误差有大有小，有正有负，就使得这些测量误差具有随机性。系统误差和随机误差的划分不是绝对的，误差性质可相互转化4、三类误差的关系及其对测得值的影响●在测量实践中，由于误67标准差期望值

均值

某次测得值

奇异值

●三类误差对测得值的影响标准差期望值均值某次测得值奇异值●三类误差对测得值的68◆测量精度是指被测几何量的测得值与其真值的接近程度。它和测量误差是从两个不同的角度说明同一概念的术语：测量误差越大，则测量精度就越低；测量误差越小，则测量精度就越高。3.4.4测量精度●测量精度的分类为了反映系统误差和随机误差对测量结果的不同影响，对测量精度进行如下分类：测量精度正确度精密度准确度◆测量精度是指被测几何量的测得值与其真值的接近程度。69弹着点全部在靶上，但分散。相当于系统误差小而随机误差大，即精密度低，正确度高。弹着点集中，但偏向一方，命中率不高。相当于系统误差大而随机误差小，即精密度高，正确度低。弹着点集中靶心。相当于系统误差与随机误差均小，即精密度、正确度都高，从而准确度亦高。请说明以下各图精密度、正确度、准确度的高低。弹着点全部在靶上，但分散。相当于系统误差小而随机误差大，即精70正确度反映测量结果中系统误差的影响程度。若系统误差小，则正确度高。●正确度（Correctness）精密度反映测量结果中随机误差的影响程度。它是指在一定测量条件下连续多次重复测量所得的测得值之间相互接近的程度。若随机误差小，则精密度高。●精密度（Precision）●准确度（Accuracy）准确度反映测量结果中系统误差和随机误差的综合影响程度。若系统误差和随机误差都小，则准确度高。正确度反映测量结果中系统误差的影响程度。若系统误差小，则正确71◆精密度、正确度、准确度三者之间的关系对于具体的测量，★精密度高，正确度不一定高；★正确度高的测量，精密度高也不一定高；★精密度和正确度都高的测量，准确度就高。(a)精密度高(b)正确度高(c)准确度高(d)准确度低图2-9精密度、正确度和准确度

◆精密度、正确度、准确度三者之间的关系对于具体的测量，★精密723.4.5各类测量误差的处理测量列——通过对某一被测几何量进行连续多次的重复测量而得到的一系列测量数据（测得值）。对测量列进行数据处理，可用以消除或减小测量误差的影响，提高测量精度。本节主要内容一、测量列中随机误差的处理二、测量列中系统误差的处理三、测量列中粗大误差的处理3.4.5各类测量误差的处理测量列——通过对某一被测几何量73一、测量列中随机误差的处理随机误差不可能被修正或消除，但可应用概率论与数理统计的方法，估计出随机误差的大小和规律，并设法减小其影响。1、随机误差的特性及分布规律通过对大量的测试实验数据进行统计后发现，多数随机误差服从正态分布规律。重复测量N次，得到测量列的测得值为。设不包含系统误差和粗大误差，被测几何量的真值为。则可得出相应各次测得值的随机误差分别为右式。一、测量列中随机误差的处理随机误差不可能被修正74正态分布曲线（横坐标δ表示随机误差，纵坐标表示随机误差的概率密度）具有四个基本特性。④抵偿性①单峰性②对称性③有界性四个基本特性●正态分布的密度函数的特点是：关于μ对称，在μ处达到最大值，在正（负）无穷远处取值为0，在μ±σ处有拐点。它的形状是中间高两边低，图像是一条位于x轴上方的钟形曲线。正态分布曲线（横坐标δ表示随机误差，纵坐标表示随机75②对称性

绝对值相等的正、负随机误差出现的概率相等。①单峰性绝对值越小的随机误差出现的概率越大，反之则越少。③有界性在一定测量条件下，随机误差的绝对值不会超过一定的界限。④抵偿性随着测量次数的增加，各次随机误差的算术平均值趋向于零，即各次随机误差的代数和趋于零。该特性是由对称性推导而来的，它是对称性的必然反映。②对称性绝对值相等的正、负随机误差出现的概率相等。①单峰76若随机变量服从一个数学期望为μ、方差为σ2的高斯分布，记为N(μ，σ2)。其概率密度函数为正态分布的期望值μ决定了其位置，其标准差σ决定了分布的幅度，σ是正态分布的形状参数。因其曲线呈钟形，因此人们又经常称之为钟形曲线。我们通常所说的标准正态分布是μ=0,σ=1的正态分布。正态分布第一参数μ是服从正态分布的随机变量的均值，第二个参数σ2是此随机变量的方差。◆μ是正态分布的位置参数，描述正态分布的集中趋势位置。正态分布以μ为对称轴，左右完全对称。正态分布的均数、中位数、众数相同。若随机变量服从一个数学期望为μ、方差为σ2的高斯分布77●生产与科学实验中很多随机变量的概率分布都可以近似地用正态分布来描述。例如，在生产条件不变的情况下，产品的强力、抗压强度、口径、长度等指标；同一种生物体的身长、体重等指标；同一种种子的重量；测量同一物体的误差；弹着点沿某一方向的偏差；某个地区的年降水量；以及理想气体分子的速度分量，等等。一般来说，如果一个量是由许多微小的独立随机因素影响的结果，那么就可以认为这个量具有正态分布。●生产与科学实验中很多随机变量的概率分布都可以近似地用正态分78正态分布曲线的数学表达式概率密度随机误差标准偏差以自然对数的底e为底的指数函数。式中，——概率密度；——标准偏差；——随机误差。概率密度最大值随标准偏差大小的不同而异。正态分布曲线的数学表达式概率密度随机误差标准偏差以自然对数的79标准偏差对随机误差分布特性的影响右图所示的三条正态分布曲线1、2和3中，σ越小，则曲线就越陡，随机误差的分布就越集中，测量精度就越高；反之，σ越大，则曲线就越平坦，随机误差的分布就越分散，测量精度就越低。标准偏差对随机误差分布特性的影响右图所示的三条正态分布曲线180随机误差的标准偏差可用下式计算得到：（2-7）◆σ反映测量列中测得值分散程度的一项指标，它是测量列中单次测量值（任一测得值）的标准偏差。●服从正态分布的随机变量的概率规律：取与μ邻近的值的概率大，而取离μ越远的值的概率越小；σ越小，分布越集中在μ附近，σ越大，分布越分散。随机误差的标准偏差可用下式计算得到：（2-7）◆σ反映测81由概率论可知，正态分布曲线和横坐标轴间所包含的面积等于所有随机误差出现的概率总和，倘若随机误差区间落在（-∞～+∞）之间时，则其概率为由概率论可知，正态分布曲线和横坐标轴间所包含的面积等于所有随82第3章-测量技术基础课件83倘若随机误差区间落在（-δ～+δ）之间时，则其概率为为了化成标准正态分布，将上式进行变量置换，设则上式化为倘若随机误差区间落在（-δ～+δ）之间时，则其概率为为了化成84函数φ（t）称为拉普拉斯函数，也称正态概率积分。为了使用方便，附表2-4，P262.列出了不同t值对应的φ（t）值。函数φ（t）称为拉普拉斯函数，也称正态概率积分。为了使用方便85研究表明，在±3σ范围内随机误差分布的概率为99.73%，通常评定随机误差就以±3σ作为随机误差的极限值。●随机误差与标准偏差的关系δlim=±3σ（P=99.73%）有界性的界线为±3σ。（2-8）研究表明，在±3σ范围内随机误差分布的概率为99.73%，通86δlim=±3σ（P=99.73%）（2-8）δlim=±3σ（P=99.73%）（2-8）87●置信概率置信概率——指随机误差δ在±tδ范围内出现的概率。其中，t——称为置信因子或置信系数，有在几何测量中，通常取置信因子t=3，即，置信概率为99.73%。◆对应不同的置信因子t，置信概率不同，即测量误差δ的可信度不一样。例如，t=1，P=68.26%；t=2，P=？t=2，P=95.44%●置信概率置信概率——指随机误差δ在±tδ范围内出现的概率。88[例]某次测量的测得值为40.002mm，若算得标准偏差σ=0.0003mm，置信度取为99.73%时，可将测量结果判定为多少？[解]置信度取为99.73%时，置信因子t=3。故即被测几何量的真值有99.73%的可能性在40.0011~40.0029mm之间。[例]某次测量的测得值为40.002mm，若算得标准偏差σ89二、测量列中随机误差的处理步骤在相同的测量条件下，对同一被测几何量进行连续多次测量，得到一测量列，假设其中不存在系统误差和粗大误差，则对随机误差的处理首先应按式（2-7）计算单次测量值的标准偏差σ，然后再由式（2-8）计算得到随机误差的极限值。（2-7）δlim=±3σ（P=99.73%）（2-8）但由于被测几何量的真值未知，所以不能按和（2-7）求出单次测量值的标准偏差σ的数值。在实际测量时，当测量次数N充分大时，随机误差的算术平均值趋于零，因此可以用测量列中各个测得值的算术平均值代替真值，并用适当的方法估算出标准偏差，进而确定测量结果。处理步骤：各个测得值的算术平均值标准偏差测量结果二、测量列中随机误差的处理步骤在相同的测量条件90（1）计算测量列中各个测得值的算术平均值式中，N——测量次数。（2）计算残差（2-9）残差——也称残余误差，它是用算术平均值代替真值后，计算的各个测得值与算术平均值的差值。用表示。（2-10）（1）计算测量列中各个测得值的算术平均值式中，N——测量次91◆残差的两个特性：①残差的代数和等于零，即。可用于校核算术平均值及残差计算的准确性。②残差的平方和为最小，即可以说明，用算术平均值作为测量结果是最可靠且最合理。◆残差的两个特性：①残差的代数和等于零，即92对同一几何量等精度连续测量12次，其结果如下：

20.04220.05020.07320.04220.03820.04320.05120.03820.04220.04520.05120.012

设测量存在定值系统误差+0.006，试确定测量结果。例对同一几何量等精度连续测量12次，其结果如下：

20.04293（3）估算测量列中单次测量值的标准偏差贝塞尔公式：

单次测量值的标准偏差的估计值（2-11）该式根号内的分母为（N-1），而式（2-7）根号内的分母为N，这是因为N个测得值的残差代数和为零这个约束条件导致N个残差只能等效于（N-1）个独立的随机变量。◆单次测量值的测量结果即可表示为◆单次测量列的测量结果即可表示为（3）估算测量列中单次测量值的标准偏差贝塞尔公式：单次测量94（4）计算测量列算术平均值的标准偏差若在相同的测量条件下，对同一被测几何量进行多组测量（每组皆测量N次），则对应每组N次测量都有一个算术平均值，各组的算术平均值不相同。这些算术平均值的分散程度要比单次测量值的分散程度小得多。描述它们的分散程度，同样可以用标准偏差作为评定指标。（4）计算测量列算术平均值的标准偏差若在相同的测量条件下，对95图2-13与N的关系根据误差理论，测量列算术平均值的标准偏差与测量列单次测量值的标准偏差的关系（2-13）式中，N——每组的测量次数。说明测量次数越多，σ就越小，测量精密度就越高。但当σ一定时，N>10以后，减小已很缓慢，故一般取N=10～15次为宜。图2-13与N的关系根据误差理论，测量列算术平均值的96●测量列算术平均值的测量极限误差（2-14）◆多组多次测量所得算术平均值的测量结果（2-15）●测量列算术平均值的测量极限误差（2-14）◆多组多次测量所97*测量列中粗大误差的处理粗大误差——指超出在规定条件下预计的测量误差，即明显歪曲了测量结果的误差。剔除方法

当|i|＞3σ

，则测量值中含有粗大误差。采用3σ作为判别粗大误差的界限，此方法称为3σ准则，又称拉依达准则。注意：测量次数小于或等于10时，不能使用拉依达准则。*测量列中粗大误差的处理粗大误差——指超出在规定条件下预计的98三、测量列中系统误差的处理适用于发现定值系统误差。1.发现系统误差的方法实验对比法改变测量条件进行测量，以发现系统误差。根据残差大小和符号变化规律，由残差数据或残差曲线来判断有无系统误差。适用于发现大小和符号按一定规律变化的变值系统误差。残差观察法(a)不存在变值系统误差(b)存在线性系统误差(c)存在周期性系统误差图2-14变值系统误差的发现三、测量列中系统误差的处理适用于发现定值系统误差。1.发现99从产生误差根源上消除系统误差要求测量人员对测量过程中可能产生系统误差的各个环节作仔细的分析，并在测量前就将系统误差从产生根源上加以消除。

用修正法消除系统误差

预先将计量器具的系统误差检定或计算出来，然后将测得值加上相应的修正值，即可得到不包含系统误差的测量结果。

用抵消法消除定值系统误差

在对称位置上分别测量一次，使这两次测量中读数出现的系统误差大小相等，符号相反，取两次平均值作为测量结果，即可消除定值系统误差。

用半周期法消除周期性系统误差

周期性系统误差可每相隔半个周期测量一次，以两次测量的平均值作为一个测得值，即可有效消除周期性系统误差。2.消除系统误差的方法从产生误差根源上消除系统误差要求测量人员对测量过程中可能100作业：3-1、2、6、7作业：3-1、2、6、7101第3章测量技术基础◆概述：测量的定义、测量的四个要素、检验和检定；★测量基准和尺寸传递系统：长度基准、长度量值传递系统、量块；◆测量器具和测量方法的分类：测量器具的分类、度量指标、测量方法的分类；◆测量误差及数据处理：测量误差的含义及其表示方法、产生原因、分类、测量精度、随机误差的特性与处理第3章测量技术基础◆概述：测量的定义、测量的四个要素、检102有关测量的基本概念想一想？如何才能知道零件合格与否？通过测量或检验在机械制造中，为了保证机械零件的互换性和几何精度，应对其几何参数（尺寸、形状误差及表面粗糙度等）进行测量，以判断其是否符合要求。有关测量的基本概念想一想？如何才能知道零件合格与否？通过测量103q=x/E

式中，x—被测几何量的量值；q—测量值；E—测量单位或标准量3.1.1测量的定义测量（几何量测量）——为了确定被测对象的量值而进行的实验过程，是将被测量与测量单位或标准量在数值上进行比较，从而确定两者比值的过程。x=qE

被测几何量的量值几何量的量值由两部分组成：表征几何量的数值和该几何量的计量单位。

例：L=40mm中，40为量值，mm为计量单位。q=x/E式中，x—被测几何量的量值；3.1104

一个完整的几何量测量过程包括四个要素：测量对象、测量单位、测量方法、测量精度3.1.2测量的四个要素（1）测量对象本课程研究的测量对象是几何量，包括长度、角度、形状和位置误差、表面粗糙度以及单键、花键、螺纹、齿轮等典型零件的各个几何参数的测量。（2）测量单位我国法定的计量单位中，长度单位为米（m），在机械工程中常用毫米（mm）,在精密测量及超精密测量中，常用微米（μm）和纳米（nm）。常用的角度单位有弧度（rad），微弧度（μrad），平面角的角度单位有弧度（rad）及度（°）、分（′）、秒（″）。一个完整的几何量测量过程包括四个要素：3.1.2测量的105（3）测量方法所谓测量方法指的是测量时所采用的原理、计量器具和测量条件的综合，即获得测量结果的方式。如用游标卡尺测量直径是直接测量法，用正弦尺测量圆锥体的圆锥角是间接测量法。（4）测量精度所谓测量精度是用来表示测量结果的可靠程度。用测量极限误差或测量不确定度来表示测量精度的高低。完整的测量结果应包括测量值和测量极限误差，不知道测量精度的测量结果是没有意义的。（3）测量方法所谓测量方法指的是测量时所采用的原理、计量器具1063.1.3检验和检定检验和检定在测量技术和技术监督领域常用。所谓检验是判断被检验对象是否合格。可以用通用计量器具检测的数值与给定的值进行比较判断是否合格，也可用量规、样板等专用量具来判断被检验对象是否合格。所谓检定是指为评定计量器具的精度指标是否合乎该计量器具的检定规程的全部过程，即根据测定结果的数据进行判断。例如，用量块来检定游标卡尺的精度指标等。3.1.3检验和检定检验和检定在测量技术和技术监督领域常用1073.2测量基准和尺寸传递系统见第一章，略测量器具可按其测量原理、结构特点及用途分为：3.3测量器具和测量方法的分类（1）基准量具和量仪（2）通用量具和量仪（3）极限规（4）检验夹具（5）主动测量装置3.3.1测量器具的分类3.2测量基准和尺寸传递系统见第一章，略测量器具可按其测量108（1）基准量具和量仪——在测量中体现标准量的量具和量仪。如量块角度量块激光比长仪基准米尺（1）基准量具和量仪量块角度量块激光比长仪基准米尺109（2）通用量具和量仪——可以用来测量一定范围内的任意尺寸的零件，它有刻度，可测出具体尺寸值。按结构特点，可分为以下几种：（2）通用量具和量仪按结构特点，可分为以下几种：110三用游标卡尺游标量角器三用游标卡尺游标量角器111外径千分尺公法线千分尺外径千分尺公法线千分尺112扭簧仪杠杆齿轮比较仪50-0-50mm百分表千分表扭簧仪杠杆齿轮比较仪50-0-50mm百分表千分表113工具显微镜工具显微镜114光学比较仪光学比较仪115第3章-测量技术基础课件116第3章-测量技术基础课件117（3）极限规螺纹塞规（3）极限规螺纹塞规118（4）检验夹具铸造毛坯外观检验用夹具

（4）检验夹具铸造毛坯外观检验用夹具119（5）主动测量装置磨加工连续表面主动测量仪工件在加工过程中实时测量的一种装置。它一般由传感器、数据处理单元以及数据显示装置等组成。目前，被广泛用于数控加工中心和数控机床上。（5）主动测量装置磨加工连续表面主动测量仪工件在加工过程中实120第3章-测量技术基础课件121★计量器具的分类1.量具以固定形式复现量值的计量器具。分为单值量具和多值量具两种。2.量规没有刻度的专用计量器具，如检验孔、轴实际尺寸和形状误差的综合结果所用的光滑极限量规。3.计量仪器能将被测几何量的量值转换成可直接观测的指示值（示值）或等效信息的计量器具（量仪）。按原始信号转换原理分机械式、光学式、电动式、气动式量仪。4.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。能测量同一工件上较多的几何量和形状比较复杂的工件，有助于实现检测自动化或半自动化。★计量器具的分类1.量具以固定形式复现量值的计量器具。1223.3.2测量器具的度量指标（1）刻度间隔C也叫刻度间距，简称刻度，它是指测量器具标尺或分度盘上相邻两刻线中心线之间的实际距离（或圆周弧长）。机械比较仪为适于人眼观察，一般为1~2.5mm。（2）分度值i也叫刻度值、精度值，简称精度，它是指测量器具标尺或分度盘上每一刻度间隔所代表的测量数值。（右图分度值0.002mm）

分辨力采用非标尺或非分度盘显示的计量器具所能显示的最末一位数所代表的量值。计量器具的基本技术性能指标是合理选择和使用计量器具的重要依据。3.3.2测量器具的度量指标（1）刻度间隔C也叫刻度间距，123机械比较仪（3）示值范围是指测量器具标尺上全部刻度间隔所代表的测量数值。即所能显示或指示的被测几何量起始值到终止值的范围。B=±60μm计量器具测量范围上限值与下限值之差称为量程。（5）量程测量器具所能测量出的最大和最小的尺寸范围。一般将测量器具安装在表座上，测量范围包括标尺的示值范围、表座上安装仪表的悬臂能够上下移动的最大和最小的尺寸范围。（4）测量范围（右图的测量范围L为0~180mm，量程为180mm）机械比较仪（3）示值范围是指测量器具标尺上全部刻度间隔所代表124机械比较仪若被测几何量的变化为Δx，该几何量引起计量器具的响应变化量为ΔL，则灵敏度S为：当上式中分子和分母为同种量时，灵敏度也称做为放大比或放大倍数。一般，分度值越小，则计量器具的灵敏度就越高。（6）灵敏度是指能引起计量器具指示数值变化的被测尺寸的最小变动量。灵敏度说明了量仪对被测数值微小变动引起反应的敏感程度。机械比较仪若被测几何量的变化为Δx，该几何量引起计量器具的响125机械比较仪量具或量仪上的读数（计量器具的示值）与被测尺寸实际数值（被测几何量的真值）之差。（7）示值误差（8）测量力在测量过程中，量具或量仪的测量头与被测表面之间的接触力。（9）放大比K放大比也叫传动比，它是指量仪指针的直线位移（或角位移）与引起这个位移的原因（即被测量尺寸变化）之比。这个比等于刻度间隔与分度值之比，即K=C/i=S。机械比较仪量具或量仪上的读数（计量器具的示值）与被测尺寸实际126为了消除或减少系统误差，用代数法加到未修正测量结果上的数值。其大小与示值误差的绝对值相等，而符号相反。(10)修正值在相同的测量条件下，对同一被测几何量进行多次测量时，各测量结果之间的一致性。通常以测量重复性误差的极限值（正、负偏差）来表示。(11)测量重复性为了消除或减少系统误差，用代数法加到未修正测量结果上的数值。127由于测量误差的存在而对被测几何量量值不能肯定的程度。(12)不确定度由于测量误差的存在而对被测几何量量值不能肯定的程度。(121283.3.3测量方法的分类1.按实测几何量是否为被测几何量分类

直接测量间接测量被测几何量的数值直接由计量器具读出。由实测几何量的量值按一定的函数关系式运算后获得。例如，用游标卡尺、千分尺测量轴径的大小。例如，用弓高弦长法测量圆弧半径。通常为了减小测量误差，都采用直接测量，而且也比较简单直观。但是，间接测量虽然比较繁琐，当被测几何量不容易测量或用直接测量达不到精度要求时，就不得不采用间接测量了。3.3.3测量方法的分类1.按实测几何量是否为被测几何量129解：连接A1、A2、AΣ成封闭图形，构成尺寸链，如下图：A1A2AΣ由题意和尺寸链图可知，尺寸100-0.36是封闭环AΣ，尺寸A1=500-0.17是增环，尺寸A2是减环。经上述计算可知，所求工序尺寸A2为：解：连接A1、A2、AΣ成封闭图形，构成尺寸链，如下图：A130计量器具显示或指示出被测几何量相对于已知标准量的偏差，被测几何量的量值为已知标准量与该偏差值的代数和。2.按示值是否为被测几何量的量值分类计量器具显示或指示的示值即是被测几何量的量值。绝对测量相对测量（比较测量）例如，用游标卡尺、千分尺测量轴径的大小；用高度尺、深度尺等测量零件的高度和深度。例如，用机械比较仪测量轴径，测量时先用量块调整量仪示值零位，该比较仪指示出的示值为被测轴径相对于量块尺寸的偏差。用米尺测量长度；用秒表测量时间；以及平衡测量法、补偿测量法和重合测量法都是比较测量法。一般，相对测量的测量精度比绝对测量的高。但测量较为麻烦。（全值测量）（微差测量）计量器具显示或指示出被测几何量相对于已知标准量的偏差，被测几131比较测量比较测量132测量时计量器具的测头不与被测表面接触。3.按被测表面与计量器具测头是否接触分类测量时计量器具的测头与被测表面接触，并有机械作用的测量力。接触测量非接触测量例如用千分尺、机械比较仪测量轴径。例如，用光切显微镜测量表面粗糙度轮廓、用气动量仪测量孔径。气动量仪测量孔径在接触测量中，测头与被测表面的接触会引起弹性变形，产生测量误差，而非接触测量则无此影响，故适宜于软质或薄壁易变形工件的测量。测量时计量器具的测头不与被测表面接触。3.按被测表面与计量133同时测量工件上几个相关几何量的综合效应或综合指标，以判断综合结果是否合格。4.按工件上是否有多个被测几何量一起加以测量分类分别对工件上的各被测几何量进行独立测量。例如，用工具显微镜分别测量外螺纹的牙侧角、螺距和中径。例如，用螺纹量规通规检验螺纹单一中径、螺距和牙侧角实际值的综合结果是否合格。单项测量综合测量就工件整体来说，单项测量的效率比综合测量的低，但单项测量便于进行工艺分析。综合测量适用于只要求判断合格与否，而不需要得到具体的误差值的场合。同时测量工件上几个相关几何量的综合效应或综合指标，以判断综合134动态测量在测量过程中，被测表面与测头处于相对运动状态。动态测量效率高，并能测出工件上几何参数连续变化时的情况。主动测量在加工工件的同时对被测几何量进行测量。其测量结果可直接用以控制加工过程，及时防止废品的产生。主动测量常用于生产线上，因此，亦称在线测量。它使检测与加工过程紧密结合，充分发挥检测的作用，是检测技术发展的方向。例如，用触针式轮廓仪测量表面粗糙度轮廓。动态测量在测量过程中，被测表面与测头处于相对运动状态。动态测135测量方法直接测量间接测量综合测量接触测量非接触测量主动测量单项测量被动测量量值获取途径被测参数的多少测头与表面接触工艺中的作用游标卡尺立式光学计分别测量综合测量齿圈径跳双管显微镜过程测量成品测量直接测量间接测量综合测量接触测量非接触测量主动测量单项测量被136§3-4测量误差3.4.1测量误差的含义及其表示方法（1）测量误差的含义测量误差——受计量器具和测量条件的限制，所得实测量值与被测几何量的真值近似程度的数值表现，即是测量误差。三角形内角之和恒为180º一个整圆周角为360º国际千克基准1Kg约定真值理论值真值真值（TrueValue）：观测一个量时，该量本身所具有的真实大小。§3-4测量误差3.4.1测量误差的含义及其表示方法（1137约定真值(ConventionalTrueValue）也称为指定值、最佳估计值、约定值或参考值，是指对于给定用途具有适当不确定度的、赋予特定量的值。（这个术语在计量学中常用。）当今保存在国际计量局的铂铱合金千克原器的最小不确定度为0.004mg由国家建立的实物标准（或基准）所指定的千克复原器质量的约定真值为1kg，其复现的不确定度为0.008mg。国际千克基准1Kg误差是针对真值而言的，真值一般都是指约定真值。

约定真值(ConventionalTrueValue）也138测量误差绝对误差相对误差粗大误差系统误差随机误差表示形式性质特点测量误差可用绝对误差或相对误差来表示。测量误差绝对相对粗大系统随机表示形式性质特点测量误差可用绝139◆绝对误差（AbsoluteError）

绝对误差是指被测几何量的量值与其真值之差，即（2-3）绝对误差被测几何量的实际测得值被测几何量的真值，常用约定真值代替。特点：2)单位给出了被测量的量纲，绝对误差的单位与测得量值的单位相同。1)绝对误差是一个具有确定的大小、符号及单位的量。◆绝对误差（AbsoluteError）绝对误差是指被140（2-4）利用（2-4）式，可由被测几何量的量值和测量误差来估算真值所在的范围。测量误差的绝对值越小被测几何量的量值越接近于真值测量精度越高测量误差的绝对值越大……测量精度越低绝对误差表示测量精度，适用于评定或比较大小相同的被测几何量的测量精度。（2-4）利用（2-4）式，可由被测几何量的量值141修正值(Correction)

:为了消除固定的系统误差用代数法而加到测量结果上的值。

特点：2)修正值本身还有误差。1)与误差大小近似相等，但方向相反。修正值(Correction):为了消除固定的系统误差用142【例1】用某电压表测量电压，电压表的示值为226V，查该表的检定证书，得知该电压表在220V附近的误差为5V，被测电压的修正值为－5V，则修正后的测量结果为226+(－5V)=221V。

测得值真值绝对误差找出测得值、绝对误差、真值。【例1】用某电压表测量电压，电压表的示值为226V，查该表的143◆相对误差（RelativeError）：

相对误差是指绝对误差δ（取绝对值）与被测量真值之比。由于被测几何量的真值无法得到，因此，在实际应用中常以被测几何量的测得值代替真值进行估算，即（2-5）式中——相对误差。特点：1）相对误差有大小和符号（与真值符号一致）。2）无量纲，一般用百分数来表示。◆相对误差（RelativeError）：相对误差是指绝144◆绝对误差和相对误差的比较用微米测长仪测量0.01m长的工件，其绝对误差=0.0006mm，但用来测量1m长的工件，其绝对误差为0.0105mm。前者的相对误差为后者的相对误差为后者的测量精度比前者高。用绝对误差不便于比较不同量值、不同单位、不同物理量等的准确度。

注意：【例2

】◆绝对误差和相对误差的比较用微米测长仪测量0.01m长的工件145◆引用误差（FiducialErrorofaMeasuringInstrument）

引用误差是一种相对误差，而且该相对误差是引用了特定值，即标称范围上限（或量程）得到的，故该误差又称为引用相对误差、满度误差。

仪器某标称范围（或量程）内的最大绝对误差该标称范围（或量程）上限引用误差补充内容◆引用误差（FiducialErrorofaMeas146补充内容：*电工仪表、压力表的准确度等级*我国电工仪表、压力表的准确度等级（AccuracyClass）就是按照引用误差进行分级的。当一个仪表的等级s选定后，用此表测量某一被测量时，所产生的最大绝对误差为（公式1）最大相对误差为（公式2）绝对误差的最大值与该仪表的标称范围（或量程）上限xm成正比选定仪表后，被测量的值越接近于标称范围（或量程）上限，测量的相对误差越小，测量越准确该标称范围（或量程）上限被测几何量的量值补充内容：*电工仪表、压力表的准确度等级*我国电工仪表、压力147【例3

】检定一只2.5级、量程为100V的电压表，发现在50V处误差最大，其值为2V，而其他刻度处的误差均小于2V，问这只电压表是否合格？该电压表的引用误差为所以该电压表合格。由于【解】最大相对误差公式提示：电工仪表的准确度等级是按照引用误差进行分级的。应如何校验？电压表2.5级引用误差实际引用误差可求电压表是否合格可判【例3】检定一只2.5级、量程为100V的电压表，发现在148【例4

】

某1.0级电流表，满度值（标称范围上限）为100μA，求测量值为100μA时的绝对误差和相对误差。由题意知【解】则最大绝对误差最大绝对误差最大相对误差提示：相对误差【例4】某1.0级电流表，满度值（标称范围上限）为1001493.4.2误差的来源为了尽量减小测量误差，减小该误差的影响，提高测量准确度，就必须仔细分析产生测量误差的原因，了解误差来源。主要来源

计量器具误差

测量方法误差

测量环境误差

测量人员误差

3.4.2误差的来源为了尽量减小测量误差，减小该误差的影响1501、计量器具的误差计量器具设计方面

计量器具的误差是指计量器具本身所具有的误差，包括计量器具的设计、制造和使用过程中的各项公差，这些误差的总和反映在示值误差和测量的重复性误差上。◆设计计量器具时，为了简化结构而采用近似设计的方法会产生测量误差。例如，机械杠杆比较仪的结构中测杆的直线位移与指针杠杆的角位移不成比例，而其标尺却采用等分刻度，测量时会产生测量误差。◆当设计的计量器具不符合阿贝原则时也会产生测量误差。1、计量器具的误差计量器具设计方面计量器具的误151■阿贝原则阿贝原则是指测量长度时，为了保证测量的准确，应使被测零件的尺寸线（简称被测线）与量仪中作为标准的刻度尺（简称标准线）重合或顺次排成一条直线。■阿贝原则阿贝原则是指测量长度时，为了保证测量的准确，应152图1所示，这是符合阿贝原则的结构布局示意图。图1图2为不符合阿贝原则的结构布局示意图图2图1所示，这是符合阿贝原则的结构布局示意图。图1图2为不符合153千分尺的标准线（测微螺杆轴线）与工件被测线（被测直径）在同一条直线上。假如测微螺杆轴线的移动方向与被测直径方向间有一夹角由此产生测量误差δ为图1δ图1所示，这是符合阿贝原则的结构布局示意图。千分尺的标准线（测微螺杆轴线）与工件被测线（被测直径）在同一154图2为不符合阿贝原则的结构布局示意图图2ss用游标卡尺测量轴的直径，作为标准长度的刻度尺与被测直径不在同一条直线上，两者相距s平行放置，其结构不符合阿贝原则。在测量过程中，卡尺活动量爪倾斜一个角度，此时产生的测量误差δ按下式计算：不符合阿贝原则的测量引起的测量误差颇大，不能忽略不计。图2为不符合阿贝原则的结构布局示意图图2ss用游标卡尺测量轴155计量器具生产方面计量器具零件的制造和装配误差会产生测量误差。例如，游标卡尺标尺的刻线距离不准确、指示表的分度盘与指针回转轴有偏心等皆会产生测量误差。计量器具使用方面计量器具在使用过程中，零件的变形、滑动表面的磨损等会产生测量误差。标准量的制造误差相对测量时使用的标准量（如量块）的制造误差也会产生测量误差。计量器具生产方面计量器具零件的制造和装配误差会产生测量误差。1562、方法误差方法误差是指测量方法的不完善（包括计算公式不准确，测量方法选择不当，工件安装、定位不准确等）引起的误差，它会产生测量误差。例如，在接触测量中，由于测头测量力的影响，使被测零件和测量装置产生变形而产生测量误差。2、方法误差方法误差是指测量方法的不完善（包括计算公式不准确1573、环境误差环境误差是指测量时环境条件不符合标准的测量条件所引起的误差，它会产生测量误差。例如，环境温度、湿度、气压、照明（引起视差）等不符合标准以及振动、电磁场等的影响都会产生测量误差，其中尤以温度的影响最为突出。3、环境误差环境误差是指测量时环境条件不符合标158[例]在测量长度时，规定的环境条件标准温度为20℃，但是在实际测量时被测零件和计量器具的温度对标准温度均会产生或大或小的偏差，而被测零件和计量器具的材料不同时，它们的线膨胀系数是不同的，这将产生一定的测量误差δ。测量时应根据测量精度的要求，合理控制环境温度，以减少温度对测量精度的影响。[例]在测量长度时，规定的环境条件标准温度为20℃，但是在实1594、测量人员误差测量人员误差是指测量人员人为的差错，它会产生测量误差。