第三章 测量技术基础及光滑工件尺寸检测上

1、第三章 测量技术基础及光滑工件尺寸检测总要求：本章学习的目的是了解测量技术的基本知识，了解计量器具的分类、选择，了解各种测量方法的基本特征，通过对随机误差分布规律及特点的分析，掌握测量结果的数据处理方法，了解测量误差的来源及其防止措施。3-1 测量的基本概念 测量是指为确定被测对象的量值而进行的一系列实验过程，该过程就是将一个被测量与作为单位或标准的量进行比较，从而确定比值。 一个完整的测量过程包括被测对象、测量单位、测量方法和测量精确度等四方面:测量过程四要素。 机械行业中的技术测量，主要指几何参数的测量，包括长度、角度、表面粗糙度、形位误差等的测量。2-2 长度和角度计量单位与尺寸传递一、

2、长度和角度计量单位二、长度和角度量值传递系统 长度量值通过两个平行系统逐级传递到计量器具和工件：一为端面量具（量块），一为线纹量具（线纹尺）。如图3-1。 角度标准是角度量块、测角仪或分度头。量值传递系统如图3-3。国 家 基 准 波 长工作基准器激光干涉比长仪或双频激光干涉仪工作基准器激 光 光 波 干 涉 仪工 作 基 准 米 尺1 等 线 纹 尺2 等 线 纹 尺3 等 线 纹 尺精密机床用类工作计量器具普 通 尺 类 工 作 计 量 器 具工作尺寸线纹量具比较测量法比较测量法比较测量法直接测量法直接测量法1 等 量 块2 等 量 块3 等 量 块4 等 量 块5 等 量 块6 等 量

3、块各种计量器具端面量具绝对测量法比较测量法比/直测量法比/直测量法比/直测量法普 通 计 量 器 具 示 值比较测量法工 作 尺 寸高精度计量器具示值较高精度计量器具示值比较测量法角度量值传递系统 value transmission system实物基准:特殊合金钢或石英制成的多面棱体。角度量值传递系统012060180240300基准多面棱体自准直仪多 面 棱 体工 作 基 准标准测角仪直接测量法角度量块各种角度量具光隙法比较测量法直接测量法三、量块gauge block量块是由特殊的合金钢制成的六面体。线胀系数小，性能稳定，不易变形，耐磨性好，具研合性。量块长度length of gau

4、ge block ：一测量面任意点到另一测量面垂直距离Li。中心长度length of gauge block in center：一测量面中心点到另一测量面垂直距离L。量块长度变动量： Lv Lmax-Lmin量块长度偏差deviation of gauge block length ：实测值-标称值量块等级划分classing and grading of gauge block分级grading ：按制造精度分为00、0、k、1、2、3六级，00级最高，3级最低。量块按级使用时，以其标称值作为工作尺寸,包含了量块的制造误差;依据according to：量块长度极限偏差和量块长度变动量允

5、许值。分等classing ：按检定精度分为1、2、3、4、5、6六等，1等最高，6等最低。按等使用时,剔除了制造误差的影响,仅含检定时较小的测量误差。因此，量块按等使用比按级使用的测量精度高。依据according to ：量块测量的不确定度和量块长度变动量允许值。量块包括长度量块和角度量块。量块的组合combination of gauge blocks 在一定尺寸范围内，将不同尺寸的量块进行组合而形成所需工作尺寸。成套量块有91、83、46、38等几种规格。量块组合从消除尾数开始,逐级向前进行。最多不能超过4块。83块一套量块的尺寸组成1.01-1.49 间隔0.01 共49块1.5-1

6、.9 间隔0. 1 共 5 块2.0-9.5 间隔0.5 共16块10-100 间隔10 共10块1、0.5、1.005 各1块例题: 38.785 - 1.005 (1) 37.78 - 1.28 (2) 36.5 - 6.5 (3) 30 (4)33 计量器具分类及主要技术指标一、计量器具分类标准量具：以固定形式复现量值。分单值和多值两种。如量块、角尺等极限量规：无刻度专用计量器具。综合检验用。计量仪器：将被测几何量量值转换成直接观测值。有机械、光学、电动、气动等各式量仪。计量装置：为确定被测几何量所必需的计量器具和辅助设备的总体。二、主要技术指标刻度间距scale spacing：相邻两

7、刻线间距或圆弧长度分度值value of scale division：每一刻线间距所代表量值示值范围nominal range：所能显示或指示被测量起终值范围测量范围measuring range：所能测出被测量下限值上限值范围灵敏度sensitivity：器具对被测量变化x的响应变化L能力S= L/ x示值误差error of indication：器具示值与被测量真值之差不确定度uncertainty：因测量误差而对被测量值不能肯定的程度34测量方法measuring method一、测量方法分类直接与间接测量-实测量是否为被测量；绝对与相对测量-示值是否为被测量值；接触与非接触测量-测

8、头是否与被测面接触；单项测量与综合测量-是否同时测量多个量；主动测量与被动测量-是否在加工同时测量；等精度测量与不等精度测量-测量因素或条件是否改变。二、测量基本原则1.阿贝原则:标准长度量与被测长度量共线2.圆周封闭原则：圆周分度首尾相接误差总和为03.最短尺寸链原则：尽量减少测量链组成环q35 测量误差与数据处理一、概述1.绝对误差: ，适于评定相同尺寸几何量的测量精度。相对误差： ，适于评定不同尺寸几何量的测量精度。2.测量误差来源origin of measuring error计量器具的误差方法误差环境误差人员误差QxxQ3.测量误差的分类classification of meas

9、uring error 变值：条件同，被测量同，x的绝对值和符号按规律变化定值：条件同，被测量同，x的绝对值和符号保持不变Systematic errorParasitic error测量误差 随机误差：条件同，被测量同，x的绝对值和 Random error 符号在单次测量中以不可预定的方式变化多次测量结果符合一定的概率统计规律粗大误差：人为因素所致系统误差4.测量精度measurement accuracy正确度correctness:测量结果中系统误差的大小特性.若系统误差小,则正确度高.精密度precision:测量结果中随机误差的分散特性.若随机误差小,则精密度高.准确度(准确度-精

10、度)accuracy:测量结果中系统误差和随机误差综合特性.若两者皆小,则正确度高.二、随机误差random error1.随机误差分布规律及特性多次N重复测量,将测得值分组,各组内测得值出现次数频率ni/N为纵坐标,测得值为横坐标,作直方图-连线为实际分布曲线.Nni7.9998.0008.0018.0020.0050.010.030.100.180.0300.200.110.050.010.005x大量实验结果分布曲线基本相似,若无系统误差和粗大误差,则以 代替x,则xxxxx0随机误差的特性单峰性、对称性、有界性、相消性。 当 ,实际分布曲线呈连续光滑曲线,符合正态分布,其解析式如下:N

11、xxeyeyi202)()(212均方根差标准偏差真差随机误差自然对数的底随机误差概率密度0 当 ,y=ymax=1/( ),2度的参数是表征随机误差分散程曲线平坦。曲线陡峭；,maxmaxyy0,xNy2理论上,标准偏差可按下式计算2.随机误差的极限值如果随机误差落在 之间，则其概率令 则 概率值达到99.73%时的极限误差为NN22221tttteyPd21d2),(23lim)(3t3.随机误差的处理理论上,标准偏差可按下式计算NN22221实际上,真值是未知的,无法按上式计算,通常采用残差估算的方法，具体步骤如下：1 求算术平均值2 计算残差3 计算标准偏差4 计算算术平均值的标准偏差：5