whut经典课件第2章 技术测量基础
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本章学习内容2.3 测量方法2.4 测量误差2.2 测量单位2.1 测量的概念2.1.1 测量（measurement）2.1 测量的概念Concepts about Measurement测量是指将被测量与作为测量单位的标准量进行比较求比值，从而确定被测量的实验过程。
■测量方程式x——被测量u——测量单位q——比值■测量的四要素●测量对象一个完整的测量过程包括测量对象、测量单位、测量方法、测量精度（误差、结果）四个要素。
技术测量的测量对象是几何量，包括长度、角度、表面粗糙度、形状和位置误差以及螺纹、齿轮的几何参数等。
●测量单位我国采用国际计量单位制，常用的计（测）量单位有：用来实现测量比较过程的测量单位借助于测量器具来体现，它们是从相应的基准通过一定的技术手段传递到测量器具上的。
长度：米（m）——基本单位毫米(mm)、微米( μm )、纳米(nm)——常用单位角度：弧度(rad)——基本单位度(°)、分(′)、秒(″)——常用单位●测量方法广义的测量方法指的是测量原理、测量器具和测量条件（环境和操作者等）的总和。
一般意义的测量方法通常是指被测量与标准量比较的方法。
●测量精度（误差、结果）测量精度表示测量结果与真值的一致程度，通常以某种形式的测量误差来表示。
由于任何测量都不可避免地存在测量误差，因此对于每个测量结果都应给出测量误差范围（必要时还要给出置信概率）。
不考虑测量误差的测量结果是没有意义的。
例：2.1.2 检验（inspection）无需测出被测对象的具体数值即可判断其是否合格的实验过程。
测量与检验统称为检测。
测量属于定量检测，检验属于定性检测。
2.1.3 检测2.1.4 几何量测量技术的发展史●商朝→→象牙尺●秦朝→→统一了度量衡●西汉→→铜制卡尺●19世纪中叶→→游标卡尺（0.02mm）●20世纪初叶→→千分尺（几个μm）●20世纪三、四十年代→→机械比较仪、光学比较仪、工具显微镜、光波干涉仪等（1 μm ）●20世纪五、六十年代→→电感比较仪、电容比较仪等（0.1 μm ）●20世纪七十年代→→激光干涉仪（0.01 μm ）●20世纪末→→隧道显微镜、高精度电容测微仪等（nm）●现代多功能、高精度、自动化测量仪器2.2 测量单位Units of Measurement为了实现长度、角度等几何量的测量，首先要建立、制定国际统一的、稳定可靠的、精度足够高的基准。
第02章测量技术基础PPT课件
第33页/共38页
a)
b)
c)
图2－33 未定系统误差的发现
a)已定系统误差 b)线性未定系统误差 c)周期未定系统误差
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图2－34 残差分布图
第35页/共38页
dmax
dmix A
A
MMS 上验收极限
下验收极限 LMS
图2－35 验收极限的配置
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Dmax
Dmix A
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图2－7 游标卡尺读数示例
第7页/共38页
图2－8 外径千分尺
1-尺架 2-测砧 3-测微螺杆 4-螺纹轴套 5-固定套筒 6-微分筒 7-调节螺母 8-接头 9-垫片 10-测力装置 11-锁紧机构 12-绝热板 13-锁紧轴
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图2－9 外径千分尺读数示例
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图2－1 长度量值传递系统
第1页/共38页
图2－2 量块有相研合的辅助体
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图2－3 间接测量孔心距
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1-量块 2-被测工件
图2－4 机械比较仪部分计量参数
第4页/共38页
图2－5 游标卡尺
1-尺身 2-上量爪 3-尺框 4-锁紧螺钉 5-微动装置 6-微动螺母 7-游标该度值 8-下量爪
△x 7.139 7.141 x
a)
O
δ
b)
图2－29 触发式测头
a)频率直方图 b)正态分布曲线
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y
1 2
3
O
δ
图2－30 总体标准偏差对随机 误差分布特性的影响
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y
x
S
0
a)
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图2－33 未定系统误差的发现
a)已定系统误差 b)线性未定系统误差 c)周期未定系统误差
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图2－34 残差分布图
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dmax
dmix A
A
MMS 上验收极限
下验收极限 LMS
图2－35 验收极限的配置
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Dmix A
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图2－7 游标卡尺读数示例
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图2－8 外径千分尺
1-尺架 2-测砧 3-测微螺杆 4-螺纹轴套 5-固定套筒 6-微分筒 7-调节螺母 8-接头 9-垫片 10-测力装置 11-锁紧机构 12-绝热板 13-锁紧轴
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图2－9 外径千分尺读数示例
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图2－1 长度量值传递系统
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图2－2 量块有相研合的辅助体
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图2－3 间接测量孔心距
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1-量块 2-被测工件
图2－4 机械比较仪部分计量参数
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图2－5 游标卡尺
1-尺身 2-上量爪 3-尺框 4-锁紧螺钉 5-微动装置 6-微动螺母 7-游标该度值 8-下量爪
△x 7.139 7.141 x
a)
O
δ
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图2－29 触发式测头
a)频率直方图 b)正态分布曲线
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图2－30 总体标准偏差对随机 误差分布特性的影响
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《技术测量》课件
间接测量法
总结词
通过测量与待测量相关的其他量来间接得到待测量值的方法
详细描述
间接测量法是通过测量与待测量相关的其他量，然后利用数 学模型或公式计算得到待测量的值。这种方法适用于难以直 接测量的量，但精度较低，且需要准确的数学模型或公式。
04
技术测量的实践应用
长度测量
长度测量概述
长度测量是技术测量的基础，用 于确定物体的尺寸、距离和长度
航空航天
汽车制造
在航空航天领域，技术测量用于检测飞机 、火箭、卫星等高精度复杂设备的各项性 能指标和安全性。
在汽车制造领域，技术测量用于测量和检 测汽车零部件、发动机、变速器等的几何 量、机械量和性能参数。
02
技术测量的基本原理
测量误差理论
01
02
03
误差来源
误差理论主要研究测量误 差的来源，包括仪器误差 、环境误差、操作误差等 。
网络化
测量仪器将越来越网络化，能够实现远程测量、数据共享和协同工 作等功能，提高测量效率和精度。
测量技术的未来展望
人工智能与机器学习在测量技术中的应用
人工智能和机器学习技术将在测量领域发挥越来越重要的作用，能够实现自动化、智能化 的数据处理和误差补偿等功能。
跨学科融合与创新
未来测量技术的发展将更加注重跨学科的融合与创新，将测量技术与材料科学、生物学、 医学等领域相结合，开拓新的应用领域和发展方向。
误差传播
误差传播理论用于分析误 差在测量过程中的传播和 影响，为提高测量精度提 供指导。
误差分类
根据误差的性质和特点， 误差可分为系统误差、随 机误差和过失误差等。
测量不确定度
不确定度定义
不确定度是衡量测量结果可靠性和准 确性的指标，表示测量结果的可信区 间。
互换性与技术测量基础PPT课件
第二章 技术测量基础差及数据处理 三、 用普通测量器具检测 学习要求: 1. 了解测量的概念 2. 量块的等和级 3. 测量器具的选择与验收极限的确定
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第二章 技术测量基础
2.1技术测量的基础知识
2.1.1测量的基本概念 1、测量：为确定量值而进行的实验过程。 2、测量公式：q ＝x/E
●常用计量单位为：mm、µm。 ●角度计量单位有：弧度(rad)、度(°)、分(ˊ)、秒(″)。
(3)测量方法：指测量时，所采用的测量原理，计量器具和测量 条件的综合。 (4)测量精确度：测量结果与真值的一致程度。 注：测量精确度与工件的制造精度是不同的概念。
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式中：x：测量对象；E：测量单位。
3、测量四要素 四个要素
测量对象 计量单位 测量方法 测量精度（或准确度）
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第二章 技术测量基础
一、测量的基本概念
(1)测量对象：指几何量，包括长度、角度、表面粗糙度及形 位误差等。 (2)计量单位：我国采用“法定计量单位制”。基本计量单位 为m。
●米：指平面电磁波在真空中1/299792458s的时间间隔内行 进路程的长度。
第二章测量技术的基础精品PPT课件
在实施测量过程中，应该根据被测对象的特点（如材料 硬度、外形尺寸、生产批量、制造精度、测量目的等）和被 测参数的定义来拟定测量方案、选择测量器具和规定测量条 件，合理地获得可靠的测量结果。
六、测量精度
测量精度——测量结果与真值的一致程度。
请注意：不考虑测量精度而得到的测量结果是没有任何 意义的。
真值的定义为：当某量能被完善地确定并能排除所有测 量上的缺陷时，通过测量所得到的量值。
第二章 测量技术的基础
第一节 概述
一、“测量”——就是将被测的量与作为单位或标准的 量，在量值上进行比较，从而确定二者比值的实验过程。
若被测量为L，标准量为E，那么测量就是确定L是E的 多少倍。即确定比值q = L / E，最后获得被测量L的量值， 即
L = qE
一个完整的测量过程应包含:
四个要素
检测设备状况、检测环境及检测人员的能力等多种因素，设 计一个能满足检测精度要求，且具有低成本、高效率的检测 预案。
3、选择检测器具 按照规范要求选择适当的检测器具，设计、制作专用的
检测器具和辅助工具，并进行必要的误差分析。
4、检测前准备 清理检测环境并检查是否满足检测要求，清洗标准器、
被测件及辅助工具，对检测器具进行调整使之处于正常的工 作状态。
在测量过程中，测量单位必须以物质形式来体现，能体现计量单位和 标准量的物质形式有：光波波长、精密量块、线纹尺、各种圆分度盘等。
五、测量方法
测量方法是根据一定的测量原理，在实施测量过程中对 测量原理进行运用及其实际操作。
广义地说，测量方法可以理解为测量原理、测量器具 （计量器具）和测量条件（环境和操作者）的总和。
测量面极为光滑、平整， 其表面粗糙度Ra值达0.012μm 以上，两测量面之间的距离即 为量块的工作长度（标称长度）
六、测量精度
测量精度——测量结果与真值的一致程度。
请注意：不考虑测量精度而得到的测量结果是没有任何 意义的。
真值的定义为：当某量能被完善地确定并能排除所有测 量上的缺陷时，通过测量所得到的量值。
第二章 测量技术的基础
第一节 概述
一、“测量”——就是将被测的量与作为单位或标准的 量，在量值上进行比较，从而确定二者比值的实验过程。
若被测量为L，标准量为E，那么测量就是确定L是E的 多少倍。即确定比值q = L / E，最后获得被测量L的量值， 即
L = qE
一个完整的测量过程应包含:
四个要素
检测设备状况、检测环境及检测人员的能力等多种因素，设 计一个能满足检测精度要求，且具有低成本、高效率的检测 预案。
3、选择检测器具 按照规范要求选择适当的检测器具，设计、制作专用的
检测器具和辅助工具，并进行必要的误差分析。
4、检测前准备 清理检测环境并检查是否满足检测要求，清洗标准器、
被测件及辅助工具，对检测器具进行调整使之处于正常的工 作状态。
在测量过程中，测量单位必须以物质形式来体现，能体现计量单位和 标准量的物质形式有：光波波长、精密量块、线纹尺、各种圆分度盘等。
五、测量方法
测量方法是根据一定的测量原理，在实施测量过程中对 测量原理进行运用及其实际操作。
广义地说，测量方法可以理解为测量原理、测量器具 （计量器具）和测量条件（环境和操作者）的总和。
测量面极为光滑、平整， 其表面粗糙度Ra值达0.012μm 以上，两测量面之间的距离即 为量块的工作长度（标称长度）
技术测量基础ppt课件
粗大误差的产生是由于某些不正常的原 因所造成的。发现和剔除粗大误差的方法， 通常是用重复测量或者改用另一种测量方 法加以核对。对于等精度多次测量值，判
断和剔除粗大误差较简便的方法是按3σ
准则：即凡是测量值与算术平均值之差的
绝对值大于标准偏差σ的3倍，即认为有粗
大误差，应该剔除。
4. 测量精度的分类
δ=X-Q Q=X±δ
2. 测量误差产生的原因
⑴ 测量器具误差 ⑵ 基准件误差 ⑶ 测量方法误差
⑷ 环境条件引起的误差 ⑸ 人为误差
测量器具误差
由测量器具内在因素所造成的误差，它与 计量器具的工作原理，制造和装配、调整 等因素有关。
测量器具的设计应符合阿贝原则：工件的 被测长度与量具的基准刻线在同一直线上 的原则。
第2章 技术测量基础
2.1 技术测量的基础知识 2.2 测量误差及数据处理 2.3 用普通计量器具检测
2.1 技术测量的基础知识
2.1.1 技术测量的基本概念 技术测量主要研究对零件的几何
量（包括长度、角度、表面粗糙度、 几何形状和相互位置误差等）进行 测量和检验，以确定机器或仪器的 零部件加工后是否符合设计图样上 的技术要求。
验收极限的适用性
dM
A
孔
轴
公
Dmax(L)
公
上验收极限
差
差
带
带
下验收极限
A
上验收极限 下验收极限
dmax(M)
Dmin(M)
dmin(L)
DM
图3-16 Cp>1采用包容要求时的验收极限
工艺能力指数Cp＝T/6σ,T 为工件尺寸公差，σ为加
工方法的标准偏差。A：安全裕度
A
dmax
断和剔除粗大误差较简便的方法是按3σ
准则：即凡是测量值与算术平均值之差的
绝对值大于标准偏差σ的3倍，即认为有粗
大误差，应该剔除。
4. 测量精度的分类
δ=X-Q Q=X±δ
2. 测量误差产生的原因
⑴ 测量器具误差 ⑵ 基准件误差 ⑶ 测量方法误差
⑷ 环境条件引起的误差 ⑸ 人为误差
测量器具误差
由测量器具内在因素所造成的误差，它与 计量器具的工作原理，制造和装配、调整 等因素有关。
测量器具的设计应符合阿贝原则：工件的 被测长度与量具的基准刻线在同一直线上 的原则。
第2章 技术测量基础
2.1 技术测量的基础知识 2.2 测量误差及数据处理 2.3 用普通计量器具检测
2.1 技术测量的基础知识
2.1.1 技术测量的基本概念 技术测量主要研究对零件的几何
量（包括长度、角度、表面粗糙度、 几何形状和相互位置误差等）进行 测量和检验，以确定机器或仪器的 零部件加工后是否符合设计图样上 的技术要求。
验收极限的适用性
dM
A
孔
轴
公
Dmax(L)
公
上验收极限
差
差
带
带
下验收极限
A
上验收极限 下验收极限
dmax(M)
Dmin(M)
dmin(L)
DM
图3-16 Cp>1采用包容要求时的验收极限
工艺能力指数Cp＝T/6σ,T 为工件尺寸公差，σ为加
工方法的标准偏差。A：安全裕度
A
dmax
第二章 测量技术基础
图 相对测量法
32
第2章 测量技术基础
2.3
2.3.1 测量方法的分类 接触测量
测量方法和计量器具
3.按被测件表面与测量器具测头是否有机械接触分类
测量器具的测头与零件被测表面接触后有机械作用力的测量。 如用外径千分尺、游标卡尺测量零件等。为了保证接触的可 靠性，测量力是必要的，但它可能使测量器具及被测件发生变形 而产生测量误差，还可能造成对零件被测表面质量的损坏。
参考资料：
韩进宏.互换性与测量技术.北京：机械工业出版社，2005 王伯平.互换性与测量技术基础.北京：机械工业出版社，2003
2
第2章 测量技术基础
2.1 测量的基本概念
2. 1. 1 概述
现代机械制造工业发展尽可能遵循互换性生产原
则。 第一：产品在设计制造时符合国标规定的互换性原则； 第二：有相应的的检测手段评判产品的合格性。 先进检测手段：三坐标测量仪——型腔、曲面
10
1 9 9 9 8 10
4
38
0，1,
2
1
1.005
——
——
1
24
1
第2章 测量技术基础
量块的组合方法 应用时，应力求用最少的块数组合所需的尺寸。 如需组合51.995的尺寸, 参照表2-1组合如下
51.995 1.005 50.99 需要的量块尺寸 …………第一块 ………….第二块 …………..第三块 …………..第四块 图 量块组合
第2章 测量技术基础
2.2 计量单位与量值传递系统
2.2.3 量块 3.量块的精度
① 量块的分级（ 按GB/T6093-2001）
精度分级的主要指标是量块测量面上任意点的量 块长度相对于标称长度的极限偏差和量块长度变动量 最大允许值。 按量块的制造精度分五级：K、0、1、2、3级， 其中K级精度最高，校准级，精度依次降低，3级最低。
第2章 测量技术基础共49页PPT资料
在工业生产中，测量技术占有非常重要的地位，它是进行 质量管理的重要手段，是贯彻质量标准的技术保证。
3
2.1.1 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 确定被测量量值的过程，而测量结果则以带有计量单位的数 值表示。为了获得正确、有意义的测量结果，必须有统一、 可靠的计量单位和体现计量单位的标准量；必须针对测量对 象的特征与要求，选择适用的测量方法与计量器具；必须保 证测量精度符合要求，即保证测量所得的量值与被测量的真 值的差异在允许范围内。简而言之，一个完整的测量过程应 包括测量对象、计量单位、测量方法与计量器具以及测量精
(7)微机化量具。微机化量具是指在微机系统控制下，可 实现测量数据的自动采集、处理、显示和打印的机电一 体化量仪。如微机控制的数显万能测长仪、电脑表面粗 糙度测量仪和三坐标测量机等。 3.极限量规 极限量规是一种没有刻度（线）的用于检验被测量是否 处于给定的极限偏差之内的专用检验工具，如光滑极限 量规、螺纹量规、位置量规等。
5
图2-1 长度量值传递系统
6
2.1.3 量块的基本知识 量块是一种没有刻度的平面平行端面量具，用膨胀系数 小、不易变形、耐磨性好的材料制成，如铬锰钢。量块 的形状有长方体和圆柱体两种，常用的是长方体量块， 如图2-2所示。量块是一种重要的标准器，应用广泛，除 了在长度量值传递中起重要作用外，还用来调整仪器、 机床或直接检验工件。
公差配合与测量： 测量技术概述 计量器具与测量方法 测量误差及数据处理
2
2.1 测量技术概述 自然界中存在的各种物理量的特性都反映为“量”和“质” 两个方面，而任何“质”通常都反映为一定的“量”，测量 的任务就是确定物理量的数量特征。因此，测量成为认识和 分析物理量的基本方法。从科学技术的发展看，各种物理量 及其相互关系的定理和公式大多是通过测量而发现或证实的。 测量是进行科学实验的基本手段，离开了精确的测量，科学 实验就得不到正确的结论，许多学科领域的突破，也是由于 测量技术的提高才得以实现。另一方面，其他学科的发展， 尤其是新技术的发展，也为探求新的测量原理和先进的测量
3
2.1.1 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 确定被测量量值的过程，而测量结果则以带有计量单位的数 值表示。为了获得正确、有意义的测量结果，必须有统一、 可靠的计量单位和体现计量单位的标准量；必须针对测量对 象的特征与要求，选择适用的测量方法与计量器具；必须保 证测量精度符合要求，即保证测量所得的量值与被测量的真 值的差异在允许范围内。简而言之，一个完整的测量过程应 包括测量对象、计量单位、测量方法与计量器具以及测量精
(7)微机化量具。微机化量具是指在微机系统控制下，可 实现测量数据的自动采集、处理、显示和打印的机电一 体化量仪。如微机控制的数显万能测长仪、电脑表面粗 糙度测量仪和三坐标测量机等。 3.极限量规 极限量规是一种没有刻度（线）的用于检验被测量是否 处于给定的极限偏差之内的专用检验工具，如光滑极限 量规、螺纹量规、位置量规等。
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图2-1 长度量值传递系统
6
2.1.3 量块的基本知识 量块是一种没有刻度的平面平行端面量具，用膨胀系数 小、不易变形、耐磨性好的材料制成，如铬锰钢。量块 的形状有长方体和圆柱体两种，常用的是长方体量块， 如图2-2所示。量块是一种重要的标准器，应用广泛，除 了在长度量值传递中起重要作用外，还用来调整仪器、 机床或直接检验工件。
公差配合与测量： 测量技术概述 计量器具与测量方法 测量误差及数据处理
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2.1 测量技术概述 自然界中存在的各种物理量的特性都反映为“量”和“质” 两个方面，而任何“质”通常都反映为一定的“量”，测量 的任务就是确定物理量的数量特征。因此，测量成为认识和 分析物理量的基本方法。从科学技术的发展看，各种物理量 及其相互关系的定理和公式大多是通过测量而发现或证实的。 测量是进行科学实验的基本手段，离开了精确的测量，科学 实验就得不到正确的结论，许多学科领域的突破，也是由于 测量技术的提高才得以实现。另一方面，其他学科的发展， 尤其是新技术的发展，也为探求新的测量原理和先进的测量
第二章 测量技术基12汇总
第二章 测量技术基础
1
第二章 测量技术基础
§ 2-1 测量的基本概念 § 2-2 尺寸传递系统 § 2-3 测量的种类 § 2-4 测量器具 § 2-5 测量误差及其处理
2020/6/26
《互换性与技术测量》电子课件
第二章 测量技术基础
2
§2-1 测量的基本概念
一、概述 1.测量技术
国家标准是实现互换性的基础 测量技术是实现互换性的保证
5
§2-2 尺寸传递系统
一、长度基准与量值传递 1.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） 换算关系为：
1m=1000mm 1mm=1000μm 1μm=1000 nm
2020/6/26
《互换性与技术测量》电子课件
• 按“级”使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作 尺寸，该尺寸包含其制造误差。
• 按“等”使用时，必须以检定后的实际尺寸作为工作尺 寸，该尺寸不包含制造误差，但包含了检定时的测量误 差。
• 就同一量块而言，检定时的测量误差要比制造误差小得
多。所以，量块按“等”使用时其精度比按“级”使用
要高，且能在保持量块原有使用精度的基础上延长其使
第二章 测量技术基础
4
§2-1 测量的基本概念
2.测量
测量包括以下四个方面的内容：
1. 测量对象： 零件的几何量
2. 测量单位： 国家的法定计量单位
3. 测量方法：测量器具、测量原理以及检测条件的综合
4. 测量精度：测量结果与真值的一致程度。
2020/6/26
《互换性与技术测量》电子课件
1
第二章 测量技术基础
§ 2-1 测量的基本概念 § 2-2 尺寸传递系统 § 2-3 测量的种类 § 2-4 测量器具 § 2-5 测量误差及其处理
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第二章 测量技术基础
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§2-1 测量的基本概念
一、概述 1.测量技术
国家标准是实现互换性的基础 测量技术是实现互换性的保证
5
§2-2 尺寸传递系统
一、长度基准与量值传递 1.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） 换算关系为：
1m=1000mm 1mm=1000μm 1μm=1000 nm
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• 按“级”使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作 尺寸，该尺寸包含其制造误差。
• 按“等”使用时，必须以检定后的实际尺寸作为工作尺 寸，该尺寸不包含制造误差，但包含了检定时的测量误 差。
• 就同一量块而言，检定时的测量误差要比制造误差小得
多。所以，量块按“等”使用时其精度比按“级”使用
要高，且能在保持量块原有使用精度的基础上延长其使
第二章 测量技术基础
4
§2-1 测量的基本概念
2.测量
测量包括以下四个方面的内容：
1. 测量对象： 零件的几何量
2. 测量单位： 国家的法定计量单位
3. 测量方法：测量器具、测量原理以及检测条件的综合
4. 测量精度：测量结果与真值的一致程度。
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推荐-技术测量基础 精品
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2.1.4 几何量测量技术的发展史
● 商朝→→象牙尺 ● 秦朝→→统一了度量衡 ● 西汉→→铜制卡尺 ● 19世纪中叶→→游标卡尺(0.02mm)
电为子了数读显数卡方尺便具，有非的接游触标性卡电尺容上式装测有量测系微统表，头由。液晶显示器 显示，电子数显卡尺测量方便。
电
子
数
显
卡
带表游标卡尺
理制成的量仪，在长度 测量中应用比较广泛的 有光学计、测长仪等。 (1)立式光学计 立式光学计 是利用光学杠杆放大作 用将测量杆的直线位移 转换为反射镜的偏转， 使反射光线也发生偏转， 从而得到标尺影像的一 种光学量仪。
2020/10/28
立式光学计
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光学量仪 (2)万能测长仪 是一种精密量仪，它是利用光学系统和电气部分
我国采用国际单位制单位，长度基准是“米”(m)，角度 基准是“弧度”(rad)。
本节主要讨论长度基准。
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2.2.1 长度基准(“米”的定义)
■ 国际米原器——实物基准
“米”的最初定义是法国于1791年定义的， 当时规定“米等于经过巴黎的地球子午线的四 千万分之一”。1889年在法国巴黎召开了第1届 国际计量大会，从国际计量局订制的30根铂铱 合金米尺中，选出了作为统一国际长度单位量 值的一根米尺(称之为“国际米原器”) ，规定 “1米就是米原器在0℃时两端的两条刻线间的 距离”。 2020/1国0/2际8 米原器的不确定度为1.1×10–7(0.1μm)。
法、测量精度(误差、结果)四个要素。 ● 测量对象 技术测量的测量对象是几何量，包括长度、角度、表面
粗糙度、形状和位置误差以及螺纹、齿轮的几何参数等。
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武 汉 理 工 大 学 《 互 换 性 与 测 量 技 术 》
2.3 通用计量器具的检测
1、基本概念
若按零件的最大、最小极限尺寸验收，则有可能出现“误废” 和“误收”两种尺寸误检的形式。
误废 将本来处于零件公差带内的合格品判为不合格 误收 将本来处于零件公差带外的废品误判为合格品
国标规定的验收原则是：所用验收方法只接收位于规定的极限尺 寸之内的工件。为了保证这个验收原则的实现，保证零件达到互换性 要求，规定了验收极限。
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2、计量器具常用的性能指标
（1）分度值 相邻两刻线所代表的量值之差。 （2）示值范围 由计量器具所显示或指示的最低值到最高值的范围。 （3）测量范围 在允许误差限内计量器具能测量的被测量值的范围。 （4）不确定度 在规定条件下测量时，由于测量误差的存在，对测量 值不能肯定的程度。 测量范围：
一个完整的 测量应包含 的四要素
测量 精度
指获得测量结果 的方式、方法
2.1.2 长度单位和量值传递系统
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在实际测量中，不 能直接用光波作为长度 基准进行测量，而采用 各种测量器具。为了保 证量值的统一和准确， 必须把长度基准的量值 准确的传递到生产应用 中的计量器具和被测工 件上，所以规定了量值 传递系统。 长度量的基本单位是米（m）。米的定义为：1m是光在真空中，在1/299 792 458 s时间间隔内的行程长度。机械工程中常用的单位有毫米（mm）和微米（μm）。
测量误差按其性质可分为随机误差、系统误差和粗大误差三类。
1、随机误差及其评定
（1）随机误差的分布规律和特性 大量测量实践的统计分析表明，随机误差的分布曲线多呈正态分布。
（2）随机误差的评定 武 汉 理 工 大 学 《 互 换 性 与 测 量 技 术 》 正态分布曲线的数学表达式为：
1 y= e σ 2π
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作业与复习
1.使用量块越多，组合的尺寸越准确。（ ） 2.按级使用量块存在（ 误差，排除了（ ）误差；按等使用量块存在（ ）
）误差。
3.用游标卡尺测量孔的中心距属于间接测量。（ ） 4.按误差的性质，把误差分为（ （ ）误差。 5.随机误差是不可避免的。 6.验收极限等于最大极限尺寸和最小极限尺寸分别减去一个安 全裕度A。（ ） ）误差、 （ ）误差
安全裕度A由工件公差T确定，A的数值一般取工件公差的1/10，其数 值可查表得到。 由于验收极限向工件的公差带之内移动，为了保证验收时合格，在 生产时不能按原有的极限尺寸加工，应按验收极限缩确定的范围生产， 这个范围称为“生产公差”。 （2）不内缩方式 验收极限等于图样上规定的最大极限尺寸和最小 极限尺寸，即安全裕度A值等于零。
4，5，6共6等。量块的分“等”主要是根据量块的中心长度的测量极 限误差、平面平行允许偏差和研合性等指标划分的。 按等使用: La为工作 按等使用:以La为工作 尺寸
按“等”使用——将量块按检定精度从高到低分为1，2，3，
L
La----检定后给出的量块中心长度的实际值. La----检定后给出的量块中心长度的实际值. ----检定后给出的量块中心长度的实际值 La中不含制造误差 含测量误差。 中不含制造误差， La中不含制造误差，含测量误差。
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为了保证测量的可靠性和量值的统一，国家标准规定：按照工件 不确定度允许值µ1选择计量器具（见表2.6）µ1值分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等， 优先选用Ⅰ等。选用计量器具时，应使所选计量器具的不确定度 µ1′ ≤ µ1
例 被检验工件尺寸为Φ50f8 ，试确定验收极限和适当 的计量器具。
7.5 80 1.005
89.765
89.765 －1.005 88.76 －1.26 87.5 －7.5 80
第一块量具 第二块量具 第三块量具 第四块量具
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2，3和K共6个级别，其中00级为最高精度等级，3级为最低精度等级， K级为校准级。
2.2.2 随机误差的处理
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单峰性 绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的概率大 对称性 绝对值相等的正、负误差出现的概率相等 有界性 在一定的测量条件下，随机误差的绝对值不会超过一定界限 抵偿性 随着测量次数的增加，随机误差的算术平均值趋于零
量块按一定的尺寸系列成套生产，国家量块标准规定了17种成 套的量块系列，一套的总块数有91，83，46，38，10，8，6，5等。
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量块是定尺寸量具，为了满足一定范围内的不同尺寸要求，可以 组合使用。组合时，应尽量减少量块的数目（一般不超过4～5块）， 以减少量块组合的累计误差。 选用量块时应从消去需要数字的最末尾数开始，逐一选取。 例如，若需从83块一套的量块中选取量块测量一尺寸89.765，可 采用以下一些量块。 1.26
如：要测量
Φ 25 f 6( +0..006 ) − 0 0Байду номын сангаас5
0-180mm 示值范围：
± 100µm
分度值： 0.001mm
机械式测微比较仪
2.1.5 测量方法的分类
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1、按被测量与欲测量关系：
（1）直接测量 直接得欲测量或相对标准量的偏差。 （2）间接测量 被测量和欲测量存在函数关系。 如，
三坐标测量仪
所谓测量是指为确定被测对象的量值而进行的实验过程，即将被 测量与测量单位或标准量在数值上进行比较，从而确定两者比值的过 程。而检验是判断是否合格的实验过程。
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用测量器具 来具体体现 计量 单位 测量 方法 对测量结果的误 差处理 被测 对象
δ2 − 2 2σ
y——概率密度 δ——随机误差 σ——标准偏差
标准偏差表征了测量精度的高低
标准偏差σ和算术平均值 也可通过有限次的等精度测量实验求出： x
n −1 xi——某次测量值； ——n次测量的算术平均值；n——测量次数， x 一般n取10～20次 在仅存在符合正态分布规律的随机误差的前提下，如果用某仪器对 被测工件只测量一次，或从多次测量中任取其中一次作为测量结果，可 认为该单次测量结果 xi与被测量真值Q之差不会超过±3σ的概率为99.73％， 而超出此范围的概率只有0.27％。
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第2章 技术测量基础 章
2.1 2.2 2.3 技术测量的基础知识 测量误差及数据处理 用普通计量器具检测
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2.1 技术测量的基础知识
2.1.1 技术测量的基本概念
电子平板测图
量块按“等”使用时，所依据的则是记载在量块检定书中的实际 尺寸，忽略的只是检定量块实际尺寸时的测量误差。 按“等”选用量块比按“级”选用量块，在测量计算上要麻烦一 些，但由于免除了量块尺寸制造误差的影响，故可用制造精度较低的 量块进行较精密的测量。
La
互
2.1.4 计量器具及性能指标
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b2 h R= + 8h 2
2、按示值方式不同可分为：
（1）绝对测量 实际尺寸可以直接读出。 （2）相对测量 测量或相对标准量的偏差。 阿贝原则，被测长度与基准长度应在同一直线上的原则。
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2.2 测量误差及数据处理
2.2.1 测量误差及分类
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验收极限是指检测工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限。 国家标准规定了内缩与不内缩两种验收方式。 （1）内缩方式 验收极限是从图样上标定的最大极限尺寸和最小极 限尺寸分别向工件公差带内移动一个安全裕度A来确定。
上验收极限尺寸＝最大极限尺寸－A 下验收极限尺寸＝最小极限尺寸＋A
解：（1）由极限与配合标准中查得： IT8＝0.039mm，es＝－0.025mm，于是ei＝－0.064mm （2）确定安全裕度A和测量不确定允许值u1 A＝0.0039mm;选用Ⅰ档时，u1＝0.0035 （3）确定验收极限 上验收极限＝50＋（－0.025）－0.0039＝49.9711mm 下验收极限＝50＋（－0.064）＋0.0039＝49.9399mm （4）选择计量器具 由表2.9查得分度值为0.005的比较仪，在尺寸大于40～65mm内， 不确定度为 ，因0.003<µ1＝0.0035，故满足使用要求。 µ1′ = 0.003
假设代表 制造精度
按“级”使用——将量块按制造精度从高到低分为00，0，1，
精度依次降低
3
2
1
k
0
00
L
L
按级使用: 按级使用:以标称长度 L为工作尺寸
L
La
L中含制造误差:L－La 含制造误差:L－ :L
量块按“级”使用时，所依据的是刻在量块上的标称尺寸，而忽 略量块尺寸的制造误差。
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σ=
∑δ
i =1
n
2 i
1 n x = ∑ xi n i =1
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测量结果的表达： 1.用某次测量表达
结果 = xi ± 3σ
2.用算术平均值表达