测量技术基础1.ppt

1、题目5:基本测量技术，精密测量的基本概念和内容，概述：检测的意义，测量的基本要素，检测的一般步骤测量单位和量值传递：长度单位及其基准，测量块，长度测量仪器和方法的量值传递：测量仪器的分类，测量仪器的技术性能指标，测量方法的分类测量误差：测量误差和表达式，误差的分类，误差的来源和减小其影响的措施，测量不确定度， 为了满足机械产品的功能要求，在可靠性、使用寿命、运动精度等方面的设计正确合理地完成后，必须进行加工装配工艺的制造工艺设计，即必须确定加工方法、加工设备、工艺参数、生产流程和检测手段。 其中，一个特别重要的环节是质量保证措施中的精度检测。“检验”是确定产品是否符合设计要求的过程，即判断产品

2、合格的过程。检测方法可分为两类：定性检测和定量检测。定性检验方法只能得出被检对象合格与否的结论，而不能得到其具体值。由于其检测效率高、检测成本低，在大批量生产中得到广泛应用。定量测试的方法是测量被测对象后，得到实际值并判断其是否合格。测量的基本要素，“测量”是以确定量值为目的的所有运算。测量过程实际上是一个比较过程，即将测量的单位量与标准单位量进行比较并确定其比值的过程。如果测量值为L，测量单位为U，确定的比值为Q，则测量值可表示为L=qu。一个完整的测量过程应该包括四个要素：测量值、测量单位、测量方法(包括测量仪器)和测量精度。在机械精度检测中，被测参数主要与几何精度有关，其基本对象是长度和

3、角度。然而，各种机械部件上的长度和角度的表达形式是多种多样的，并且表达被测对象的性能的特征参数也可能相当复杂。因此，仔细分析被测对象的特征，研究被测对象的含义是非常重要的。如表面粗糙度的各种评价参数、齿轮的各种误差项、尺寸公差与形位公差的独立性和相关性等。计量单位(简称单位)是通过定量表示相同数量的值而约定使用的特定数量。我国规定采用基于国际单位制的“法定计量单位制”。它由一组选定的基本单位和由定义公式和比例因子确定的衍生单位组成。如“米”、“千克”、“秒”、“安”等。是基本单位。机械工程中常用的长度单位是“毫米”、“微米”和“纳米”，常用的角度单位是非国际单位制单位“度”、“分”、“秒”，国

4、际单位制辅助单位是“弧度”和“球形”。在测量过程中，测量单位必须具体化为物质形式，能够体现测量单位和标准量的物质形式有：光波波长、精密量块、线尺、各种圆形分度盘等。测量方法是基于一定的测量原理，测量原理的应用及其在实施测量过程中的实际操作。广义地说，测量方法可以理解为测量原理、测量仪器(测量仪器)和测量条件(环境和操作者)的总和。在测量过程中，应根据被测对象的特点(如材料硬度、外形尺寸、生产批次、制造精度、测量目的等)，制定测量方案，选择测量仪器，明确测量条件。)和被测参数的定义，以便合理地获得可靠的测量结果。测量精度，测量结果和真实值之间的一致性程度。测量结果没有考虑因为测量会受到许多因素的

5、影响，所以过程总是不完美的，也就是说，任何测量都不可能没有误差。对于每个测量值，应给出相应的测量误差范围，以显示其可靠性。测试的一般步骤，确定测试项目，认真审阅测试项目的图纸和相关技术资料，了解测试项目的目的，熟悉各种技术要求，明确测试项目。根据性质、具体要求、结构特点、批量大小、测试设备状况、测试环境和测试人员能力等多种因素，设计出一种低成本、高效率的测试方案，以满足测试精度的要求。选择测试仪器根据规范要求选择合适的测试仪器，设计制造专用测试仪器和辅助工具，并进行必要的误差分析。测试的一般步骤(续)，测试前，准备清洁测试环境并检查其是否符合测试要求，清洁标准装置、被测零件和辅助工具，并调整测

6、试仪器使其处于正常工作状态。收集数据，安装测试零件，根据设计计划收集测量数据，并以标准化的方式进行原始记录。数据处理对检测数据进行计算和处理，以获得检测结果。填写试验结果，填写试验报告及相关原始记录，并根据技术要求做出合格判定。在国际单位制和中国法定计量单位中，长度的基本单位名称是“米”，其单位符号是“米”。“米”的定义始于18世纪末的法国，当时规定“米等于地球子午线穿过巴黎的4000万分之一。”在19世纪，“米”逐渐成为国际公认的长度单位。1889年，第一届国际计量学会议在法国巴黎举行。从国际计量局制造的30米中，选择了一种米尺作为统一的国际长度单位，称为“国际米尺入门”。1983年，第17

7、届国际计量大会更新了米的定义，规定“米”是指在1/299792458的时间间隔内在真空中行进的距离。测量块，使用波长作为长度基准，虽然可以达到足够的精度，但由于对复制条件要求高，在生产中直接用于尺寸测量不方便。因此，有必要根据定义在物理测量标准上再现参考值。物理测量的常用标准包括量块(块规)和直尺。轨距块由铬锰钢等特殊合金钢或其他线膨胀系数小、性能稳定、耐磨、不易变形的材料制成。它的形状是长方体和圆柱体，常用长方体。长方体量块有两个平行的测量面，其余为非测量面。测量表面非常光滑平整，表面粗糙度Ra在0.012米以上。两个测量表面之间的距离为测量块的工作长度(标称长度)。标称长度为5.5毫米的量

8、块标称值印在上部测量表面上；标称长度大于5.5毫米的量块标称长度值印在上测量面左侧较宽的非测量面上。量块作为长度和尺寸标准的物理载体，按照一定的规格将国家长度基准逐步传递给机械产品制造，从而实现数值的统一。作为标准长度的标准定量仪器，它验证了仪器的示值误差。在相对测量中，以量块为标准，量块与被测尺寸的差值用测量仪器进行比较。也可直接用于精密机床的精密测量、精密标记和调整。根据国标GB6093-85，量块按制造精度分为00、0、1、2、3、k六个等级，其中00级精度最高，3级最低，k级为校准级，主要根据量块长度的极限偏差、平面度、测量表面粗糙度、量块研磨性等指标来划分用户根据标称尺寸使用量块。因

9、此，按“等级”使用量块不可避免地会受到量块长度制造偏差的影响，从而将制造误差带入测量结果中。测量块的精度等。)，高精度测量块的制造工艺高且成本高，即使将其制造成高精度测量块，在使用一段时间后，由于磨损，尺寸也会减小，这将降低其原始精度水平。因此，量块在修理或使用一段时间后，应定期送专业部门按标准对其各项精度指标进行验证，以确定其符合哪个“相等”，并在验证证书中给出公称尺寸的修正值。根据标准，量块根据其检定精度分为六个等级，即1、2、3、4、5、6等。其中一级精度最高，六级精度最低，“级”主要根据测量量块中心长度的极限偏差和平面平行度的允许偏差来划分。量块的“等级”和“相等”是从两个不同的角度划

10、分其精度的两种形式：批量制造和单次检定。按“等级”使用时，量块上标注的公称尺寸作为工作尺寸，包括其制造误差。当用作“相等”时，验证后的实际尺寸必须作为工作尺寸，不包括制造误差，但包括验证过程中的测量误差。就同一量块而言，检定过程中的测量误差远小于制造误差。因此，当量块使用为“相等”时，其精度高于“等级”，在保持其原有精度的基础上，可延长其使用寿命。量块的选择，量块是一种定尺寸工具，一个量块只有一种尺寸。为了满足一定范围内的不同要求，可以利用测量面的高精度附着性，将测量块一起研磨并组合使用。根据GB609385，我国成套生产量块17套，每套的块数为91、83、46、12、10、8、6、5等。表3

11、-4列出了83个区块组和91个区块组的大小系列。附着力：测量层表面有一层极薄的油膜，在切向推力的作用下，两个测量块由于分子间的吸引力而被研磨在一起的特性。测量块的组合，为了减少测量块的组合误差，应尽量减少测量块的组合块数，一般不超过4个。选择测量块时，应从所需组合尺寸的最后一个数字开始，并从每个选定的块中减去所需尺寸的至少一个尾数。例如，从一组83个测量块中选择尺寸为36.745毫米的测量块组。选择方法为：36.745所需尺寸1.005第一量块尺寸1.24第二量块尺寸4.5第三量块尺寸30.0第四量块尺寸35.74 34.5量块使用注意事项，量块必须在使用有效期内，否则应及时发送。使用环境良好

12、，可防止各种腐蚀性物质和灰尘损坏测量表面，影响其附着力。区分量块的“等级”和“相等”，注意使用规则。选择的量块应使用航空汽油清洗，并用干净的软布擦干，在量块温度与环境温度相同之前，不得使用。轻拿轻放重物，防止碰撞和掉落。请勿用手直接触摸量块，以免汗液腐蚀量块，手温影响测量精度。使用后，用航空汽油清洗用过的块，干燥，涂上防锈油脂，并存放在干燥的地方。量值传递的长度，量值传递是“由国家计量标准再现的测量值，通过检定(或其他方法)到下一级计量标准(装置)，然后逐步传递到工作的计量器具，以保证被测对象的量值准确一致”。如同因此，在GB/T9000质量管理与质量保证系列标准中，对企业的测量设备(仪器)提

13、出了“可追溯性”的要求，即测量结果必须具有能够与国家或国际测量标准接轨的特点。为了获得这一特性，所使用的计量器具必须经过精度较高的计量标准验证，而计量标准需要经过更高层次的计量标准验证，这些计量标准可以逐步追溯到国家或国际计量标准，从而实现企业价值在国际范围内的合理统一。角度传递、角度基准和长度基准的值本质上是不同的。角度的自然参考是客观存在的，不需要建立，因为对应于整个圆的中心角是一个固定值(2弧度或360)。因此，通过任意分割整个圆而获得的角度的实际大小可以通过将角度彼此进行比较并利用圆周角度的接近度来获得，从而实现角度基准的再现。为了满足检定和测量的需要，仍有必要建立角度测量基准。测量仪

14、器的分类它是一种具有固定形式的仪器，用于复制或提供一个或多个已知值。根据不同的用途，量具可以分为以下几类：单值量具只能反映单值量具。它可用于校准和调整其它测量仪器，或直接与被测仪器作为标准量进行比较。例如测量块、角度测量块等。多值测量工具可以反映一组相同值的测量工具。它还可以校对和调整其他测量仪器或直接与被测仪器进行比较作为标准量。如直尺、90度直尺等。测量仪器的分类(续)，专用测量工具用于测试特定参数。常见的有：检查光滑圆柱孔或轴的光滑极限量规、判断内螺纹或外螺纹合格的螺纹量规、判断复杂形状表面轮廓合格的检验模板、通过模拟装配通过测试装配精度的功能量规等。通用测量工具在中国，通常把结构简单的

15、测量仪器称为通用测量工具。如游标卡尺、外径千分尺和千分表。测量仪器的技术性能指标和测量工具的标称值标在测量工具上，以表明其特性或指导其使用。如量块上标注的尺寸、十字线上标注的尺寸、角度量块上标注的角度等。刻痕间距测量标尺或刻度盘上两条相邻刻痕线中心之间的距离。为了便于阅读，通常将其制成间距为0的等距划线。752.5毫米.在分数值测量仪器的刻度上，由两个相邻的划线表示的数值之间的差值。如果外径千分尺的差动圆柱上相邻两个刻线所代表的值之差为0.01毫米，则测量仪器的分度值为0.01毫米。分度值是测量仪器可以直接读取的最小单位值，它反映了读数精度，从一个方面说明了测量仪器的测量精度。测量仪器的技术性

16、能指标(续)，表示测量仪器所指示的测量值。指示范围是由测量仪器显示或指示的从最低值到最高值的范围。例如，机械比较仪的指示范围为-0.10.1毫米(或0.1毫米)，如图所示。测量范围在允许的不确定度范围内，测量仪器能够测量的测量值的下限值在上限值范围内。例如，外径千分尺的测量范围为025毫米和2550毫米，机械比较仪的测量范围为0180毫米，如图所示。测量力在接触测量过程中，测量仪器的测量头与被测表面之间的接触压力。过大的测量力会导致弹性变形，而过小的测量力会影响接触的稳定性。测量仪器的技术性能指标(续)和测量仪器的技术性能指标(续)，测量仪器的示值与实测真值的差值。示值误差是测量仪器各种误差的综合反映。因此，仪表指示范围内不同工作点的指示误差不同。一般来说，测量仪器的示值误差可以通过具有适当精度的量块或其他测量标准来验证。在相同的条件下，返回误差是当测量值不变且测量仪器的行进方向不同时，两个指示值之差的绝对值。它是由测量仪器