第二章__测量技术基础.ppt

1、第二章 测量技术基础,本章内容,2.1 概述,1,2,3,2.6 计量器具的选择,4,1,2,3,4,5,6,2.5 等精度测量列的数据处理,2.4 测量误差及数据处理,2.3 计量器具和测量方法,2.2 基准与量值的传递,2.1 概述,测量就是把被测量与复现计量单位的标准量进行比较，从而确定被测量量值的过程。在测量中假设L为被测量值，E为采用的计量单位，那么，它们的比值为： q=L/E 但请注意：测量结果与真值之间总是存在着差异，因此，任何测量过程不可避免地会出现测量误差。,为了保证工业生产中长度测量的精度，首先要建立国际统一、稳定可靠的长度基准。作为长度基准米的定义为平面电磁波在真空中12

2、99792458s时间内所经过的距离。 量值传递：在实际工作中使用线纹尺和量块作为两种实体基准，并用光波波长传递到基准线纹尺和一等量块，然后，再由它们逐次传递到工件，以保证量值准确一致。,量块是没有刻度的平面平行端面量具，用特殊合金钢制成，其线胀系数小，不易变形，且耐磨性好。量块的形状有长方体和圆柱体两种，常用的是长方体。,图22 量块,量块,量块长度是指量块上测量面的任意二点到与下测量面相研合辅助体(如平晶)表面间的垂直距离，量块的中心长度是指量块测量面上中心点的量块长度，即右图中的L0。量块上标出的尺寸为名义上的中心长度，称名义尺寸。,按GB609385的规定，量块按制造精度分为6级，即0

3、0，0，1，2，3和K级。分级的主要依据是量块长度极限偏差、量块长度变动允许值、测量面的平面度、量块的研合性及测量面的表面粗糙度等。 量块按检定精度分为六等，即1，2，3，4，5，6等，其中，1等量块精度最高，6等精度最低。分等的主要依据是量块中心长度测量的极限误差和平面平行性极限偏差。,量块的测量面极为光滑平整而具有可研合的特性。利用这一特性，可以在一定的尺寸范围内，将不同尺寸的量块组合成所需要的各种尺寸。 量块是按成套生产的，根据GB609385规定，量块共有17种套别。其每套数目分别为91，83，46，38，10，8，6，5等。组合量块时，为减少量块的组合误差，应尽力减少量块的数目，一般

4、不超过四块。,例如，从83块中选取36.375mm的量块组的过程如图所示。,2.3 计量器具和测量方法,2.3.1 计量器具和测量方法的分类 1. 计量器具分类 按用途、特点，可分为标准量具、极限量规、检验夹具以及计量仪器等四类： 1)标准量具 2)极限量规 3)检验夹具 4)计量仪器,根据构造上的特点，计量仪器还可分为以下几种： （1）游标式量仪(游标卡尺、游标高度尺及游标量角器等)。 （2）微动螺旋副式量仪(外径千分尺、内径千分 尺等)。 （3）机械式量仪(百分表、干分表、杠杆比较仪、扭簧比较仪等)。 （4）光学机械式量仪(光学计、测分仪，投影仪、干涉仪等)。 （5）气动式量仪(压力式、流

5、量计式等) （6）电动式量仪(电接触式、电感式、电容式等)。,2测量方法的分类 1)直接测量 2)绝对测量 3)相对测量 4)间接测量 5)综合测量 6)单项测量 7)接触测量 8)不接触测量 9)被动测量 10)主动测量 11)静态测量,2.3.2 计量器具与测量方法的常用术语 1.标尺间距 2.标尺分度值 3.标尺范围 4.量程 5.测量范围 6.灵敏度 7.稳定度 8.鉴别力阈 9.分辨力 10.可靠性 11.测量力 12.量具的标称值 13.计量器具的示值 14.量值的示值误差 15.计量仪器的示值误差 16.仪器不确定度 17.允许误差,2.4.1 测量误差的基本概念 测量误差是指测

6、量结果和被测量的真值之差，即 =lL 式中 测量误差； L被测量的真值； l 测量结果。 上式表达的测量误差也称为绝对误差，可用来评定大小相同的被测几何量的测量精确度。 若对大小不同的同类量进行比较，要比较其精确度的高低，就要采用测量相对误差，即 式中，f为相对误差。 相对误差是无量纲的数值，通常用百分数()表示。,2.4 测量误差和数据处理,2.4.2 测量误差的来源 产生测量误差的原因很多，主要有以下几种： 1.计量器具误差 计量器具误差是指与计量器具本身的设计、制造和使用过程有关的各项误差。 2标准器误差 标准器误差是指作为标准量的标准器本身存在的误差 3方法误差 方法误差是指测量方法不

7、完善(包括计算公式不精确、测量方法不当、工件安装不合理)所产生的误差。 4环境误差 环境误差是指测量时的环境条件不符合标准条件所引起的误差。 5人为误差,2.4.3 测量误差的分类和特性 根据误差出现的规律，可以将误差分成系统误差、随机误差和粗大误差三种基本类型。 1.系统误差 系统误差是指在同一条件下多次测量同一几何量时，误差的大小和符号均不变，或按一定规律变化的测量误差。前者称为定值系统误差，后者称为变值系统误差。,2.随机误差 指在相同条件下，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。所谓随机，是指它在单次测量中，误差出现是无规律可循的。但若进行多次重复测量时，误差服从统

8、计规律，因此，常用概率论和统计原理对它进行处理。随机误差主要是由诸如环境变化、仪器中油膜的变化以及对线、读数不一致等随机因素引起的误差。,3.粗大误差 粗大误差是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。造成粗大误差，有主观上的原因，如读数不正确、操作不正确；也有客观上的原因，如外界突然振动。在分析测量误差和处理数据时应设法剔除粗大误差。 需要说明，系统误差与随机误差不是绝对的，在一定条件下，可以相互转化。例如，使用量块时，若没有检定出量块的尺寸偏差，而按名义尺寸使用，则量块的制造误差属于随机误差；如果量块已检定，按检定所得的中心长度来使用，那么，量块的制造误差就属于系统误

9、差。,2.4.4 测量精度 1.精密度 表示测量结果中随机分散的特性，是指在多次测量中所得的数值重复一致的程度。它说明在一个测量过程中，在同一条件下进行重复测量时，所得结果彼此之间符合到什么程度。 2.正确度 表示测量结果中其系统误差大小的程度。其理论上可用修正值来消除。 3.精确度(或准确度) 是指测量的精密和正确程度的综合反映。说明测量结果与真值的一致程度。,一般，精密度高正确度不一定高。但精确度高的则精密度和正确度都高。以射击为例： (a)表示系统误差小而随机误差大，即正确度高而精密度低； (b)表示系统误差大而随机误差小，正确度低而精密度高； (c)表示系统误差和随机误差都小，即精确度

10、高。 (a)正确度高 (b)精密度高 (c)精确度高,2.6 计量器具的选择,2.6.1 计量器具的选择原则 1.根据被测工件的部位、外形及尺寸选择计量器具，使所选择的计量器具的测量范围能满足工件的要求。 2.根据被测工件的公差选择计量器具。考虑到计量器具的误差将会带人工件的测量结果中，因此选择的计量器具所允许的极限误差应当小。但计量器具的极限误差愈小，其价格就愈高，对使用时的环境条件和操作者的要求也愈高。 因此，选择计量器具时，应将技术指标和经济指标统一考虑。,通常计量器具的选择可根据标准进行。对于没有标准的其他工件检测用的计量器具，应使所选用的计量器具的极限误差约占被测工件的11013，其中，对低精度的工件采用110，对高精度的工件采用13甚至12。,2.6.2 光滑极限量规 用量规检验只能判断工件被检部位是否在公差范围内，以确定该工件是否合格，但不能确定其实际参数的具体数值。这种方法简便、迅速、可保证互换性。 1.量规的种类 检验孔用的量规叫塞规；检验轴用的量规叫卡规。量规通常成对使用，通规控制作用尺寸，止规控制实际尺寸。当检验时，如果通规能通过，止规不能通过，即可确定该检验工件为合格品；反之，为不合格品。