第二章 测量技术基础.ppt

1、1.概述 2.测量器具和方法 3.测量误差及数据处理 4.测量器具的选择,第二章 测量技术基础,第一节 概述,一、技术测量的概念 二、尺寸的传递 三、量块的基本知识,一、测量技术的概念,测量就是将被测量与具有计量单位的标准量进行比较，从而确定被测量的量值的操作过程。 即: L=qE 式中：L被测量；E标准量。 q被测量与标准量的比值； 被测量的基本对象是长度和角度,一、测量技术的概念,计量单位:如长度的基本单位, 米(m),毫米(mm),长度的基本单位(米)的定义:,米:光在真空中1/299792458 秒所经过的路程的长度, 光的行程作为长度的基本单位虽然准确可靠,但不能直接应用于实际生产中

2、的尺寸测量. 必须建立从长度基准到各种测量器具直至工件的量值的传递系统,二、尺寸的传递,波长长度基准的复现: 使用波长作为长度基准，虽然可以达到足够的精确度，但因对复现的条件有很高的要求(1/299792458s )，不便在生产中直接用于尺寸的测量。因此，需要将波长基准的量值,复现在实物载体,用实物载体测量被测对象. 实物载体: 实物计量标准器,二、尺寸的传递,常见的实物计量标准器: 量块和刻线量具 从光波长度基准到实际测量之间的尺寸传递分两个途径: 1）刻线量具传递 2) 标准量块传递,其中尤以量块传递的应用更广,1.量块的作用 作为长度尺寸标准的实物载体，将长度基准传递到机械产品制造环节，

3、实现量值统一，还可以 检定和标定量仪的示值误差 用来调整量具的零位 用于精密测量、精密机床的调整,三、量块的基本知识,2.量块的构成,量块通常做成矩形截面的方块,两个平行的测量面和四个非测量面,2.量块的构成,测量面极为光滑、平整，其表面粗糙度Ra值达0.012m以上，两测量面之间的距离即为量块的工作长度, 量块上的数字是它的名义尺寸 材料:铬锰钢等特殊合金钢或线膨胀系数小、性质稳定、耐磨以及不易变形的其它材料制成,3量块的精度,1）制造精度 根据国家标准GB/T6093-2001分五个级 00级 精度最高 0级 1级 2级 3级 精度最低 K级 校准级，它具有00级相当的精度 随着量块的使用

4、,由于磨损等原因使量块的实际尺寸发生变化,需要定期的鉴定出全套量块的实际尺寸,再按鉴定出的量块的实际尺寸使用量块,3量块的精度,2）检定精度 分为六个等 1等 精度最高 2等 3等 4等 5等 6等 精度最低,4量块的选用,量块都是成套生产的 根据国标规定，一套量块有91块、83块、46块和38块等几种规格 在选用量块组合时，所选量块块数愈多，则累积误差愈大，一般情况下不超过45块。在选择量块时，根据所需尺寸的最后一位数选择第一块量块;根据倒数第二位数选择第二块量块,91块的量块组成,例题：量块组合尺寸 48.935mm,一、测量器具的分类,二、测量器具的基本度量指标,第二节 测量器具和测量方

5、法,三、测量方法的分类,按工作原理、结构特点,用途分为: 1标准测量器具,如量块,直角尺 2通用测量器具,如外径千分尺,一、测量器具的分类,3专用测量器具: 如: 检验光滑圆柱孔的光滑极限量规,通规通过,止规不通过,工件合格,度量指标是选择和使用测量器具、研究和判断测量方法正确性的依据,是表征测量器具的性能和功能的指标。,二. 测量器具的基本度量指标,二. 测量器具的基本度量指标,1. 刻线间距c, 2. 刻度值i 3示值范围 4测量范围, 5灵敏度s, 6放大比K 7示值误差, 8. 测量力 9回程误差, 10.重复精度 11. 修正值,1. 刻线间距c: 测量器具刻度盘上两相邻刻线中心间的

6、距离 2. 刻度值i: 测量器具的刻度盘相邻两刻线所代表的量值之差 3. 示值范围: 由测量器具所显示的最低值到最高值的范围 4.测量范围: 测量器具所能测量的被测量值的最小值到最大值的范围 5.灵敏度s: 反映被测几何量微小变化的能力。 例如:被测参数的变化量为L，引起测量 器具示值变化量为x，则灵敏度 S=x/L,三、测量方法的分类,1.按测量结果分类 绝对测量：从测量器具上直接得到被测参数的整个量值 相对测量：从测量器具上直接得到的数值是被测量相对于标准量的偏差值,先用量块X0调整零位,实测后获得的示值 就是轴径相对于量块的偏差值, X=X0+,下午3时22分36秒,2按工件被测表面与测

7、量器具测头 是否有机械接触分类: 接触测量：测头与工件被测表面直接接触，并有机械测量力存在 非接触测量：测头与工件被测表面不接触，没有机械测量力,3按测量在工艺中的作用: 主动测量：零件在加工过程中进行测量 被动测量：零件加工后进行的测量,4按零件上被测参数多少: 单项测量：单个地彼此没有联 系地测量零件的单项参数 综合测量：同时测量零件上几个有关的参数，从而综合判断零件的合格性,5按被测工件测量时所处状态: 动态测量：测量时零件被测表面与测量器具的测头有相对运动。 静态测量：测量时零件被测表面与测量器具测头是相对静止的。,第三节 测量误差及数据处理,一、测量误差的基本概念,二、测量误差产生的

8、原因,三、测量误差的分类,四、测量精度,五、随机误差的特征及评定,六、测量误差的处理,七、直接测量的数据处理,真值L：被检测的量本身所具有的真 实大小，被称为真值L，量的真值一般真值是不知道的 测量误差：被测量测得值 与真值L的差称为测量误差， 由于测量误差，因而所测得值不可能是真值。,一、测量误差的基本概念,下午3时22分36秒,虽然在实际测量中，真值L不能得到，但是可以分析或估算测量误差的范围，也就是真值L落在测量值 附近的最小范围，真值 测量误差 也叫绝对误差， ， 偏离L愈小，测量精度愈高,下午3时22分36秒,对同一尺寸测量，我们可以通过绝对误差的大小来判断测量精度的高低。 对不同尺

9、寸测量，常用相对误差来判断,二、测量误差()产生的原因,1测量器具误差,2.基准件误差, 3.测量方法误差 4.调整误差, 5.环境误差 6.测量力误差, 7.人为误差 测量时应找出主要影响因素，设法消除或减小其对测量结果的影响,三、测量误差的分类,根据测量误差的性质和特点，可分为： 1.系统误差 在相同测量条件下，多次测量同一量值时，误差的大小和方向均不变或当条件改变时，其值按一定规律变化的误差 变值系统误差：如温度均匀变化引起的测量误差。 常值系统误差：如基准件的误差、仪器的原理误差和制造误差等。,三、测量误差的分类,2随机误差： 在相同的测量条件下，多次测量同一量值时，绝对值大小和符号均

10、以不可预知的方式变化着的误差，称为随机误差。即单次测量之间无确定的规律。,3粗大误差 在测量过程中，明显歪曲测量结果的误差或大大超出在规定条件下预期的误差称为粗大误差。粗大误差主要是由于测量操作方法不正确和测量人员的主观因素造成的。,四、测量精度,测量精度是与测量误差相对的概念。测量精度 ，测量误差 。由于误差分系统和随机误差，所以对二者的综合影响提出相应的概念。 1精密度：评定随机误差的精度指标 2正确度：评定系统误差的精度指标 3准确度：随机与系统误差影响程度,下午3时22分36秒,四、测量精度 -以射击为例,准确度高则精密度和正确度都高,五、随机误差的特征及评定,1）特性-正态分布,Y:

11、随机误差的概率密度,2）随机误差的评定指标： 算术平均值：,标准偏差：,用算术平均值表示测量结果虽可靠,但不能反映侧得值的精度. 标准偏差越小,曲线越陡,测量的精密度就越高,下午3时22分36秒,六、测量误差的处理,由于测量误差的存在，测量结果不可能绝对精确地等于真值，因此,应根据要求对测量结果进行处理和评定。 1系统误差处理 系统误差消除:根除法修正法抵消法 2随机误差的处理 随机误差不可能被消除，但可通过对测量列的数据处理，评定其对测量结果的影响,2随机误差的处理,1）计算测量列算术平均值 2）计算任一测得值的标准偏差的估计值； 3）计算测量列算术平均值的标准偏差的估计值； 4）确定测量结果,七、直接测量的数据处理,直接测量的综合数据处理步骤: 1）判断测量列中是否存在系统误差，尚若存在,则应设法加以消除或减少 2）计算测量列的算术平均值、残余误差和标准偏差的估计值 3）判断粗大误差,并剔除 4）计算测量列算术平均值的标准偏差估计值和测量极限偏差 5）确定测量结果,第四节 测量器具的选择