第三章测量技术基础讲课文档

3．专用计量器具 专门用来测量某种特定参数的计量器
和 具。如圆度仪、渐开线检查仪、丝杆检查
测 仪、极限量规等。
量
方
4．检验夹具
法
用量具、量仪和定位元件等组合成
计 的一种专用的检验工具。当配合各种比
量 器
较仪时，能用来检验更多和更复杂的参
具 的
数。
分
类
第二十八页，共102页。
计 量 器 具 和 测 量 方 法
2．量块的构成
术
量块用铬锰钢等特殊合金钢或线膨胀系数小、性质稳定
测 、耐磨以及不易变形的其它材料制成。
量
量块的形状有长方体和圆柱体两种。常用的是长方体。
的
测量面极为光滑、平整，其表面粗糙度为Ra＝0.008
概 ～0.012μm。
念
两测量面间的距离即为量块的工作长度，称为标称
长度(公称尺寸)。
量
标称长度到5.5mm的量块，其标称长度值刻印在上测量
称为尾数递推法。
例如，从83块一套的量块中选取尺寸为
67.385mm的量块组，选取方法为：
67.385
所需尺寸
-1.005
第一块量块尺寸
66.380
-1.38
第二块量块尺寸
65.000ຫໍສະໝຸດ -5.0第三块量块尺寸60.0
第四块量块尺寸
第三章
第二节 计量器具和测量方法
测 量 技 术 基 础
第二十一页，共102页。
具 和
如外径干分尺、内径千分尺、深度千分
测 尺等。
量 方
(4) 机械式量仪 用机械方法来实现被
法 测量的变换和放大，以实现几何量测量的量
计 仪。
量
器
如百分表、杠杆百分表、杠杆齿轮比较
具
的 仪、扭簧比较仪等。
分
类
第二十五页，共102页。
(5) 光学式量仪 用光学原理来实现
计 量
被测量的变换和放大，以实现几何量测量
所以量块按“等”使用时其精度要比按 “级”使用要高。
技
4．量块的选用
术
量块是定尺寸量具，一个量块只有一
测 量 的
个尺寸。为了满足一定尺寸范围的不同要 求，量块可以利用粘合性组合使用。
概
根据国标 GB6093-2001规定，我国成
念 套生产的量块共有17种套别，每套的块数
量 为 91、83、46、38、12、10、8、6、5等
技 术 测 量 的 概 念
测 量 的 基 本 概 念
第六页，共102页。
若被测量为L，计量单位为u。经比较而得
到的被测量值为
L＝qu
称为基本的测量公式。
例如，某一被测长度L，与毫米(mm)作单位 的u进行比较，得到的比值q为20，则被测量长度
L＝20mm。
技 术 测 量 的 概 念
测 量 的 基 本 概 念
度最低。
技 术 测 量 的 概 念
量 块 的 基 本 知 识
第十七页，共102页。
等主要是根据量块中心长度测量的 极限偏差和平面平行性允许偏差来划分 的。
量块的平面平行性允许偏差，是指量 块上任一点的量块长度与量块中心长度所 容许的最大误差。
各等量块中心长度测量的极限偏差和 平面平行性允许偏差，如表5-2所示。
随着工业技术的进步，对测量技术的精度要求
测 越来越高。
量
1900年长度测量的精度达到0.01mm；1970年
技 长度测量的精度要求已达到0.01μm。
术 基 础
目前，采用纳米级测量方法——扫描隧道显
微镜(STM)，长度测量的精度可达0.050nm。
第三页，共102页。
第三章
测 第一节 技术测量的概念
技 术 测 量 的 概 念
测 量 的 基 本 概 念
第九页，共102页。
3.测量方法：是指进行测量时所采用
的测量原理、计量器具和测量条件的总和 。
根据被测对象的特点，如精度、大小 、轻重、材质、数量等来确定所用的计量 器具，分析研究被测参数的特点和它与其 它参数的关系，确定最合适的测量方法以 及测量的主客观条件。
量
(1) 固定刻线量具 具有一定划线，在一定
方 范围内能直接读出被测量数值的量具。
法
如钢直尺、卷尺等。
计
(2) 游标量具 直接移动测头实现几何量
量 器
测量的量具。
具
这类量具有游标卡尺、深度游标卡尺、游
的 分
标高度卡尺以及游标量角器等。
类
第二十四页，共102页。
计 量 器
(3) 微动螺旋副式量仪 用螺旋方式 移动测头来实现几何量测量的量仪。
1．所测得的量是否为欲测之量
(1) 直接测量 直接从计量器具的读数装 置上得到欲测之量的数值或对标准值的偏差。
例如用游标卡尺、千分尺测量外圆直径，用 比较仪测量欲测尺寸。
(2) 间接测量 测量有关量，并通过一定的
函数关系式，求得欲测之量的数值。
例如用“弦高法”测量圆柱体直径，由弦长 S与弦高H的测量结果，可求得直径D的数值。
技 术 测 量 的 概 念
量 块 的 基 本 知 识
第十八页，共102页。
量块按“级”使用时，是以标记在量 块上的标称尺寸作为工作尺寸，该尺寸包 含了量块实际制造误差。
按“等”使用时，则是以量块检定后给
出的实测中心长度作为工作尺寸，该尺寸包 含了量块检定时的测量误差。
一般来说，检定时的测量误差要比制造 误差小得多。
量 长度变动量允许值、测量面的平面度、量块测
块 的
量面的粗糙度及量块的研合性等指标来划分的
基。
本
知
识
第十三页，共102页。
技 术 测 量 的 概 念
量 块 的 基 本 知 识
第十四页，共102页。
量块长度是指量块上测量面上任一点到与 此量块下测量面相研合的辅助体(如平晶)表面 之间的垂直距离。
量块的中心长度是指量块测量面上中心点的
测 量 方 法 的 分 类
第二十九页，共102页。
二、测量方法的分类
广义的测量方法，是指进行测量 时所用的，按类别叙述的一组操作 逻辑次序。
但是在实际工作中，往往单纯从 获得测量结果的方式来理解测量方法 ，它可按不同特征分6类。
计 量 器 具 和 测 量 方 法
测 量 方 法 的 分 类
第三十页，共102页。
D＝S2／(4H)＋H
计 2．测量结果的读数值不同
量 器
(1) 绝对测量 测量时从量器具上直接得
具 到被测参数的整个量值。
和
例如用游标卡尺测量小工件尺寸。
测
量
(2) 相对测量 在计量器具的读数装置上读
方 得的是被测之量对于标准量的偏差值。
法
例如在立式光学比较仪上测量活塞销直径
测 X。先用量块(标准量)X0调整零位，实测后获得
量 方
的示值⊿X就是直径相对于量块(标准量)的偏差
法 的
值，实际直径X＝X0 +⊿X 。
分
类
第三十一页，共102页。
计
量 器 3．被测工件表面与计量器具测头是否有机械
具 接触
和
测
(1) 接触测量 计量器具测头与工件被测表
量 面直接接触，并有机械作用的测量力。
方 法
例如用千分尺、游标卡尺测量工件。
为了保证接触的可靠性，测量力是必要的，
块 的
。
基 本
表5-3列出了83块的量块尺寸。
知
识
第十九页，共102页。
技 术 测 量 的 概 念
量 块 的 基 本 知 识
第二十页，共102页。
使用量块时，为了减少量块的组合误差，应
尽量减少量块的组合块数，一般不超过四块。
选用量块时，应从所需组合尺寸的最后一位数
开始，每选一块至少应减去所需尺寸的一位尾数，
量块长度。
技 术 测 量 的 概 念
量 块 的 基 本 知 识
第十五页，共102页。
量块长度的极限偏差是指量块中
心长度与标称长度之间允许的最大误 差。
量块长度变动量是指量块的最 大量块长度与最小量块长度之差。
各级量块长度的极限偏差和量块
长度变动量允许值，如表 5-1所示。
技 术 测 量 的 概 念
计 量器具，或作为标准量与被测工件进行比
量 器
较。单值量具，如量块、角度量块；多值
具 的
量具，如基准米尺、线纹尺、90°角尺。
分
类
第二十三页，共102页。
计 量
2．通用计量器具
器
通用计量器具通用性强，可测量某一范围内
具 的任一尺寸(或其它几何量)，能获得具体读数值
和 。按其结构又可分为以下几种：
测
测 但它可能使计量器具或工件产生变形，从而造成
量
方 测量误差。
法 的 分 类
第三十二页，共102页。
计 量 器 具 和 测 量 方 法
测 量 方 法 的 分 类
第三十三页，共102页。
(2) 非接触测量 计量器具的敏感元件与被
测工件表面不直接接触，没有机械作用的测量力 。可利用光、气、电、磁等物理量关系使测量装 置的敏感元件与被测工件表面联系。
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二、量块的基本知识
1．量块的作用
量块又称块规，是常用的单值量具，用 途很广，除了作为长度基准的传递媒介外，
还可有以下的作用： 1)生产中被用来检定和校准测量工具或量
仪；
2)相对测量时用来调整量具或量仪的零位 ；
3)有时量块还可以直接用于精密测量、精 密划线和精密机床的调整。
技
器 具
量仪。
和
如电感式量仪、电容式量仪、电接触式量
测 量
仪、电动轮廓仪等。
方
法
(8) 光电式量仪 利用光学方法放大
或瞄准，通过光电元件再转换为电量进行
计
量 检测，以实现几何量测量的量仪。
器
具 的
如光电显微镜、光栅测长机、光纤传感器
分 类
、激光准直仪、激光干涉仪等。
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计
量 器 具
器 的量仪。
具 和
如光学计、测长仪、投影仪、干涉仪
测 等。
量
方
(6) 气动式量仪 以压缩气体为介质
法 ，将被测量转换为气动系统状态(流量或压
计 力)的变化，以实现几何量测量的量仪。
量
器
如水柱式气动量仪、浮标式气动量仪等
具 的
。
分
类
第二十六页，共102页。
计
(7) 电动式量仪 将被测量变换为电量
量 ，然后通过对电量的测量来实现几何量测量的
第三章测量技术基础
第一页，共102页。
第三章
第一节 技术测量的概念 第二节 计量器具和测量方法
测 量 技 第三节 测量误差及数据处理 术 基
础 第四节 光滑工件尺寸的检验
第二页，共102页。
第三章
在工业生产中，测量技术是进行质量管理 的重要手段，是保证产品质量不可缺少的重要 环节，是贯彻质量标准的技术保证。
块 的
面上；标称长度大于5.5mm的量块，其标称长度值刻印在
基 上测量面的左侧平面上。
本
知
识
第十二页，共102页。
技 术
3．量块的精度
测
按国际GB/T 6093-2001的规定，量块按
量 制造精度分为 5级，即K、0、1、2、3级。
的 其中K级精度最高，3级精度最低，K级为校
概 准级。
念
级主要是根据量块长度极限偏差、量块
技 术 测 量 的 概 念
测 量 的 基 本 概 念
第十页，共102页。
4.测量误差：是指测量结果与被测量的 真值的差。
由于任何测量过程总不可避免地会出 现或大或小的测量误差，误差大说明测量 结果离真值远、精度低。
对于每一测量过程的测量结果都应给出 一定的测量误差。
技 术 测 量 的 概 念
量 块 的 基 本 知 识
测 量 的 基 本 概 念
第八页，共102页。
2.计量单位：我国计量单位一律采用《中 华人民共和国法定计量单位》。
在几何量测量中，长度单位是米(m)， 其它常用单位有毫米(1mm＝10-3m)、微米 (1μm＝10-3mm) 和纳米(1nm＝10-3μm)；角度 单位是弧度(rad)，其它常用单位还有度(°) 、分(′)和秒(″)。
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测量过程包括测量对象、计量单位、 测量方法及测量精度等四个要素。
1.测量对象：在技术测量中指几何量， 包括长度、角度、表面粗糙度及形位公差等 。
由于几何量的特点是种类繁多、形状 又各式各样，因此对于它们的特性、被测 参数的定义以及标准等都必须加以研究和
熟悉，以便进行测量。
技 术 测 量 的 概 念
量 技 术 基 础
第四页，共102页。
技 术 测 量 的 概 念
测 量 的 基 本 概 念
第五页，共102页。
一、测量的基本概念
在机械制造业中所说的技术测量或精
密测量主要是指几何参数的测量，包括长
度、角度、表面粗糙度和形位误差等的测量 。
测量就是将被测量和一个作为测量单
位(计量单位)的标准量，通过一定的测量 工具和测量方法进行比较，从而确定被测 的量值过程。
例如用干涉显微镜、磁力测厚仪、气动量仪等 的测量。
量 块 的 基 本 知 识
第十六页，共102页。
量块在使用一段时间后，会因磨损而引起 尺寸减小。
按“级”使用量块(以标称长度为准)，会引 入量块本身的制造误差和磨损引起的误差。
因此，需要定期检定出全套量块的实际尺 寸，再按检定的实际尺寸来使用量块。
标准又规定了量块按其检定精度分为五等。
即l、2、3、4、5等。其中1等精度最高，5等精
计
量
器 具
一、计量器具的分类
和
测
量 方
计量器具是单独地或连同辅助
法 设备一起用以进行测量的器具。
计 量 器 具 的 分 类
第二十二页，共102页。
计
计量器具可按其测量原理、结构特点
量 器
及用途等分为四类。
具 和
1．标准量具
测
以固定形式复现量值的计量器具称为标
量 方
准量具。
法
通常用标准量具来校对和调整其它计