第三章 测量技术基础

1、Wang chenggang测量技术基础测量技术基础第三章第三章2022-3-30第二节第二节 测量方法的分类测量方法的分类第三节第三节 常用计量器具的技术指标常用计量器具的技术指标第四节第四节 测量误差测量误差第一节第一节 测量的基本概念测量的基本概念Wang chenggang第一节第一节 测量的基本概念测量的基本概念一一 测量的定义测量的定义 q =LE计量单位计量单位测量值测量值被测量值被测量值 以确定被测对象量值为目的的全部操作。以确定被测对象量值为目的的全部操作。Wang chenggang二二 测量测量过程的四个基本要素：过程的四个基本要素：1 1 测量对象测量对象: :在几何量

2、测量中，被测对象是指长度、角在几何量测量中，被测对象是指长度、角 度、表面粗糙度、形位误差等。度、表面粗糙度、形位误差等。2 2 计量单位计量单位：用以度量同类量值的标准量。我国规定的：用以度量同类量值的标准量。我国规定的 法定计量单位中，长度单位为米（法定计量单位中，长度单位为米（m),m),角角 度单位为弧度（度单位为弧度（rad)rad)及度及度( (。 ) )、( )( )、 秒秒( () )3 3 测量方法测量方法：指测量原理、测量器具和测量条件的综合。：指测量原理、测量器具和测量条件的综合。4 4 测量精度测量精度：指测量结果与真值一致的程度。：指测量结果与真值一致的程度。测量误差

3、测量误差 Wang chenggang三、检测的一般步骤：三、检测的一般步骤： 确定被检测项目确定被检测项目：明确需要检测的项目明确需要检测的项目。 设计检测方案设计检测方案：根据检测项目的性质、具体要求、结构特根据检测项目的性质、具体要求、结构特点、批量大小、检测设备状况、检测环境及检测人员的能力点、批量大小、检测设备状况、检测环境及检测人员的能力等多种因素，设计一个能满足检测精度要求，且具有低成本、等多种因素，设计一个能满足检测精度要求，且具有低成本、高效率的检测预案。高效率的检测预案。 选择检测器具选择检测器具：按照规范要求选择检测器具，设计、制作按照规范要求选择检测器具，设计、制作专用

4、的检测器具和辅助工具，并进行必要的误差分析。专用的检测器具和辅助工具，并进行必要的误差分析。 检测前准备检测前准备：清理检测环境并检查是否满足检测要求，清清理检测环境并检查是否满足检测要求，清洗标准器、被测件及辅助工具，对检测器具进行调整使之处洗标准器、被测件及辅助工具，对检测器具进行调整使之处于正常的工作状态。于正常的工作状态。 采集数据采集数据：安装被测件，按照设计预案采集测量数据并规范安装被测件，按照设计预案采集测量数据并规范地作好原始记录。地作好原始记录。 数据处理数据处理：对检测数据进行计算和处理，获得检测结果。对检测数据进行计算和处理，获得检测结果。 填报检测结果填报检测结果：将检

5、测结果填写在检测报告单及有关的原将检测结果填写在检测报告单及有关的原始记录中，并根据技术要求作出合格性的判定。始记录中，并根据技术要求作出合格性的判定。Wang chenggang量块量块 用途：机械制造厂和各级计量部门的尺寸基准用途：机械制造厂和各级计量部门的尺寸基准 形状：长方形六面体形状：长方形六面体 使用原理：两测量面之间的距离确定其工作长度使用原理：两测量面之间的距离确定其工作长度 量块的分级：量块的分级：00（最高级）、（最高级）、0、1、2、3和和k级级 量块的分等：量块的分等：16等；低一等的量块用高一等的量等；低一等的量块用高一等的量块做基准进行测量。块做基准进行测量。 我国

6、生产的成套量块有我国生产的成套量块有17种规格。种规格。 量块组合适用的原则：尽量减少量块组的量块数量块组合适用的原则：尽量减少量块组的量块数目，从消去需要数字的最小尾数开始选取。目，从消去需要数字的最小尾数开始选取。 按按“级级”使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺寸，该尺寸包含其制造误差。寸，该尺寸包含其制造误差。 按按“等等”使用时，必须以检定后的实际尺寸作为工作尺寸，使用时，必须以检定后的实际尺寸作为工作尺寸，该尺寸不包含制造误差，但包含了检定时的测量误差该尺寸不包含制造误差，但包含了检定时的测量误差Wang chenggang第二节第二

7、节 测量方法的分类测量方法的分类一一 按获得结果分：按获得结果分：直接测量与间接测量直接测量与间接测量 1 1 直接测量：被测几何量直接由计量器具读出直接测量：被测几何量直接由计量器具读出 实测量即被测量实测量即被测量游标卡尺游标卡尺被测件被测件Wang chenggang 2 2 间接测量：间接测量：实测量并非被测量实测量并非被测量；被测量的数值须由实；被测量的数值须由实 测量的数值按一定的函数关系运算后获得。测量的数值按一定的函数关系运算后获得。LHR R = + L28HH2Wang chenggang 二二 按比较的方式分：按比较的方式分：绝对测量与相对测量绝对测量与相对测量 1 1

8、绝对测量：从计量器具标尺上直接读出被测量的整个绝对测量：从计量器具标尺上直接读出被测量的整个 数值。数值。-千分尺和游标卡尺千分尺和游标卡尺 2 2 相对测量：计量器具标尺上指示的值是被测量相对于相对测量：计量器具标尺上指示的值是被测量相对于 标准量的偏差值。标准量的偏差值。-比较仪测量比较仪测量标准值标准值被测件被测件调零调零偏差值偏差值Wang chenggang三三 按同时测量参数的多少分：按同时测量参数的多少分：综合测量与单项测量综合测量与单项测量 1 1 综合测量：同时测量零件上的几个有关参数，从而综综合测量：同时测量零件上的几个有关参数，从而综合评定零件是否合格。合评定零件是否合格

9、。用光滑极限量规用光滑极限量规检验工件时检验工件时, ,通端通端能通过工件能通过工件, ,止端止端不能通过工件时不能通过工件时, ,则该工件是合格则该工件是合格的的. .2 2 单项测量：分别测量零件的各个参数。单项测量：分别测量零件的各个参数。Wang chenggang四四 按测量时是否有机械测量力分：按测量时是否有机械测量力分：接触测量与非接触测量接触测量与非接触测量接触测量：仪器的测量头与被测零件表面直接接触，接触测量：仪器的测量头与被测零件表面直接接触， 并有机械作用力存在。并有机械作用力存在。被测表面被测表面杠杆测头轴线杠杆测头轴线测量线测量线2 2 非接触测量：仪器的测量头与被测

10、量零件表面不直接非接触测量：仪器的测量头与被测量零件表面不直接 接触。接触。-光学投影、气动测量仪等光学投影、气动测量仪等Wang chenggang五五 测量的目的分：离线测量与在线测量测量的目的分：离线测量与在线测量1 1 离线测量：离线测量：零件加工后进行的测量零件加工后进行的测量-发现和剔除废品发现和剔除废品2 2 在线测量在线测量：零件在加工过程中进行的测量零件在加工过程中进行的测量-直接控制直接控制 零件的加工过程，及时防止和消灭废品。零件的加工过程，及时防止和消灭废品。反馈反馈Wang chenggang 六六 按被测件与测量头在测量过程中的状态分：按被测件与测量头在测量过程中的

11、状态分： 静态测量与动态测量静态测量与动态测量 1 1 静态测量：测量时，被测表面与测量头相对静止静态测量：测量时，被测表面与测量头相对静止测量头测量头测量表面测量表面 2 2 动态测量动态测量：测量时，被测表面与测量头有相对运动，：测量时，被测表面与测量头有相对运动， 反映被测参数的变化过程。反映被测参数的变化过程。Wang chenggang发展趋势发展趋势在线测量在线测量：将加工和测量紧密结合，从根将加工和测量紧密结合，从根本上改变了被动测量的局面。本上改变了被动测量的局面。动态测量动态测量：提高测量效率，保证零件质量提高测量效率，保证零件质量Wang chenggang第三节第三节 常

12、用计量器具的技术指标常用计量器具的技术指标1 1 刻度间距刻度间距( (a) )：计量器具刻度标尺或度盘上两相邻刻线：计量器具刻度标尺或度盘上两相邻刻线中心线间的距离。为了便于读数，刻度间距一般为中心线间的距离。为了便于读数，刻度间距一般为1 12.52.5mm。刻度间距刻度间距仪器标尺仪器标尺+ +_ _Wang chenggang2 2 分度值分度值( (i) )：计量器具标尺上每刻线间距所代表的量值。：计量器具标尺上每刻线间距所代表的量值。一般长度计量器具的分度值有一般长度计量器具的分度值有0.10.1、0.010.01、0.0010.001、0.00050.0005mm。仪器标尺仪器标

13、尺刻度间距刻度间距刻度值刻度值mmmm_ _+ +Wang chenggang 3 3 测量范围：在允许的误差极限内，计量器具所能测量范围：在允许的误差极限内，计量器具所能测量的工件大小。测量范围测量的工件大小。测量范围 工件尺寸工件尺寸仪器测量范围仪器测量范围（0 0180180）mmmm仪器标尺仪器标尺_ _+ +Wang chenggang4 4 示值范围：测量器具标尺上能显示的最低值到示值范围：测量器具标尺上能显示的最低值到最高值的范围。示值范围最高值的范围。示值范围 工件公差工件公差仪器标尺仪器标尺m_ _+ +示值范围示值范围注：绝对测量中，计量器具的测量范围注：绝对测量中，计量器

14、具的测量范围= =示值范示值范围，如某些千分尺和卡尺等。围，如某些千分尺和卡尺等。 相对测量中，如比较仪测量，示值是被测相对测量中，如比较仪测量，示值是被测量相对于标准量的偏差值。量相对于标准量的偏差值。Wang chenggangWang chenggang5 5 示值误差：计量器具示值减去对应被测量的真示值误差：计量器具示值减去对应被测量的真值所得的差值。值所得的差值。6 6 修正量：为消除系统误差，用代数法加到测量修正量：为消除系统误差，用代数法加到测量结果上的值。修正值等于负的系统误差。结果上的值。修正值等于负的系统误差。7 7 示值的变动性：在相同的测量条件下，对同一示值的变动性：在

15、相同的测量条件下，对同一被测量进行多次测量时，所测值的最大差异。被测量进行多次测量时，所测值的最大差异。Wang chenggang9 不确定度：由于测量误差的存在而对被测量值不能不确定度：由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。肯定的程度。8 灵敏度（放大比）灵敏度（放大比）: :计量器具指针对被测量变化的计量器具指针对被测量变化的反应能力反应能力。 S= L（被观测量增量被观测量增量） / X（被测量增量被测量增量）由测量器具的内在误差引起由测量器具的内在误差引起由测量温度、工件形状误差及测量方法误由测量温度、工件形状误差及测量方法误差等引起的不确定度。差等引起的不确定度。Wang

16、chenggang 第四节第四节 测量误差测量误差一一 测量误差的定义测量误差的定义二二 测量误差的分类测量误差的分类三三 测量精度的概念测量精度的概念四四 测量误差产生的原因测量误差产生的原因Wang chenggang一一 测量误差测量误差：测量结果与真值之差测量结果与真值之差两种表示方法：两种表示方法：（1）绝对误差）绝对误差 0LLL （2）相对误差）相对误差-测量的绝对误差与被测量真值之比测量的绝对误差与被测量真值之比 0LLf L：测量结果测量结果L0：被测量真值被测量真值%LL%LLf1001000 Wang chenggang 二二 测量误差的分类测量误差的分类系统误差：系统误

17、差：3 3 粗大误差：粗大误差：根据测量误差的性质、出现的规律和特点，分为：根据测量误差的性质、出现的规律和特点，分为：2 2 随机误差：随机误差：Wang chenggang 1 1 系统误差：系统误差： 在重复性测量条件下，对同一在重复性测量条件下，对同一被测量进行无限多次测被测量进行无限多次测量所得的结果的平均值与被测量的真值之差。量所得的结果的平均值与被测量的真值之差。处理方法：处理方法： 测量时，对所用测量方法和仪器，通过分析和实验、测量时，对所用测量方法和仪器，通过分析和实验、计算发现并消除。计算发现并消除。1 1）误差修正法）误差修正法2 2）误差补偿法）误差补偿法3 3）误差分

18、离法）误差分离法Wang chenggang随机误差随机误差 在相同的条件下，单次测量的结果与在在相同的条件下，单次测量的结果与在重复性测量条件下对同一被测量进行无限多次测量重复性测量条件下对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。所得结果的平均值之差。1 1）引起原因：）引起原因： 由测量过程中许多难以控制的偶然因素或不稳定由测量过程中许多难以控制的偶然因素或不稳定因素引起，随机误差的出现无规律可循。因素引起，随机误差的出现无规律可循。Wang chenggang3）处理方法：分析和估算出误差值的变动范围，并）处理方法：分析和估算出误差值的变动范围，并通过取平均值的方法减小随机误差。通过取平均值的方法减小随机误差。 2）随机误差的分布规律）随机误差的分布规律正态分布正态分布单峰性单峰性 绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的次数多绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的次数多对称性对称性 绝对值相等，符号相反的误差出现的次数大致相等绝对值相等，符号相反的误差出现的次数大致相等有界性有界性 一定测量条件下，随机误差绝对值不会超过一定界限一定测量条件下，随机误差绝对值不会超过一定界限抵偿性抵偿性 对同一量在同一