第二测量技术基础演示文稿

第二测量技术基础演示文稿当前1页，总共36页。优选第二测量技术基础当前2页，总共36页。第二节长度基准与量值传递一、长度基准测量基准是用来保存和复现计量单位，并具有规定计量特性的计量器具。几何量的测量基准有长度基准和角度基准。长度基准应准确、可靠地复现长度基准量。米的定义：1889年第一次国际计量大会定义了米，制作了国际米原器1960年第十一次国际计量大会重新定义了米

氪-86光辐射在真空中波长的若干倍1983年第十七次国际计量大会又重新定义了米

光在真空中规定时间间隔内的行程当前3页，总共36页。

米的复现：只要能获得高频率稳定度的辐射，利用频率、波长的关系，可复现出辐射的波长。长度基准的分类：长度基准国家基准、副基准工作基准线纹（1m石英基准尺

1-1000mm殷钢基准线纹尺

1-200mm石英基准线纹尺）端度（0.5-200mm基准量块组）当前4页，总共36页。二、长度量值传递系统

量值传递系统是国家为确保量值的合理的统一，建立的量计量检定系统，通过该系统将具有最高计量特性的国家基准逐级传递，直到对零件进行测量的各种测量器具。当前5页，总共36页。三、

量块量块（块规）是一种平行平面端度量具。上、下测量面（极为光滑、平整，具有粘合性）标称长度量块的用途：用于长度量值传递的工作基准、用于检定和校准计量器具的计量标准。当前6页，总共36页。量块的等与级GB/T6093-2001《几何量技术规范长度标准量块》规定：量块按制造技术要求分为：k、0、1、2、3级。制造技术要求（指标）量块长度极限偏差量块长度变动允许量测量面的平面度量块的研合性及测量面的表面粗糙度标称长度中心长度的实际值404040.001标称长度理想量块实际量块当前7页，总共36页。JJG146-2003《量块检定规程》规定：按量块的检定精度将量块分为5级：1、2、3、4、5等，1等量块检定精度最高，5等检定精度最低。按“级”和按“等”使用量块的比较

按“级”使用量块，以量块标称尺寸为工作尺寸，影响量块使用准确度的是量块的量块长度的极限偏差。

按“等”使用时，以量块的实际尺寸为工作尺寸，影响量块使用准确度的是检定时的测量总不确定度。

一般来说，按“等”使用比按“级”使用的准确度高。当前8页，总共36页。量块的组合量块按套别生产，利用量块的研合性能可以实现量块的组合。17种套别，每套数量有91块、83块、46块等等。当前9页，总共36页。量块组合的原则和方法

原则：组合的数量尽量少，一般不超过4块。

方法：组合量块的选择，按照消去所需组合尺寸的最小尾数开始，逐一顺序选择。

当前10页，总共36页。第三节测量方法与计量器具一、测量方法分类按实测几何量是否是被测几何量分类直接测量间接测量弦长弓高法测量圆的直径弦长、弓高与直径的函数关系测量结果的准确度比较：直接测量>间接测量当前11页，总共36页。按示值是否是被测几何量的量值分类绝对测量相对测量计量器具的示值是被测几何量相对标准量的偏差。被测几何量的量值=标准量+偏差测量精确度比较：一般情况，相对测量>绝对测量按测量时被测表面与计量器具的测头是否接触分类接触测量非接触测量当前12页，总共36页。按工件上是否有多个被测几何量同时被测量分类单项测量综合测量用螺纹塞规综合检测螺纹的多个几何量按计量器具测头和被测表面之间是否处于相对运动状态分类动态测量静态测量按是否在工件加工过程中测量分类离线测量在线测量当前13页，总共36页。二、计量器具的分类量具类量规类计量仪器计量装置分类有刻度或无刻度的通用的量具和量块无刻度的专用检验器具——极限量规能将被测的量值转换成可直接观察的指示值或等效信息的计量器具一般指为确定被测几何量值所必需的计量器具和辅助设备的总体。当前14页，总共36页。三、计量器具的基本技术参数一般技术性能指标刻线间距：计量器具度盘或刻度尺上相邻2刻线的间距分度值：相邻两标尺标记的数值的差测量器具的示值：计量器具所指示的被测量值测量器具的标称值：标记在量具上用以标明其特性指导其使用的量值分辨力：显示装置能有效辨别的最小的示值差示值范围：计量器具的标尺能显示的被测量数值的范围测量范围：在计量器具特性允许范围内，所能测量的被测量的上、下限灵敏度：计量器具对被测量值变化的反应能力测量力：采用接触法测量时，测量头与被测对象之间的接触力当前15页，总共36页。重复性：实际测量条件不变，对同一对象多次重复测量所得数据的一致性稳定性：计量器具保持其测量特性的能力

示值误差：计量器具的示值与被测量（约定）真值的差回程误差：以不同行程方向对同一被测量测量，所得示值之差的绝对值鉴别力阈：使计量器具的示值产生可觉察变化的被测量值的最小变化值测量不确定度：测量结果中用于表征被测量值分散性的参数

精度性能指标当前16页，总共36页。第四节测量误差及其处理一、测量误差的基本概念测得值与被测量真值之间的差异称为测量误差。测量误差的来源：当前17页，总共36页。测量误差的表示方式：绝对误差相对误差测量误差表示形式一般情况下，被测量真值未知，代之以“约定真值”。在等精度重复测量数据处理中，以测量数据列的算数平均值代替真值，并将由其所得“测量误差”称为“残差”。当前18页，总共36页。二、测量误差的分类在一定测量条件下，对同一量值进行多次重复测量，并将各次测量误差按测量顺序作图表示。根据测量误差的出现规律可将测量误差分为：随机误差、系统误差和粗大误差。当前19页，总共36页。随机误差同一测量条件下，多次重复测量同一量值，测量误差的绝对值和符号以不可预知的方式变化，但是随机误差（数据列）服从一定的统计规律。系统误差同规定测量条件下，绝对值和符号保持不变（定值系统误差）或按某种规律变化的误差（变值系统误差）。粗大误差明显超出规定条件下预期的误差。单次测量误差的数值本身不能说明其所属类型。为什么？当前20页，总共36页。有关测量精度的术语精密度表示一定条件下，多次测量同一量值，测量结果重复性的高低。随机误差越小，则测量结果的精密度越高。正确度表示测量结果中系统误差的大小。系统误差越小，则测量结果的正确度越高。准确度（精确度）表示测量结果与被测量真值的一致程度。随机误差和系统误差的综合程度越低，准确度越高。用精密度、正确度和准确度评价射击精度当前21页，总共36页。三、测量误差的处理方法（一）随机误差的处理方法随机误差服从一定的统计规律，可用概率论和数理统计的方法处理。在正常的测量条件下，随机误差服从正态分布规律。单峰性对称性有界性抵偿性正态分布的随机误差1.随机误差的特性及分布规律当前22页，总共36页。正态分布曲线的数学表达式（概率密度函数）置信概率与随机误差的极限值意义？当前23页，总共36页。变量置换

随机误差的极限值：一定置信概率下，随机误差出现范围的边界值。一般取作为随机误差的极限值。当前24页，总共36页。测量结果的表示：表示被测量真值以一定的置信概率在之间。表示了测得值以一定置信概率，在之间。

随机误差的极限值：一定置信概率下，随机误差出现范围的边界值。一般取作为随机误差的极限值。当前25页，总共36页。2.随机误差的处理步骤（测量数据列不含系统误差和粗大误差）当前26页，总共36页。（二）系统误差的处理方法系统误差的处理原则：发现并消除测量数据中的系统误差。1.系统误差的发现（判定）方法变值系统误差定值系统误差残差趋势图当前27页，总共36页。2.系统误差的消除方法预先将计量器具的系统误差检定出来，得到误差修正值表，利用修正值消除系统误差。对同一被测量从相反方向（对称位置）进行2次测量，并相加求均消除与测量方向有关的系统误差。对同一被测量采用反向测量、多点测量或多步测量，并用数学方法处理所得测量数据，分离（消除）系统误差。3.粗大误差的处理方法粗大误差的处理原则：发现并剔除含有粗大误差的测量数据。粗大误差的发现方法：准则当前28页，总共36页。四、等精度直接测量列的数据处理例2-1当前29页，总共36页。五、等精度间接测量列的数据处理1.被测几何量及实测几何量测量误差的关系被测几何量与实测几何量的函数关系：函数的全微分表达式消去高次小项：误差传递系数：当前30页，总共36页。函数误差：采用间接测量获得的被测几何量的测量误差。函数系统误差的表达式实测几何量的系统（测量）误差与函数系统（测量）误差的关系：函数随机误差的表达式实测几何量的实验标准偏差与函数的实验标准偏差的关系：例2-22.等精度测量列的数据处理步骤当前31页，总共36页。例（补充）在等精度的条件下对某一试件进行了4次测量。其测得值分别为（单位：mm）20.001、20.002、20.000、19.999.若已知单次测量的实验标准偏差为0.6μm，求测量结果及其极限误差。分析：测量结果为4次测得值的算术平均值，则有下列函数关系：测量结果的极限误差取3倍的函数实验标准偏差由已知条件有：则测量结果：（置信概率99.73%）当前32页，总共36页。第五节计量器具的选择一、测量不确定度误差与测量不确定度的区别：

误差：测量结果与真值的差。

测量不确定度:以某一最佳估计值为中心分布的一个范围，真值以一定的概率处于这个范围之中。测量结果：测量结果不能肯定的程度。表征了真值所在范围的一个估计范围。1.测量不确定度的概念当前33页，总共36页。2.测量不确定度的数值不确定数值的评定方法利用测量列的统计分布估计——A类利用经验或其它信息估计——B类分类测量列的实验标准偏差属于A类测量不确定度的合成测量不确定度的产生由多方面的因素造成。测量不确定度的数值为各因素产生的测量不确定度分量合成得到。：第i个测量不确定度分量；U：测量不确定度当前34页，总共36页。标准不确定度和扩展不确定度标准不确定度：由标准偏差表征的不确定度。扩展不确定度：由标准不确定度乘以置信因数表征的不确定度。二、计量器具的选择1.计量器具选择的主要依据尺寸公差带测得值等于极限尺寸时，真值以一定置信概率所处的范围。因测量不确定度造成的工件尺寸的“误收”和“误废”现象。当前35页，总共36页。为降低“误收