第2章--测量技术基础.ppt

1、第二章，几何参数检测的技术基础，2.1测量，2.2长度和角度测量单位和量传递，2.3测量方法和测量仪器的分类，2.4测量仪器的测量指标，2.5测量误差和数据处理，2.6测量结果的数据处理，2.7测量仪器的选择，2.1测量，2.1.1测量定义：测量是将测量的量与作为测量单位的标准量进行比较，以确定具体测量值的过程。测试：指确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内，并做出合格的判断。(不一定要得到具体的测量值)，2.1测量，2.1.2测量过程的四个要素：(1)测量对象：几何量，包括长度、角度、表面粗糙度、形状和位置误差。(2)测量单位：常用单位为毫米(mm)。它在机械图纸中经常被省略。(3)测量方

2、法：指测量中使用的测量原理、测量仪器和测量条件的总和。(4)测量精度(即准确度):指测量结果与真实值的一致性。2.2长度和角度测量单位和数值传递系统2.2.2测量块2.2.3角度单位和多面体棱镜2.2长度和角度测量单位和数值传递系统2.2.1长度单位和数值传递系统测量单位：米(m)，毫米(mm)米是真空中1/299光在458秒时间间隔内传输路径的长度和幅度：P7图2-1，2.2传输测量单位和长度和角度的幅度，2.2.2定义测量块(1):它是一个(2)特点：线膨胀系数小，不易变形，硬度高，耐磨性好，工作面表面粗糙度值小，可磨性好。(3)量块长度：从量块一个测量面上的任何一点(距离边缘大于0.5毫

3、米)到与量块另一个测量面重叠的平面的垂直距离称为量块长度。中心长度、标称长度(4)等级等。量块：6级等。国家标准GB/T6093-2001: 00、0、1、2、3和K，其中00为最高，3为最低，K为校准水平。以标称长度为工作尺寸，包括量块的制造误差。根据国家计量局标准JG146-2003，它分为1-6等。1的精度最高。以验证尺寸为工作尺寸，消除了量块的制造误差。2.2长度和角度测量单位和值的传输，2.2.2测量块(5)测量块的使用：根据给定的尺寸选择测量块进行研磨。从消除所需大小的最小尾数中逐一选择。(尾数不是0.005，近似值可以再次修改)(1.001-1.009中增加8个块)。选择83组块

4、规编号：4 38组：5例1: 28.765=1.005 1.26 6.50 20例2: 28.764=1.005 1.26.50 20(测量值后修正0.000)1.26 6 6.50 20，2.2长度和角度测量单位及值转移，2.2.3角度单位和多边形棱柱(1)角度单位：弧度或度，分钟和秒。(2)角度基准：多面体棱镜。(3)测角块：三角形：一个工作角四边形：有一对平行边的四个工作角，2.3测量方法和测量仪器的分类，2.3.1测量方法的分类2.3.2测量仪器的分类，2.3.1测量方法的分类，(1)绝对测量和相对(比较)测量绝对测量：相对(比较)测量：(2)直接测量和间接测量直接测量：间接测量：(3

5、)接触测量和非接触测量接触测量：非接触测量。 (4)单次测量和综合测量单次测量：综合测量：(5)静态测量和动态测量静态测量：动态测量：(6)等精度测量和不等精度测量：不等精度测量：2.3.2测量仪器、测量工具的分类：指以固定形式复制数值的测量仪器。 (1)按用途分类的标准计量器具：指在计量过程中反映标准量的计量器具。例如测量块和多面体棱镜。通用测量仪器：是指通用性强的测量仪器(2)根据结构和工作原理，机械式：(游标规、微动螺旋规)光学式：自准直仪、光学比较仪电动式：电感测微器气动式：浮标气动式：光电式：光电显微镜。测量装置：通常指测量工具和辅助设备的组合。2.4测量仪器的测量指标，(1)分度距

6、离：指测量仪器刻度或刻度盘上两条相邻划线中心之间的距离。(2)分度值(分辨率):指测量仪器刻度或刻度盘上相邻两个刻度之间的测量值。(3)指示范围：指测量仪器显示或指示的从最小值到最大值的范围。(4)测量范围：指可以用测量仪器测量的零件从最小值到最大值的范围。(5)灵敏度：指测量仪器对测量变化的响应能力。(放大率)，2.4测量仪器的测量指标，(6)测量力：指测量仪器探头与被测表面之间的接触力。(应为常数)(7)指示误差：指测量仪器上的指示与测量的真值之间的代数差。(8)示值变化：指在测量条件不变的情况下，被测仪器进行多次测量时，测量仪器示值的最大变化。(9)返回误差(滞后误差):指在相同条件下，

7、在两个方向上测量同一被测对象时，测量仪器指示值的最大变化。(10)测量不确定度：指由于测量误差的存在而被测量的不确定度。(综合指标，包括指示误差和返回误差等。2.5测量误差和数据处理，2.5.1测量误差和测量精度，2.5.2测量误差的来源和减小测量误差的措施，2.5.3测量误差的分类和处理，2.5.1测量误差和测量精度，(1)测量误差的含义和表达式，测量误差是测量结果x与测量真值x0之差。即：=x0，则：x=x0 |(由于测量误差的存在，无法准确获得真实值。在实践中，真实值通常被一致的真实值或无系统误差的重复测量的平均值代替)。绝对误差：测量结果和测量真实值之间的差值。相对误差：绝对误差的绝对

8、值与测量的真值之比。即：=|/x0100%|/x100% (2)测量精度(精度)=精度精度精度：在相同条件下多个测量值的分布浓度。准确度(由随机误差引起):测量值与真实值一致的程度。(接近真实值的程度是由系统误差引起的)，2.5.2测量误差的来源和减少测量误差的措施主要来自以下几个方面：(1)测量仪器误差：由测量仪器的设计、制造和使用引起的各种误差。设计：采用近似机构简化结构，产生误差；原则：违反阿贝原则，导致阿贝误差；制造、装配和使用：变形、磨损等。(2)测量方法误差：测量方法不完善引起的误差称为测量方法误差。原因：加工和测量标准不统一，工件安装和定位不准确，计算公式不准确，测量方法选择不当

9、，测量力的影响等因素。(3)环境条件引起的测量误差：温度、湿度、气压、振动、灰尘等。其中，温度影响最大。解决方法：在标准温度和恒温条件下，或校正测量结果。(4)测量误差：由疲劳、注意力不集中、技术不熟练、思想感情、辨别能力等主观因素引起的误差。2.5.3测量误差的分类和处理。1.分类根据其性质分为随机误差、系统误差和粗差。2.等精度测量的数据处理，(1)随机误差，随机误差的特征：对称性、单峰性、补偿性和有界性。定义：当它单独出现时，误差的符号和大小没有一定的规律性=x x0在实际测量中，由于无法准确获得真值，引入了两个概念：算术平均值和残差。算术平均值测量数据的平均值。而不是真正的价值。剩余V

10、i的测量值和算术平均值之间的差值。替换测量误差。因此，(贝塞尔公式)，(1)随机误差，随机误差的极限值：当t=/=t=1时，y=68.26%；t=2时，y=95.44%；当t=3时，y=99.73%。因此，如果多次测量lim=3，则获得许多正态分布曲线，并且标准偏差I也处于高精度的正态分布中。单次测量的标准偏差和标准偏差之间的关系如下：增加重复测量的次数可以提高测量精度。在实际测量中，n=3-5，很少超过20。(2)系统误差，定义：当在相同的测量条件下重复测量某个被测对象时，误差的大小和符号不会按照一定的规律变化或改变，所以测量误差称为系统误差。系统误差影响测量精度。分类：确定的系统误差：已经

11、或能够准确获得数值大小、符号或变化规则的系统误差。未确定的系统误差：误差的大小和方向无法准确获得，或者不必花费太多精力去掌握其规律，只能估计其极限范围内的系统误差。固定的系统误差可以通过增加校正值来校正，而不确定的系统误差不能通过增加校正值来消除。系统纠错方法：原理正确；添加校正值；两次读数。(3)由于测量人员的疏忽或测量环境条件的突然变化造成的重大误差。总误差远远超过随机误差和系统误差，必须消除。拒绝标准：3个标准，即(x03)以外的数据有严重错误，必须拒绝。2.等精度测量的数据处理，减少或消除定值的系统误差，形成测量值栏；(1)计算被测柱的算术平均值；(2)计算测量柱的剩余误差；(3)判断

12、变量值的系统误差；(4)计算任何测量值的标准偏差；(5)判断是否有重大误差，如有，应予以消除，并重新组织测量栏，重复上述计算，直至消除完毕；(6)计算测量柱算术平均值的标准偏差和极限误差；(7)确定测量结果。例2-1: p21，例2-1 (P21)，等精度测量某一轴直径10次，测量值如下表所示。假设固定值的系统误差已被消除，因此尝试获得测量结果。解决方法：(1)计算被测柱的算术平均值：29.997毫米。(2)计算被测柱的残差：如表(3)所示，判断变系统误差：残差不规则，无变系统误差。(4)计算标准偏差：=1.63米；lim=3=4.90m；(5)判断是否有粗差：残差都在3以内，所以没有粗差；(

13、6)计算测量柱算术平均值的标准偏差和极限误差；=0.52米；lim=3=1.56m(7)测定测量结果Q=29.9970.00156毫米，2.6测量结果的数据处理，X=x1lim=x13 lim可从仪器说明书或通过测量获得。2.6.1直接测量结果的数据处理与“等精度测量数据处理”相同。2.6.2间接测量结果的数据处理1)固定值系统误差的合成：误差传递函数由总微分得到，y的误差由测量x的误差得到。2)待定系统误差和随机误差的合成：寻找随机误差：根据概率论，得到间接测量值和直接测量值之间的误差函数关系。y的误差通过测量x的误差获得。测量结果=测量值-系统误差随机误差，2.7测量仪器的选择，1)选择的基本原则：根据被测工件的位置、形状和尺寸进行选择，满足测量范围的要求。根据被测工