第3章 测量技术基础

本章要点：1.掌握测量的基本概念。2.掌握计量器具的重要度量指标及量块的结构、等级、使用方法及在测量中的主要应用。3.了解常用长度计量器具的结构、使用方法与应用。4.了解测量误差的来源和分类，掌握测量数据的处理方法。3测量技术基础

确定被测对象的量值而进行的实验过程。即就是将一个被测量与一个作为测量单位的标准量进行比较的过程。

L=q．E（基本测量方程式

)式中：L—被测量值；

E—测量单位；

Q—比值一、测量的概念

3.1测量的基本概念

测量的四个基本要素：1.

测量对象：零件的几何量。

2.

测量单位：国家的法定计量单位。3.

测量方法：测量器具、测量原理以及检测条件的综合。4.测量精度：测量结果与真值的一致程度

一、长度量值传递系统

为了保证工业生产中长度测量的准确度，首先要建立统一、可靠的长度基准。常见的长度基准：米（m）、毫米（mm）、微米(μm)、纳米（nm）3.2长度量值传递

国际单位基准“米”也经历了三个不同的阶段

1）以地球子午线通过巴黎的四千万之一作为基本的长度单位米，国际米原器。2）采用光波波长作为长度单位基准

3）米等于光在真空中，在1/299792458秒的时间间隔内的行程长度

二、量块

量块用铬锰钢等特殊合金钢或线膨胀系数小、性质稳定、耐磨以及不易变形的其它材料制成。其形状有长方体和圆柱体两种，常用的是长方体。1.量块的构成

长方体的量块有两个平行的测量面，其余为非测量面。测量面极为光滑、平整，其表面粗糙度Ra值达0.012μm以上，两测量面之间的距离即为量块的工作长度（标称长度）。量块长度：指量块上测量面的任意一点到与下测量面相研合的辅助体（如平晶）平面间的垂直距离。量块的尺寸：指量块测量面上中心点的量块长度，用符号L来表示，即用量块的中心长度尺寸代表工作尺寸。量块的中心长度2.量块的精度

按制造精度分（5级）：0，1，2，3和K级；量块按“级”使用时，以量块的标称长度作为工作尺寸，测量结果中包含了量块的制造误差，但因测量结果不需要加修正值，使用较方便；按检定精度分（6等）：1、2、3、4、5、6等。按“等”使用时，以量块检定书列出的实测中心长度做工作尺寸，测量结果中排除了量块的制造误差，只包含检定时的测量误差。因测量误差要小于制造误差，所以量块按“等”使用时测量精度高。3.量块的组合及使用量块成套表量块的组合

为了减少量块的组合误差，应尽量减少量块的组合块数，一般不超过4块。一、测量器具和测量方法的分类

1、测量器具的分类：量具：以固定形式复现一给定量的一个或多个已知值的一种测量器具。量仪：将被测的量值转换成可直接观察指示值或等效信息。

3.3测量器具和测量方法按测量器具的用途和特点分：1）基准量具和量仪:测量中用作基准的量具。2）极限量规：没有刻度的专用检验工具。3）通用量具和量仪：有刻度并能量出具体数字值的量具和量仪。4）检测装置：量具、量仪和定位元件等构成的组合体，是一种专用检验工具。2、测量方法的分类1）按测量值取得方法不同分：①直接测量：直接测量被测参数来获得被测尺寸。②间接测量：测量与被测尺寸有关的几何参数，经过计算获得被测尺寸。（例右图圆弧直径的获得）2）按量具量仪的读数值是否直接表示被测尺寸的数值可分为：①绝对测量：读数值直接表示被测尺寸的大小。②相对测量：读数值只表示被测尺寸相对于标准量的偏差。3）按有无机械测量力可分为：①接触测量：测量头与被测零件表面接触，并有机械作用的测量力存在。②非接触测量：测量头不与被测零件表面接触。4）按测量参数指标多少可分：①单项测量：对被测零件的每个参数分别单独测量。②综合测量：测量反映零件有关参数的综合指标。5）按测量在加工过程中所起的作用分：①主动测量：零件在加工过程中进行测量，其结果直接用来控制零件的加工过程，防止废品的产生。②被动测量：零件加工后进行的测量。6）按工件在测量过程中的状态分：①动态测量：测量时被测表面与测量头模拟工作状态中相对运动。②静态测量：测量相对静止。二、测量器具的基本度量指标

度量指标是合理选择和使用测量器具的主要指标。1、分度值：2．标尺间距：3、测量范围：4、示值范围：5．灵敏度：6、测量力：7．示值误差：8、回程误差：

第四节常用测量器具的基本结构与

使用方法

（一）游标类量具：是利用游标读数原理制成的一种常用量具，它具有结构简单、使用方便、测量范围大等特点。种类：

游标卡尺、深度游标尺、高度游标尺高度游标尺(a)电子测头(b)划线器深度游标尺(a)外形示意图(b)测量示例深度游标尺(a)外形示意图(b)测量示例电子数显卡尺

1-内测量爪2-紧固螺钉3-液晶显示器4-数据输出端口5-深度尺6-尺身7,11-去尘板8-置零按钮9-米／英制换算按钮10-外测量爪12-台阶测量面游标卡尺游标卡尺游标卡尺游标卡尺的分度值有：0.1mm,0.05mm,0.02mm三种。主尺1上的49mm被游标副尺7分为50份，则分度值为.游标卡尺读数原理（

二）螺旋测微类量具

利用螺旋副运动原理进行测量和读数的装置

按用途分有：

外径千分尺、内径千分尺、深度千分尺。

结构读数原理三、机械量仪利用机械结构将直线位移经传动放大后，通过读数装置表示出来的一种测量器具。常见的种类：百分表、内径百分表、杠杆百分表、扭簧比较仪机械比较仪等1、百分表的结构2、百分表的特点和用途：特点:传动比大，结构简单、使用方便等。用于:机械零件的长度尺寸、形状和位置偏差的绝对测量和相对测量，也能在某些机床或测量装置中作定位和指示用。3、百分表的量程：

百分表的分度值为0.01mm表盘上有100条等分刻线。百分表的齿轮传动系统应使测量杆移动1mm，指针回转一圈。其测量范围一般有:0～3mm、0～5mm、0～10mm，特殊情况下有:0～20mm、0～100mm大量程的表。四、光学量仪利用光学原理制成的光学测量仪，在长度测量中应用比较广泛。立式光学计、万能测长仪等。光学计工作原理1、立式光学计光学系统立式光学计2、万能测长仪：是一种精密量仪，它是利用光学系统和电气部分相结合的长度测量仪器。万能测长仪五、三坐标测量机1、主要功能：2、分类：（1）按其工作方式分为：点位测量方式和连续扫描测量方式（2）按测量范围可分为大型、中型和小型。（3）按其精度可分为两类：一类是精密型，一般放在有恒温条件的计量室，用于生产精密测量，另一类为生产型。3、三坐标测量仪的构成：（1）主体（2）三坐标测量机的测量系统①测头的类型：接触式和非接触式。②电气接触式开关测头：电触开关式单测头及测头座（3）三坐标测量机的计算机系统和软件

①通用程序②公差比较程序③轮廓测量程序④自学习零件检测程序的生成程序、统计计算程序、计算机辅助编程程序等（4）三坐标测量机的测量方式①直接测量方式

②程序测量方式

③自学习测量方式

（5）三坐标测量机的应用

（①对于在数控机床上加工的形状复杂的零件，当其形状难于建立数学模型时程序编制困难，常常可以借助于测量机。②轻型加工③多种几何量的测量触头的定义和校验零件的找正

3.6测量误差和数据处理

一、测量误差的概念实际测量结果和被测量的真值之差。1.绝对误差：

2.相对误差：

同一尺寸测量时，用绝对误差的大小来判断测量精度的高低；不同尺寸的测量时，用相对误差的大小来判断测量精度的高低。二、测量误差的来源

计量器具误差：由计量器具本身的设计、制造、装配和调整不准确而引起的误差。

基准件误差：如量块制造误差、直尺刻线误差。

方法误差：测量方法不完善所产生的误差。

环境误差：测量时的环境条件不符合标准条件所引起的误差。

人员误差：由测量人员的主观因素引起的误差。

三、测量误差的分类

系统误差：在同一条件下，多次测量同一几何量时，误差的绝对值和符号均不变，或按一定规律变化的测量误差。

随机误差：在相同条件下，多次测量同一量值时绝对值和符号以不可预定的方式变化的误差。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。四、测量精度

精密度：反映测量结果受随机误差影响的程度。是指在一定条件下，多次