精密测量技术.PPT

1、11 14 4 测量的基本概念测量的基本概念 2本节主要内容本节主要内容l 一、与测量有关的几个基本概念一、与测量有关的几个基本概念1 1、计量学及其研究的内容、计量学及其研究的内容2 2、计量的具体表现方式：、计量的具体表现方式：l 二、测量过程二、测量过程 1 1、测量的基本方程式、测量的基本方程式2 2测量过程四要素测量过程四要素: : 测量对象和被测量测量对象和被测量 测量单位和标准量测量单位和标准量 测量方法测量方法 测量精度测量精度3一、与测量有关的几个基本概念一、与测量有关的几个基本概念1 1计量学：计量学：研究测量，保证量值统一和准确的一门科学。研究测量，保证量值统一和准确的一

2、门科学。l 计量学研究的内容：计量学研究的内容：计量单位及其基准，标准的建立、保存和使用；计量单位及其基准，标准的建立、保存和使用；测量方法和计量器具，测量准确度；测量方法和计量器具，测量准确度；观测者进行测量的能力以及计量法制和管理等；观测者进行测量的能力以及计量法制和管理等；也研究物理常数和标准物质，材料特性的准确测定。也研究物理常数和标准物质，材料特性的准确测定。l 计量学所表现的具体方式：计量学所表现的具体方式：测量、测试、检验、检定等，测量、测试、检验、检定等，主要表现方式是测量主要表现方式是测量 。2 .2 .测量、计量、测试、检验、检定、比对这测量、计量、测试、检验、检定、比对这

3、6 6个概念有何不个概念有何不同？同？4（1 1）测量：）测量：是指为确定被测对象的量值而进行实验的过程。是指为确定被测对象的量值而进行实验的过程。（2 2）计量：）计量：确定被测对象的量值、实现量值传递和朔源的活动确定被测对象的量值、实现量值传递和朔源的活动（3 3）测试：）测试：是指具有试验性质的测量。也可以理解为试验和测是指具有试验性质的测量。也可以理解为试验和测量的全过程。量的全过程。（4 4）检验：）检验：是是判断判断被测物理量是否被测物理量是否合格合格（在规定范围内）的过（在规定范围内）的过程，通常不一定要求测出具体值。检验的主要程，通常不一定要求测出具体值。检验的主要对象对象是是

4、工件工件。（5 5）检定：）检定：为评定计量器具的计量性能（准确度、稳定度、灵为评定计量器具的计量性能（准确度、稳定度、灵敏度等），并确定其是否敏度等），并确定其是否合格合格所进行的全部工作。检定的主所进行的全部工作。检定的主要要对象对象是是计量器具计量器具。（6 6）比对：）比对：在规定条件下，对相同准确度等级的同类在规定条件下，对相同准确度等级的同类基准基准、标标准准或工作用或工作用计量器具计量器具之间的量值进行比较的过程。之间的量值进行比较的过程。5二、测量过程二、测量过程 1 1测量的基本方程式测量的基本方程式l 测量就是将被测量与一个作为测量单位的标准量进行比较，测量就是将被测量与一

5、个作为测量单位的标准量进行比较，以求其比值的过程。可用一个基本公式来表示，即以求其比值的过程。可用一个基本公式来表示，即 L=Ku L=Ku 式中式中 L L被测长度（被测量）；被测长度（被测量）； u u长度单位（标准量）；长度单位（标准量）； K K比值。比值。上式称为上式称为测量的基本方程式。测量的基本方程式。l 这里所指的这里所指的长度是广义的长度是广义的，这个，这个“长度长度”包括长度值（线包括长度值（线值）、角度，以及被测几何形体表面的形状、位置和粗糙值）、角度，以及被测几何形体表面的形状、位置和粗糙度等各种形式的几何量。度等各种形式的几何量。62 2测量过程四要素测量过程四要素

6、一个完整的测量过程包括四要素：一个完整的测量过程包括四要素：测量对象和被测量、测量单测量对象和被测量、测量单位和标准量、测量方法、测量不确定度。位和标准量、测量方法、测量不确定度。（1 1）测量对象和被测量）测量对象和被测量l A.A.对象：对象：测量所指向的具体物体。多种多样，如：工件、器具、测量所指向的具体物体。多种多样，如：工件、器具、标准器、标准器、各类产品各类产品等。不仅机械产品，还有电子、生物等等。不仅机械产品，还有电子、生物等l B.B.被测量：被测量：通常为通常为几何量几何量（参量：物理、化学、生物、几何等）（参量：物理、化学、生物、几何等）a a. .不同的被测对象有不同的被

7、测量。（如图）不同的被测对象有不同的被测量。（如图） b.b.同一被测对象其被测量可能是多种的。同一被测对象其被测量可能是多种的。 c.c.复杂零件还有复合的被测量，如滚刀的螺旋线误差。复杂零件还有复合的被测量，如滚刀的螺旋线误差。l . .被测对象和被测量的特征是设计测量方法的主要依据。被测对象和被测量的特征是设计测量方法的主要依据。在被在被测量和标准量的比较过程中，对被测量的分析研究是非常重要的。测量和标准量的比较过程中，对被测量的分析研究是非常重要的。78（2 2）测量单位和标准量）测量单位和标准量l 常用的长度单位和角度单位；常用的长度单位和角度单位；l 体现形式：体现形式：在测量过程

8、中，测量单位必需以物质形式来体现。在测量过程中，测量单位必需以物质形式来体现。能体现测量单位和标准量的物质形式有光波波长、精密量块、能体现测量单位和标准量的物质形式有光波波长、精密量块、线纹尺、各种圆分度盘等。线纹尺、各种圆分度盘等。9543nm次次级级波波长长标标准准光光源源控控制制箱箱543nm波波长长标标准准控控制制箱箱543nm次次级级波波长长标标准准光光源源激激光光头头543nm波波长长标标准准激激光光头头10（3 3）测量方法）测量方法完成测量任务所用的方法、量具或器具，及测量条件完成测量任务所用的方法、量具或器具，及测量条件（含标准器、接触方式、定位方法、环境条件等）的总和。（含

9、标准器、接触方式、定位方法、环境条件等）的总和。l 基本的测量方法基本的测量方法（例如：测一个圆柱形工件）（例如：测一个圆柱形工件）直接测量和间接测量（大油罐）直接测量和间接测量（大油罐）绝对测量和相对测量（量块）绝对测量和相对测量（量块）接触测量和非接触测量（棉线接触测量和非接触测量（棉线, ,建筑物裂缝测量）建筑物裂缝测量）单项测量和综合测量（曲轴）单项测量和综合测量（曲轴）手动测量和自动测量手动测量和自动测量工序测量（现场、机床自测）和终结测量工序测量（现场、机床自测）和终结测量主动测量（也叫在线测量）和被动测量。主动测量（也叫在线测量）和被动测量。11塞尺塞尺接触测量？接触测量？非接触

10、测量？非接触测量？绝对还是相对测量？绝对还是相对测量？单项还是综合测量单项还是综合测量？直接还是间接测量？直接还是间接测量？太累啦！太累啦！我恐高！我恐高！远程视觉检测系统远程视觉检测系统属于什属于什么测量么测量方法？方法？12望远视觉系统望远视觉系统建筑物表面裂缝建筑物表面裂缝显微视觉系统显微视觉系统图像传感器图像传感器USBUSB接口接口计算机计算机裂缝测量软件裂缝测量软件显示测量结果显示测量结果总体设计方案图总体设计方案图 现场检测系统便携式数码建筑物表面裂缝检测仪研制 样机图样机图优化设计后成套效果图优化设计后成套效果图国家局项目，申请专利国家局项目，申请专利5项，软件著作权一个项，软

11、件著作权一个 13加工中心机内检测的应用实例（现场、机床自测）（现场、机床自测）14磨削过程中的主动测量磨削过程中的主动测量1516l 当没有现成的量具或器具或无现成的检定规程时，当没有现成的量具或器具或无现成的检定规程时，需要自行拟定测量方法，这就需要根据被测对象需要自行拟定测量方法，这就需要根据被测对象和被测量的特点（形体大小、精度要求等）确定和被测量的特点（形体大小、精度要求等）确定标准量，拟定测量方案、工件的定位、读数和瞄标准量，拟定测量方案、工件的定位、读数和瞄准方式及测量条件（如温度和环境要求等）。准方式及测量条件（如温度和环境要求等）。17（4 4）测量不确定度：）测量不确定度：

12、测量不确定度（记为测量不确定度（记为U U）是指测量）是指测量结果变化的不肯定，是表征被测量的真值在某个量值结果变化的不肯定，是表征被测量的真值在某个量值范围的估计，是测量结果含有的一个参数，用以表示范围的估计，是测量结果含有的一个参数，用以表示被测量值的分散性。被测量值的分散性。它的大小表征测量它的大小表征测量结果的可信程度结果的可信程度。一个完整的测量结果应包含被测量值的估计值与分散性参一个完整的测量结果应包含被测量值的估计值与分散性参数两部分。如对被测量的测量结果为：数两部分。如对被测量的测量结果为：y yU U（k=2k=2） ，其，其中中y y是被测量的估计，它具有的测量不确定度为是

13、被测量的估计，它具有的测量不确定度为U U。测量应在满足测量不确定度要求的前提下进行才有意义。测量应在满足测量不确定度要求的前提下进行才有意义。18l例例. .试分析游标卡尺检定的测量过程四要素试分析游标卡尺检定的测量过程四要素l例例3、用游标卡尺测量一密封橡皮圈的直径，测量人员给出、用游标卡尺测量一密封橡皮圈的直径，测量人员给出测量结果为测量结果为20mm，试分析评价该测试人员的测量活动，试分析评价该测试人员的测量活动l密封橡皮圈的直径要求密封橡皮圈的直径要求200.03191 15 5测量方法的选择测量方法的选择 20本节主要内容本节主要内容l 一、几何量测量的基本原则和特性一、几何量测量

14、的基本原则和特性1 1、有哪些基本原则：四条、有哪些基本原则：四条2 2、四项基本原则的具体内容：、四项基本原则的具体内容： l 二、测量方法的正确选择二、测量方法的正确选择1 1、测量方法选择的原则、测量方法选择的原则l（1 1）基本原则（）基本原则（2 2）精度选择原则（）精度选择原则（3 3）经济原则）经济原则2 2、测量器具的选择：综合考虑三因素、测量器具的选择：综合考虑三因素 3 3、其他的选择：、其他的选择：1 1）标准件；）标准件；2 2）测量基面；）测量基面；3 3）定位基面）定位基面4 4、测量环境的选择：主要是温度误差的计算、测量环境的选择：主要是温度误差的计算l 三、测量

15、方法选择实例三、测量方法选择实例 21一、几何量测量的基本原则和特性一、几何量测量的基本原则和特性 为了保证正确可靠的测量，人们在测量实践中总为了保证正确可靠的测量，人们在测量实践中总结出了结出了四条基本原则四条基本原则，即即 阿贝原则、阿贝原则、 封闭原则、封闭原则、 最小变形原则最小变形原则 最短测量链原则最短测量链原则 这些基本原则在拟定测量方法时应根据具体情这些基本原则在拟定测量方法时应根据具体情况侧重选择，尽量遵守。况侧重选择，尽量遵守。221 1阿贝原则（阿贝原则（图图）l 长度测量中，测量过程就是被测工件的尺寸与作为标准量的长度测量中，测量过程就是被测工件的尺寸与作为标准量的线纹

16、尺、量块等的尺寸进行比较的过程。比较时，二线的相线纹尺、量块等的尺寸进行比较的过程。比较时，二线的相互位置有互位置有（1 1）两种布线方式：）两种布线方式：l 并联布线：指并联布线：指被测线被测线与与测量线测量线相互平行，相距一定距离相互平行，相距一定距离S S。l 串联布线：指被测线应与测量线重合，或者应在其延长线上串联布线：指被测线应与测量线重合，或者应在其延长线上- - -共线共线标准尺标准尺待检尺待检尺（2）阿贝原则（即串联原则）阿贝原则（即串联原则）1890年德国人年德国人Ernst Abbe 提出：提出：“将被测物与标准尺沿测量轴线将被测物与标准尺沿测量轴线成直线排列成直线排列”。

17、这就是阿贝原则。这就是阿贝原则。阿贝原则是几何量测量的最基本阿贝原则是几何量测量的最基本原则，如条件许可，应尽可能遵原则，如条件许可，应尽可能遵循阿贝原则。循阿贝原则。23钢卷尺检定台：钢卷尺检定台： 是将滚动光栅与自动瞄准系统相结合，构成大尺寸长度测量的线纹自是将滚动光栅与自动瞄准系统相结合，构成大尺寸长度测量的线纹自动测量系统。具有测量高效、操作简单和搬运调整方便等特点。主要用于动测量系统。具有测量高效、操作简单和搬运调整方便等特点。主要用于钢卷尺、钢直尺、测深卷尺、量油尺、套管尺等线纹尺的测量。仪器测量钢卷尺、钢直尺、测深卷尺、量油尺、套管尺等线纹尺的测量。仪器测量不确定度：不确定度：

18、0.03+0.03L (mm) ；L单位是米单位是米钢卷尺检定台钢卷尺检定台 24l A A并联布线：并联布线：如图如图1-71-7所示。所示。图图 1-7 并联测量并联测量 被测线与测量线相距时被测线与测量线相距时引起的测量误差为：引起的测量误差为： =Stg=Stg S S 可见，测量误差可见，测量误差与与S S、成成正比，正比， 与倾角与倾角成一次关成一次关系，习惯上称一次误差。系，习惯上称一次误差。例例. .设设 S=100mm, S=100mm, =0.0001rad =0.0001rad 则得则得: =10um 这说明当不遵守阿贝原则测量时，由于工作台移动时直线这说明当不遵守阿贝原

19、则测量时，由于工作台移动时直线度误差所引起的测量误差为度误差所引起的测量误差为一次大误差一次大误差。（3）布线误差分析）布线误差分析1级钢卷尺误差级钢卷尺误差=？；？；1等金属线纹米尺的误差等金属线纹米尺的误差=？25比长仪比长仪 主要用于检定主要用于检定线纹尺线纹尺 26上式说明测量误差上式说明测量误差与与L L 成正比，因为成正比，因为与倾角成二次方与倾角成二次方关系，所以习惯上称二次误差。关系，所以习惯上称二次误差。例例. .设设 L=1000mm, L=1000mm, =0.0001rad , =0.0001rad , 则得则得: : =0.005um=0.005um 可见，当遵守阿贝

20、原则测量时，即使测量时导轨的直线度有误可见，当遵守阿贝原则测量时，即使测量时导轨的直线度有误差，所引起的测量误差为差，所引起的测量误差为二次微小误差二次微小误差, ,也是完全可以忽略不计也是完全可以忽略不计的。的。B B串联布线串联布线 ：测量误差测量误差为：为： =L(1-cos=L(1-cos) )=2L(sin=2L(sin/2)/2)当当很小时很小时 : : L L/2/2图图1-6串联布线串联布线 27l 例例. .判断下列量仪是否符合阿贝原则。判断下列量仪是否符合阿贝原则。2829（4 4）采用阿贝原则的意义）采用阿贝原则的意义l 阿贝原则的意义就在于它避免了因导轨有误差而阿贝原则

21、的意义就在于它避免了因导轨有误差而引起测量的一次大误差。引起测量的一次大误差。A.A.在量仪设计中，遵守阿贝原则可相应降低仪器导轨的在量仪设计中，遵守阿贝原则可相应降低仪器导轨的精度，而测量精度却比较高。精度，而测量精度却比较高。B.B.在测量中，遵守阿贝原则可提高测量精度。在测量中，遵守阿贝原则可提高测量精度。l 当使用不符合阿贝原则的测量仪器时，应尽量减当使用不符合阿贝原则的测量仪器时，应尽量减小测量一次大误差，以提高仪器的使用精度。小测量一次大误差，以提高仪器的使用精度。302 2封闭原则封闭原则 l原则：原则：在测量中如能满足封闭条件，则圆周分度间隔在测量中如能满足封闭条件，则圆周分度

22、间隔误差的总和必然为零。误差的总和必然为零。它由圆周分度的它由圆周分度的自然封闭自然封闭特性得到。特性得到。l应用应用-自测：自测：不需高一级的标准量就可实现本身的高精度测不需高一级的标准量就可实现本身的高精度测量。量。31l 例例. .分析用下面两种方法测量方形角尺垂直度误差的测量原分析用下面两种方法测量方形角尺垂直度误差的测量原理、特点。理、特点。(1)用直角尺比较用直角尺比较3233(2)用自准直仪自测用自准直仪自测0iie40114ie 0光轴与水平线的夹角光轴与水平线的夹角343 3最小变形原则最小变形原则（1 1）最小变形原则：）最小变形原则：为使测量结果准确可靠，为使测量结果准确

23、可靠，在测量过程中应使各种原因引起的变形为最小。在测量过程中应使各种原因引起的变形为最小。（2 2）变形原因：）变形原因：接触变形、自重变形、热变形。接触变形、自重变形、热变形。（3 3）减少变形的方法）减少变形的方法 l A A接触变形：接触变形：根据接触体的材料和形状正确选择测量力、根据接触体的材料和形状正确选择测量力、接触形式和适当的测量方法。接触形式和适当的测量方法。 测力：可依被测件的标准公差、材料来规定其大小。测力：可依被测件的标准公差、材料来规定其大小。接触形式：点接触、线接触、面接触。接触形式：点接触、线接触、面接触。测量方法：如用相对测量法或两次读数法，以减小或抵消测量方法：

24、如用相对测量法或两次读数法，以减小或抵消变形的影响。变形的影响。35lB B自重变形：自重变形：大小与零件的支承方式和支承大小与零件的支承方式和支承点位置有关。点位置有关。支承点为：支承点为：白塞尔点白塞尔点,l=0.2203L-杆的长度变化最小；杆的长度变化最小；一般一般线纹尺测量时采用白塞尔点支承线纹尺测量时采用白塞尔点支承36l= 0.2232L杆的中间杆的中间和两端变形（下降）量相等，和两端变形（下降）量相等，杆的全长弯曲变形最小。杆的全长弯曲变形最小。测大尺寸的平面度、直线度时采用测大尺寸的平面度、直线度时采用。 B自重变形：自重变形：大小与零件的支承方式和支承点位置有关。大小与零件

25、的支承方式和支承点位置有关。37lB B自重变形：自重变形：大小与零件的支承方式和支承点位置有关。大小与零件的支承方式和支承点位置有关。艾利点艾利点, ,l=0.2113L-杆的两端面平行度变化最小。杆的两端面平行度变化最小。测大尺寸量块量时采用测大尺寸量块量时采用艾利点艾利点。 38lC热变形：热变形：等温、避免局部受热等温、避免局部受热394 4最短测量链原则最短测量链原则l 为了保证一定的测量精度，测量链应最短，这便为了保证一定的测量精度，测量链应最短，这便是测量链最短原则。如是测量链最短原则。如: :在立式光学计中测量块在立式光学计中测量块的变动量的变动量. .40问题：测量下图工件问

26、题：测量下图工件、能不能测？需了解：、能不能测？需了解：工件特性（尺寸、精度、批量等）；工件特性（尺寸、精度、批量等）；设备条件如何？设备条件如何？测量环境、效率、成本测量环境、效率、成本、怎样测？、怎样测？、测量结果如何？、测量结果如何？、测量结果应用、测量结果应用41二、测量方法的正确选择二、测量方法的正确选择（一）测量方法选择的原则一）测量方法选择的原则 1 1基本原则：基本原则： 在满足精度的前提下，选择最经济的方法。在满足精度的前提下，选择最经济的方法。2 2测量方法精度的选择原则测量方法精度的选择原则(1) 问题：问题：如何分配加工误差和测量误差两部分。如何分配加工误差和测量误差两

27、部分。被测工件的公差允许值包括这两部分。误差分配时，被测工件的公差允许值包括这两部分。误差分配时，如果测量误差占的比重大，则留给工件的加工误差就小，如果测量误差占的比重大，则留给工件的加工误差就小，必然要增加加工成本；如果测量误差占的比重小，则留给必然要增加加工成本；如果测量误差占的比重小，则留给工件的加工误差就大，必然要用高精度仪器和严格的测量工件的加工误差就大，必然要用高精度仪器和严格的测量条件，测量的经济性就要差。条件，测量的经济性就要差。42(2) (2) 解决：解决：l 对于国标规定范围内的光滑工件尺寸的测量检验，应使测对于国标规定范围内的光滑工件尺寸的测量检验，应使测量不确定度小于

28、或等于量不确定度小于或等于安全裕度安全裕度A A。l 对于没有标准规定的工件的测量，测量方法的允许误差一对于没有标准规定的工件的测量，测量方法的允许误差一般取工件公差的般取工件公差的1/31/31/101/10。l 例如：例如：3 3测量方法选择的经济原则：测量方法选择的经济原则：测量方便和成本低测量方便和成本低43 图图 1-9 安全裕度安全裕度 安全裕度：安全裕度： 是被测工件对测量方法提出的精度要求是被测工件对测量方法提出的精度要求，即测量不确定，即测量不确定度的允许值。度的允许值。 验收极限：验收极限：是从规定的最大实体极限和最小实体极限分别是从规定的最大实体极限和最小实体极限分别向工

29、件的公差带内移动一个安全裕度向工件的公差带内移动一个安全裕度(A)(A)来确定来确定。44（二）测量器具的选择（二）测量器具的选择 测量器具的准确度在很大程度上决定测量器具的准确度在很大程度上决定测量方法的准确度。选择测量器具应综合考测量方法的准确度。选择测量器具应综合考虑如下三因素，即虑如下三因素，即 1 1测量器具的不确定度允许值测量器具的不确定度允许值2 2工件的特性工件的特性3 3批量大小批量大小451 1测量器具的不确定度允许值：测量器具的不确定度允许值：l 是被测对象对所使用的测量器具提出的精度要求。是被测对象对所使用的测量器具提出的精度要求。l 在国家标准中已明确规定用普通计量器

30、具测量光滑工在国家标准中已明确规定用普通计量器具测量光滑工件的尺寸时，应按计量器具的不确定度允许值选择测件的尺寸时，应按计量器具的不确定度允许值选择测量器具（可查表）。量器具（可查表）。l 测量器具不确定度包括调整器的不确定度（如千分尺测量器具不确定度包括调整器的不确定度（如千分尺校对杆），约校对杆），约占安全裕度占安全裕度A A的的0.90.9，由温度、工件形状，由温度、工件形状误差及接触压陷等引起的不确定度约误差及接触压陷等引起的不确定度约占占0.45A0.45A。462 2工件的特性：工件的特性： 是指工件的外形、大小、重量、材料、刚性和表面是指工件的外形、大小、重量、材料、刚性和表面粗

31、糙度等；粗糙度等；3 3批量：批量：l 批量大批量大-专用计量器具专用计量器具-效率高，经济；效率高，经济；l 单件或小批量单件或小批量-通用计量器具测量。通用计量器具测量。47（三）其他（三）其他1 1标准件的选择标准件的选择2 2测量基面的选择测量基面的选择3 3定位基面的选择定位基面的选择4. 4. 测量环境的选择测量环境的选择481 1标准件的选择：标准件的选择： l 标准件的形状和大小应尽量与被测件一致；标准件的形状和大小应尽量与被测件一致；l 其精度要比被测件高其精度要比被测件高2 2级左右；级左右；l 材料的性能稳定，耐磨性好，与工件近似或一致。材料的性能稳定，耐磨性好，与工件近

32、似或一致。陶瓷陶瓷量块量块大八块大八块492 2测量基面的选择：测量基面的选择：l 测量时用作被测量值的起始所依据的面、线、点统称为测量时用作被测量值的起始所依据的面、线、点统称为测量基面测量基面；l 选择测量基面时应遵守选择测量基面时应遵守基面统一原则基面统一原则：即测量基面应和：即测量基面应和设计基面、工艺基面、装配基面相一致。设计基面、工艺基面、装配基面相一致。l 辅助基面的选择：辅助基面的选择：精度较高、稳定性好；与各被测量之精度较高、稳定性好；与各被测量之间关系密切。间关系密切。503 3定位基面的选择定位基面的选择l 常见两种情况：常见两种情况：一是测量基面直接作为定位基面（如：量

33、块长度的测量）一是测量基面直接作为定位基面（如：量块长度的测量）另一种是测量基面不能作定位基面（如：光滑量规直径的测量）另一种是测量基面不能作定位基面（如：光滑量规直径的测量）l 在选择定位方法时，一般只需约束影响被测量轴线与标准量轴线在选择定位方法时，一般只需约束影响被测量轴线与标准量轴线相对位置的自由度即可。定位基面处于正确位置，并在整个测量相对位置的自由度即可。定位基面处于正确位置，并在整个测量过程中保持不变。（如高度尺测工件高度，线纹尺检定）过程中保持不变。（如高度尺测工件高度，线纹尺检定）l 最典型的四种定位方法：最典型的四种定位方法： 面定位：平面定位面定位：平面定位外圆柱面定位（

34、如外圆柱面定位（如V V形体定位）形体定位）内圆柱面定位（如心轴定位），内圆柱面定位（如心轴定位），线定位：主要为顶尖定位。线定位：主要为顶尖定位。5152说明各被测工说明各被测工件的定位方法件的定位方法534. 4. 测量环境的选择测量环境的选择l 测量环境始终影响着测量，测量准确度要求越高，对测量测量环境始终影响着测量，测量准确度要求越高，对测量环境的要求也越高。环境的要求也越高。l 影响测量的主要环境因素有：影响测量的主要环境因素有：温度温度、湿度、腐蚀性气体、振动和灰尘等、湿度、腐蚀性气体、振动和灰尘等; ;其中温度对测量的影响最大。其中温度对测量的影响最大。54(1) (1) 温度温

35、度l 标准温度：标准温度： 我国规定以我国规定以2020为标准温度。我们现在所指的测为标准温度。我们现在所指的测量长度，一般都是在标准温度下的长度。量长度，一般都是在标准温度下的长度。l 温度误差：温度误差：由于测量条件的温度对标准温度有偏差，由于测量条件的温度对标准温度有偏差，这样就引起测量误差，也可叫做温度误差。这样就引起测量误差，也可叫做温度误差。l 温度误差的计算温度误差的计算：222112020CLLtt 式中：式中： L L 被测长度被测长度 ； 2 2、t t2 2分别为计量器具线膨胀系数和温度分别为计量器具线膨胀系数和温度 1 1 、t t1 1分别为被测工件线膨胀系数和温度分

36、别为被测工件线膨胀系数和温度; ; 55待检尺待检尺 t=20.5标准尺标准尺 t=20待检尺待检尺 t=20标准尺标准尺 t=2100002020ttLLL12020.521()rttLLL 11020.520tttLLL2200002120tttLLL2100ttrLLLL 21002rttrCLLLLLL 56例例1:1:用相对法测量量块，已知标准量块和被检量块的温度分别为用相对法测量量块，已知标准量块和被检量块的温度分别为21.821.8C C和和20.820.8C C，量块的温度线膨胀系数为，量块的温度线膨胀系数为 ，测得被检量块相对标准量块的偏差为，测得被检量块相对标准量块的偏差为

37、0.33um0.33um，由检定证书知，由检定证书知标准量块的长度为标准量块的长度为100.00025mm100.00025mm，求被检量块在，求被检量块在2020C C时的长度时的长度L L是多少？（是多少？（20.520.5应应20.820.8）611.6 10/ C2DsrCLLLL 222112020CLLtt260.000250.0003311.6 10(21.820.5) 1000.000250.000330.001510.00201()DsrCLLLLmm 0LLL 解：01000.00201(1000.00201)LLLmm 57例例2:2:在测长机上用绝对法测量一尺寸为在测长

38、机上用绝对法测量一尺寸为L=800L=8000.02mm0.02mm的工件。设的工件。设测长机的机身材料为铸铁测长机的机身材料为铸铁( )( )。工件材料。工件材料为钢（为钢（ ），上午测量时的温度：工件为），上午测量时的温度：工件为2222C C，测长机为，测长机为21 21 C C；下午测量时，工件为；下午测量时，工件为2323C C，测长机为，测长机为 20.5 20.5 C C。求上、下午测量值的差别。（温度误差计算公式符。求上、下午测量值的差别。（温度误差计算公式符号错）号错）6211.6 10/ C6110.4 10/ C2211663(20)(20)80010.4 10 (21

39、20) 11.6 10 (2220)10.24 10LLttmm 上午（）2211663(20)(20)80010.4 10 (20.520) 11.6 10 (2320)23.68 10 ()LLttmm 下午313.44 10 mm 上、下午测得值的差：222111663()()80010.4 10 (2120.5) 11.6 10 (2223)13.44 10 ()LLLttttmm 上午下午或：58温度误差产生的原因：温度误差产生的原因：l 被测工件与计量器具的温度各不相同；被测工件与计量器具的温度各不相同；l 被测工件与计量器具的线膨胀系数不同。被测工件与计量器具的线膨胀系数不同。消

40、除温度误差的途径：消除温度误差的途径：l 正确选择量具和仪器标准刻线尺的线膨胀系数，应正确选择量具和仪器标准刻线尺的线膨胀系数，应尽可能使尽可能使 1 1 = = 2=2= ，则上式可写成：，则上式可写成： L LC2C2 = = L L（t2-t1t2-t1） l 定温的方法：既尽可能使定温的方法：既尽可能使t1=t2t1=t2。所谓定温，是指被。所谓定温，是指被测工件和量具或仪器置于同一温度条件下，经过一定时测工件和量具或仪器置于同一温度条件下，经过一定时间，使二者温度与周围温度一致。间，使二者温度与周围温度一致。 59消除温度误差的途径：消除温度误差的途径：l 测量条件的温度恒定测量条件

41、的温度恒定 计量室不仅应根据要求控制对标准温度的偏差，还计量室不仅应根据要求控制对标准温度的偏差，还要求其温度恒定，允许它有变化，但只允许缓慢的要求其温度恒定，允许它有变化，但只允许缓慢的变化，不许突变。变化，不许突变。 通常是通过计量室中的恒温装置来实现的。温度不通常是通过计量室中的恒温装置来实现的。温度不恒定，定温也无法实现。恒定，定温也无法实现。 对温度的控制还应注意局部辐射热的影响。对温度的控制还应注意局部辐射热的影响。60(2) (2) 湿度湿度l 如以光的波长作标准进行直接测量，湿度将直接影响测量精度。l 如果采用比较测量时，湿度对测量无直接影响。但是湿度超过60% 时，仪器容易生

42、锈，光学镜头会发霉等。(3) (3) 振动振动 不仅直接影响测量的精度（如破坏光学成象、破坏已调整好的工件和仪器相对位置等），而且还对仪器精度、寿命都有影响。(4) (4) 灰尘灰尘 导致仪器磨损，对光学仪器成象的清晰度也有影响；工件上的灰尘，将对测量产生直接的影响。(5) (5) 腐蚀性气体腐蚀性气体61三、测量方法选用实例三、测量方法选用实例l 例题：工件如下图所示。例题：工件如下图所示。可选仪器可选仪器1、依据测量过程四要素设计测量方案、依据测量过程四要素设计测量方案测量对象和被测量；测量单位和标准量；测量方法；测量不确定度测量对象和被测量；测量单位和标准量；测量方法；测量不确定度2、考

43、虑测量方法的基本选择原则、考虑测量方法的基本选择原则 测量方法的不确定度测量方法的不确定度=？ 测量仪器的不确定度测量仪器的不确定度=？ （仪器的极限误差或测量不确定度（仪器的极限误差或测量不确定度=0.9倍测量方法的不确定度）倍测量方法的不确定度）3、其他测量条件的选择：、其他测量条件的选择： 测头：依据最小变形原则选择测头的形状，测力大小测头：依据最小变形原则选择测头的形状，测力大小 定位方式、温度、测量步骤定位方式、温度、测量步骤4、测量结果：测得值（同一位置测三次，测六、测量结果：测得值（同一位置测三次，测六 个位置，为什么？个位置，为什么？ 尺寸的概念）及其评价和应用尺寸的概念）及其评价和应用6263三、测量方法选用实例三、测量方法选用实例l 例题例题2 2、设有一厚度为、设有一厚度为1mm1mm的圆弧样板，如图所示。的圆弧样板，如图所示。l