《测量的基本概念》PPT课件

（"）。180º=π(rad),1μrad=10-6rad,1º=0.174533rad。 度、分、秒的关系采用60等分制，即1º=60'，1'=60"。
长度基准及换算
基准的建立
为了保证工业生产中长度测量的准确度，首先要建立统一、可靠的长度基准 。
常见的长度基准：
米（m）、毫米（mm）、微米(μm)、纳米（nm）
• 分 辨 输率满出：量最表程大示输不传出重感平复器均误的值分差辨 质y量FmS 。*100%
• 平均分辨率：
• • 最大分辨率：
R
1 满量程内输出的阶梯个数
1 n
*100%
R (x)max *100 % xmax xmin
与测量有关的基础知识
参考书《公差配合与技术测量》
1. 测量概述
• 1.1测量的意义 – 日常生活中处处离不开测量
单项测量便于工艺分析，但综合测量效率比单项测量高，综合 测量反应结果比较符合工件的实际工作情况
1.3测量方法的分类
1.3.5 根据测量对机械制造工艺过程所起的作用不同
在线测量：在零件加工过程中进行的测量。测量结 果可以直接用来控制零件的加工过程，控制废品的发 生。
离线测量：在零件加工后进行的测量，这种测量仅 能发现和剔出废品。
• 测量目的：从被测对象取得一个定量的认识； – ②测量过程: 通过实验去认识对象的过程 – ③测量方法：比较；A.直接比较 B.间接比较；C.需要测量仪器； – ④测量标准：同类已知单位。 – ⑤测量结果：最终能表示给测量主体（人）
被测物体的重量从度盘上读数，因为，弹簧秤度盘 上的刻度是事先与标准量进行比较的结果。
1.3 测量方法的分类
1.3.4 根据同时测量参数的多少分类 ：
单项测量：当零件形状复杂，包括多个几何参数，而测量
时却是逐个参数进行测量。（如测量螺纹，分别测螺纹的中 径、半角、螺距 ）
综合测量：测量零件两个或两个以上相关参数的综合效应
或综合指标。 （如用螺纹环规综合测量螺纹各参数综合效应， 判断螺纹是否合格、用齿轮动态整体误差测量仪器测量齿轮）
测试系统框图
y(t) 输出
3. 电子测量的特点
（1）测量频率范围宽。被测信号的频率范围除测量直流外，测量交流信号的 频率范围低至10-6Hz以下，高至THz（1THz=1012Hz）
（2）量程范围宽。如数字万用表对电压测量由纳伏（nV）级至千伏（kV）级 电压，量程达12个数量级
（3）测量准确度高。例如，用电子测量方法对频率和时间进行测量时，由于 采用原子频标和原子秒作为基准，可以使测量准确度达到10-13～10-14的数 量级。
1.3测量方法的分类
1.3.6 根据被测量或敏感元件（测量头）在测量中相 对状态的不同分类
静态测量：测量时，被测表面与测量头处于相对静 止状态 。（用千分尺测量零件的直径）
动态测量：测量时，被测表面与测量头之间有相对 运动，它能反应被测参数的变化过程。（用激光丝杠 动态检查仪测量丝杠等）
1.4、测量器具的分类
• 极限量规：是一种没有刻度的，用以检验零件尺寸或形状、 相互位置的专用检验工具。它只能判断零件是否合格，而不能 得出具体尺寸。
• 检验夹具：也是一种专用的检验工具，当配合各种比较仪时， 用来检验更多和更复杂的参数。
• 通用量具和量仪 ：有刻度，能量出具体数值。它有下列几种：
• 通用测量器具： • 1、游标量具：游标卡尺、游标高度尺及游标量角器等； • 2、微动螺旋量具：内外径千分尺、深度千分尺等； • 3、机械量仪：杠杆---齿轮比较仪、扭簧比较仪等； • 4、光学量仪：比较仪、侧长仪、投影仪、干涉仪等； • 5、气动量仪：压力表式气动量仪、浮标式气动量仪等； • 6、电动量仪：电感式比较仪、电动轮廓仪等。
– ①电能量的测量 包括各种频率及波形下的电压、电流、功率、电场强度等 的测量。
– ②电路参数的测量 包括电阻、电感、电容、阻抗、品质因数、电子器件参 数等的测量。
– ③电信号特征的测量 包括信号、频率、周期、时间、相位、调幅度、调频 指数、失真度、噪音以及数字信号的逻辑状态等的测量。
– ④电子设备性能的测量 包括放大倍数、衰减、灵敏度、频率特性、通频带、 噪声系数的测量。
• 4、独立线性度
max| max
ef
2 yFS
*100%
• 迟滞：在正向（被测量增大）和反向（被测量减小）时，输 出曲线不重合的程度。
• e重t 复正性向：和在反满被向量测输程量出输按量出同之平一间均的 方值最 向大作偏多差次全y量FmS程*1实00验%时，所得到 得输出特性曲线的不一致程度。
国际单位制 机械制造
精密测量 超精密测量
换算关系为：1m=100cm 1 cm=10mm 1m=1000mm 1mm=1000μm 1μm=1000 nm
机械制造业技术测量的基本任务： • （1）建立统一的计量单位，并复制成为标准形式，确保量值传递； • （2）拟定合理的测量方法，并采用相应的测量器具使其实现； • （3）对测量方法的精度进行分析和估计，正确处理测量所得的数据。 测量条件是指测量时零件和测量器具所处的环境，如温度、湿度、振动和灰尘等。
测量条件：测量时标准温度为20ºC。一般计量室的 温度是控制在20±(2~0.5)ºC,精密计量室的温度控 制在20±(0.05~0.03)ºC,同时还要尽可能使被测零 件与计量器具在相同温度下进行测量，计量室的相 对湿度应以50%~60%为适宜，还应远离振动源，清洁 度要高等。
• 2.广义测量的定义
（2）间接测量——被测几何量无法直接测量时，首先测出与被测几何量有关 的其他几何量，然后，通过一定的数学关系式进行计算来求得被测几何量 的尺寸值 。
（电功率的测量P=IU、高温1800ºC或者2000ºC测量：传感器或者测量工具有 困难，温度对应辐射能，辐射能的大小可以反映温度，通过用仪器仪表测 量辐射能的大小来获得温度大小，辐射能的大小与温度有确定的关系，有 确定的函数关系，以此得到温度值）
测量结果＝测量数值.测量单位，即： x {x} x0
• L=qu ； L-----被测长度；
•
u-----长度单位；
•
q-----比值
• 例如：某一被测量长度L，与毫米作单位的（u）进行比较，得到的比值q值为 10.5，则被测长度L=10.5mm.
• 测量的内涵 – ①测量对象：被测客体中的相应的量值信息；(零件的几何量(长度、角 度、表面形状和位置误差、表面粗糙度以及形位误差) )
（4）测量速度快。因为电子测量是通过电子运动和电磁波传播进行工作 （5）易于实现遥测 （6）易于实现测量过程的自动化和测量仪器智能化
1.3测量方法的分类概述
1.3.1 按是否直接量出所需要的量值：
直接测量与间接测量
（1）直接测量——测量时，直接量出被测参数的量值或其相对于基本尺寸的 实际偏差数值。(长度、质量、用万用表测电流、电阻等)
2、主要是研究对零件的几何量进行测量和检验的一门
技术
长度、角度、几何形状、
相互位置以及表面粗糙
3、测量技术是实现互换性的保证 度等
• 互换性：要实行专业化生产必须采用互换性原则，所谓互换性原则，就是机器的 零、部件按图样规定的精度要求制造，在装配时不需辅助加工或修配，就能装成 机器，并完全符合规定的使用性能指标要求。
• 测量：是把被测的量L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。
• 即： L=qu
• 式中：L-----被测长度；
•
u-----长度单位；
•
q-----比值
• 1.狭义测量的定义 – 测量是为了确定被测对象的量值而进行的实验过程。 – 在测量过程中，人们借助专门的设备，把被测对象直接或间接地与 同类已知单位进行比较，取得用数值和单位共同表示的测量结果。
2.电子测量的内容
– 从广义上说，电子测量是泛指以电子科学技术 为手段而进行的测量，即以电子科技理论为依 据，以电子测量仪器和设备为工具，对电量和 非电量进行的测量。
– 从狭义上讲，电子测量则是利用电子技术对电 子学中有关的电量所进行的测量。
• 电子测量的内容是：
（1）按具体的测量对象来分类，包括下列电参数的测量
(特点：对零、精度高）（用量块调整比较仪，测 量零件的直径）
1.3 测量方法的分类
1.3.3 根据零件的被测表面是否与测量器具的测量头 有机械接触分类
接触测量：测量器具的测量头与零件被测表面以机 械测量力接触。（游标卡尺、千分尺）
不接触测量：测量器具的测量头与被测表面不接触， 不存在机械测量力。 （如光切显微镜测量表面粗糙 度、光学投影仪测齿形等）
(a) 天平直接比较
（b）弹簧称间接比较 图1－1 测量的比较原理
被测物体的重量等于标 准砝码的重量
单位
名称 符号
与米的 比值
• 米制中米以下的单位名称及符号
米 分米 厘米 毫米
微米
m dm cm mm um
1
10-1 10-2 10-3 10-6
角度计量单位为弧度、微弧度和度（º）、分（'）、秒
– 广义地讲，测量不仅对被测的物理量进行定量的测量，而且还包括对更广 泛的被测对象进行定性、定位的测量。
– 例如故障诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、地震源测定、卫星定位 等。
– 而测量结果也不仅仅是由量值和单位来表征的一维信息，还可以用二维或 多维的图形、图像来显示被测对象的属性特征、空间分布、拓朴结构等。
– ⑤特性曲线的测量 包括幅频特性曲线、晶体管特性曲线等的测量和显示。
• （2）按基本的测量对象来看，电子测量是对电信号和电系统的测量： • ①电子测量的基本对象是未知的信号与系统 • ②电子测量的基本工具是已知的信号与系统 • ③电子测量的基本工作机理是信号与系统的相互作用