10精密测量技术
《精密测量技术》PPT课件
圆分度误差：分度要素的实际位置相对于理想位置的偏差，用θi表示。
00 10 20
2023/8/18
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2．零起分度误差
以零刻线的实际位置为基准，确定全部刻线的理论位置，
并由此求得的分度误差称为零起分度误差，用 0 , i
表示。零起分度误差的一般表达式为
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一、角度的单位和自然基准
1、角度的单位：
国际单位制：弧度(rad) → 分析、计算 非国际单位：度(°)、分(´)、秒(") → 实际应用（加工、测试） 换算：1°= 60´, 1´= 60", 1rad = 180/π°≈ 57.296°
2、角度的自然基准：
角度自然基准：360°圆周（绝对准确，没有误差）
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正弦规按正弦原理工
作，即在平板工作面
与正弦规一侧的圆柱
之间安放一组尺寸为 H的量块，使正弦规 工作面相对于平板工 作面的倾斜角度0 等于被测角(锥)度的 公称值，(如图所示)。 量块尺寸H由下式决 定
sin0 H/L
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第三节、圆分度误差测量
• 一、圆分度误差的概念
直接测量：测量0～360之间的任意 角度
1、测角仪：精密仪器，最小分辨率可达0.01"
构成：1－工作台：固定被测件 4－自准直光管：对准目标 5－读数装置：瞄准读数
原理：先瞄准被测件的一个平面，读数α1
转动工作台，再次瞄准另一个平面，读数α2，
被测角度： A B 1 C 8 (0 21 )
角度基准：分度盘、圆光栅、码盘
精密测量技术试题
精密测量技术试题一、选择题1.在精密测量中，以下哪种测量方式可以获得更高的测量精度？ A. 直接测量 B. 间接测量 C. 近似测量 D. 随机测量2.哪项描述最准确地定义了精密测量技术？ A. 通过使用高精确度仪器来进行测量 B. 使用标准测量工具进行严格的测量 C. 通过对测量结果进行多次重复测量来获得更准确的结果 D. 使用高精度仪器和方法进行测量，并提供对测量结果的不确定度评估3.在精密测量仪器中，哪种元件被用于提供参考标准？ A. 电阻 B. 电流源 C. 电压计 D. 数字显示器4.在测量过程中，以下哪个因素会降低测量精度？ A. 环境温度的变化B. 重复性测量C. 同一操作员的重复测量D. 指针错误5.在精密测量中，以下哪个因素不是影响测量精度的主要因素？ A. 测量仪器的精度 B. 测量环境的稳定性 C. 操作员的经验水平 D. 测量物体的尺寸大小二、填空题1.精密测量技术的主要目的是提高测量的精度。
2.在精密测量中，测量结果的不确定度是评估测量精度的重要指标。
3.仪器校准是确保测量仪器准确性和可靠性的关键步骤。
4.精密测量技术常用于工业生产、科学研究和质量控制等领域。
5.精密测量中，测量仪器的分辨率是指测量结果能够显示的最小刻度值。
三、简答题1.精密测量技术与常规测量技术有何区别？精密测量技术相比常规测量技术更注重测量结果的准确性和精度。
它采用高精度的测量仪器和方法，并进行多次重复测量以减小测量误差。
而常规测量技术则更注重测量的速度和实用性。
2.精密测量技术中的环境因素如何影响测量精度？精密测量技术中的环境因素包括温度、湿度和振动等。
这些因素会对测量仪器和被测量物体产生影响，导致测量误差的增加。
因此，在精密测量中，需要保持测量环境的稳定性和一致性以确保测量精度。
3.请简要介绍一种常见的精密测量仪器。
光谱分析仪是一种常见的精密测量仪器。
它通过分析被测物质的光谱特性来获得物质的成分和浓度等信息。
精密测量技术试题及答案
精密测量技术试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 精密测量技术主要用于以下哪个领域？A. 军事B. 医疗C. 工业D. 农业答案：C2. 以下哪个不是精密测量技术的特点？A. 高精度B. 高稳定性C. 高成本D. 高效率答案：C3. 精密测量技术中常用的测量方法不包括以下哪项？A. 直接测量B. 间接测量C. 相对测量D. 定性测量答案：D4. 精密测量中，误差的来源不包括以下哪项？A. 仪器误差B. 操作误差C. 环境误差D. 理论误差答案：D5. 精密测量技术中，以下哪个单位不是长度单位？A. 米B. 厘米C. 毫米D. 秒答案：D6. 在精密测量中，下列哪个因素不会影响测量结果？A. 温度B. 湿度C. 测量者D. 测量仪器的精度答案：C7. 精密测量技术中，以下哪个仪器不是用于长度测量？A. 游标卡尺B. 千分尺C. 测微器D. 电子秤答案：D8. 精密测量中，下列哪个因素不会影响测量精度？A. 测量仪器的精度B. 测量者的经验C. 测量环境D. 测量时间答案：D9. 精密测量技术中，以下哪个概念是错误的？A. 绝对测量B. 相对测量C. 直接测量D. 间接测量答案：B10. 精密测量技术中，以下哪个单位不是时间单位？A. 秒B. 分钟C. 小时D. 米答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 精密测量技术中，以下哪些因素会影响测量结果？A. 温度变化B. 测量者的操作C. 测量仪器的精度D. 测量时间答案：ABC2. 精密测量技术中，以下哪些是常用的测量方法？A. 直接测量B. 间接测量C. 相对测量D. 定性测量答案：ABC3. 精密测量中，以下哪些是误差的来源？A. 仪器误差B. 操作误差C. 环境误差D. 理论误差答案：ABC4. 精密测量技术中，以下哪些单位是长度单位？A. 米B. 厘米C. 毫米D. 秒答案：ABC5. 精密测量技术中，以下哪些仪器是用于长度测量？A. 游标卡尺B. 千分尺C. 测微器D. 电子秤答案：ABC三、判断题（每题2分，共10分）1. 精密测量技术只能用于工业领域。
精密测量实验指导书
实验一技术测量基础一、实验目的1. 掌握内外尺寸测量的测量方法2.掌握常用尺寸测量仪器的测量原理、操作使用。
二、实验内容概述机械零件的尺寸测量是一项很重要的技术指标。
因此，尺寸的测量在技术测量中占有非常重要的地位。
尺寸的测量可分为绝对测量和相对测量。
绝对测量是指从测量器具的读数装置上可直接读得被测量的尺寸数值，例如用外径千分尺、游标卡尺和测长仪等测量长度尺寸。
相对测量是指从测量器具的读数装置上得到的是被测量相对标准量的偏差值，例如用内径百分表测量内孔的直径。
三、实验设备及测量原理3.1、游标尺游标尺由主尺和游标组成。
主尺的刻线间距为lmm，游标的刻线间距比主尺的刻线间距小，其刻线差值(分度值)有0.1、0.02、0.05mm三种。
在生产中直接用游标尺测量工件的外径、内径、宽度、深度及高度尺寸，应用相当广泛。
游标尺按用途分有，游标卡尺、游标深度尺和游标高度尺(附图l—1)三种。
附图l—1游标尺(a)-游标卡尺1-主尺；2框架；3-调节螺母；4-螺杠；5-游框；6-游标；7、8、9、10-量爪；11、12-锁紧螺母（b）-游标深度尺1-主尺；2-调节螺母；3-游框；4-横尺；5、7-锁紧螺母；6-游标（c）-游标高度尺1-底座；2-游框;3、4-锁紧螺母；5-主尺；6、9-量爪；7-调节螺母；8-游标附图1—2和附图l—3所示的是数显卡尺和数显高度尺。
附图1-2 数显卡尺 附图1-3 数显高度尺 1．刻度原理设游标的刻线间距数为n ，刻线间距为b ，主尺的刻线间距数为n-1，刻线间距为a(a=1mm),则游标长度L=nb=(n-1)a1n b a n -= 游标分度值 1n ai a b a a n n -=-=-=如分度值为0.1mm 的游标尺。
取主尺上的9格(9mm)长度，在游标上刻成10格，则游标 的刻线间距为910mm ，游标分度值i=1-910=0.1mm 。
为了使游标的刻线间距不致过小,读数时清晰方便，可把游标的刻线间距增大，如分度值i=0.1mm 的游标尺。
《精密测量技术》PPT课件 (2)
2020/11/25
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在给定方向内的直线度
• 当给定一个方向时，误差 带是距离为误差值t的两平 行平面之间的区域；当给 定互相垂直的两个方向时， 误差带是两对给定方向上 距离分别为误差值t1和t2 的两平行平面之间的区域。 如图是一个方向的示例， 棱线必须位于箭头所指方 向距离为误差值0.02mm的 两平行平面内。
跳动是某些形位误差的综合反映。
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§3-1直线度误差测量
• 一、测量方法
• 直线度误差的测量方法分为线差法和角差法两大类。
• (一)、线差法
• 线差法的实质是：用模拟法建立理想直线，然后把 被测实际线上各被测点与理想直线上相应的点相比 较，以确定实际线各点的偏差值，最后通过数据处 理求出直线度误差值。
量时，把平晶置于被测表面，在单色光的照射下、两
者之间形成等厚干涉条纹(如图)。然后读出条纹弯曲
度a及相邻两条纹的间距b值，被测表面的直线度误差
为
a
b2
• (λ为光波波长)。表面凹凸的判别方法是以平晶与被测 表面的接触线为准，条纹向外弯，表面是凸的，反之， 表面是凹的。
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• 对于较长的研磨表面，如研磨平尺，当没有长平晶 时，也可采用圆形平晶进行分段测量．即所谓3点连
直线与直线间的垂直度误差测20201216精选ppt593344垂直度误差的测量垂直度误差的测量大型工件如镗床床身与立柱的导轨垂直度误差的测量见图332首先用自准直仪2和反射镜4按测量直线度误差的方法测出工件1上的a表面的直线度偏差然后放上五棱镜3并将反射镜4放在b表面上进行测量经数据处理得基准面a及被测面b各点的偏差值
•
位置度（ ）
精密工程测量技术(2014)
工程测量人员因失误而“出名”
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精密工程测量的概念
精密工程测量（特种精密工程测量、大型特种精密工程测量、精密测 量）是以经典的测绘学理论与方法为基础，运用现代大地测量学和计 量学等科技新理论、新方法与新技术，针对工程与工业建设中的具体 问题，使用专门的仪器设备，以高精度与高科技的特殊方法采集数据、 进行数据处理，为获得所需要的数据与图形资料而进行的测量工作。
精密测距
2.
3.
4.
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精密测距
ME5000精密激光测距仪：瑞士Kern厂产品 测程 单棱镜 约4km 三棱镜 约8km 精度 ±（0.2mm+0.2×10-6D）内分辨力为0.01mm 光源 He-Ne激光器，波长0.6328μm 调制频率 约500MHz 作业温度 -10～+40t
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精密测距
精密工程测量的软件的研发与测量仪器设备的研制具有同等重要的意义。
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精密工程测量的概念
精密工程测量是服务于各种工程中精度要求“特高”、 “特难”的那部分工作，服务范围相对较小，但重要 性十分显著，起着关键性作用。 精密工程测量的发展
– 工程测量内外业作业的一体化 – 数据获取及其处理的自动化
典型案例
同步辐射装置储存环大厅
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巨型对天射电望远镜
典型案例
1963年美国安装在波多黎各的阿 雷西博射电天文台的著名抛物面 射电望远镜，直径305米。表面精 度为±2.00mm。
2013年最后一天，中国在建世界 最大射电望远镜主体在贵州合龙， 直径500米。主索索长控制精度须 达到1毫米以内，主索节点的位置 精度须达到5毫米。 9
GPS数据处理中提高精度的措施
精密水准测量的施测及精度探究
精密水准测量的施测及精度探究王玉琢 黑龙江林业职业技术学院摘 要：精密水准测量广泛应用于测绘学中，是一名测绘工作人员必须掌握的一项技术。
一般是指测定各点高程上的作业，精密水准测量在实践中，就必须使用带有精密水准仪及膨胀系数比较小的因瓦水准标尺的测微器，这样就能够提高实际测绘的读数精度及降低温度的变化对实际测量结果的影响。
本文立足测绘学理论，结合笔者多年实际经验，来探讨精密水准测量的施测及精度。
关键词：测绘学；精密水准测量；精度；有效措施随着我国经济的高速发展，国家及民间企业开始加大对基础设施的投入，这将加大了对测绘技术的运用。
随着先进的科学技术的进步，测绘新技术及测量仪器开始变得越来越精密。
现今，在测准地面点的高程上的方法开始被 GPS 的水准代替，[1]实践中，在确定绝大多数高等级地面控制的高程依然使用着精密的水准测量。
为了能够有效地提高实践中精密水准的测量精度。
本文将以某一个测区为例，探究精密水准测量的施测及精度。
1 水准测量的原理水准测量一般运用水准仪所供应的水平视线，在借助带有分划的水准尺，按照实践步骤，直接地测出地面上的两点之间的高度差，而后根据已经知道的点高程和测得到的高度差，这样就能够推算出另外一个未知点的高程。
如图 1，在一个崎岖的地面点选区 A、B 两点，而后竖立一个水准尺，运用水准仪所提供的水平的视线，在选取尺上的读书a、b，这样就可以得到 A、B 两点间的高度差 hAB为：a-b[2]图 1现在比较常用的计算未知点高程有三种方法：一是高差法，高差法是直接地运用高差来计算未知点B的高程的一种方法。
二是仪高法，运用仪高法—利用仪器的视线上的高程Hi，来计算未知点 B 点高程的一种办法。
三是中间法。
2 观测方法及技术要求笔者所选取测量区域的路线总长为 31Km。
使用的仪器是蔡司 Ni005 精密的光学水准仪，同时配有铟砙的水准尺。
依照我国二等的水准测量上的精度实施观测，一般观测的顺序是往测：奇数站（后- 前- 前- 后），偶数站（前- 后- 后- 前）；返测：奇数站（前- 后- 后- 前），偶数站（后- 前- 前- 后）。
精密制造技术与精密测量技术课程标准64课时
《精密制造技术与精密测量技术》课程标准二、课程性质和任务精密制造技术与精密测量技术是精密机械技术三年制高职专业设置的一门专业课，是学生具备了一定专业基础知识之后开设的课程。
该课程是学生了解精密加工技术与精密测量技术的基本理论知识的重要理论教学环节，开设一学期，教学时数为64学时，4学分。
本课程任务是介绍精密加工技术与精密测量技术的基本理论、优点及应用等内容，使学生具有精密加工技术与精密测量技术应用的能力。
通过本课程的学习，要求学生熟悉精密加工体系及发展、精密加工的特点、精密加工方法及其分类、使用机械常用测量器具的能力。
三、课程教学目标通过以工作任务导向，使高等职业学院的精密机械技术专业的学生了解与掌握精密加工技术与精密测量技术的基本理论及应用，使学生具有精密加工技术与精密测量技术应用的能力，为学生未来从事专业方面实际工作的能力奠定基础。
（一）知识目标1、熟悉精密加工体系及发展、精密加工的特点、精密加工方法及其分类；2、熟悉精密加工技术中热处理的安排；3、掌握金属精密加工工艺及超精密切削加工工艺；4、掌握精密测量技术。
（二）能力目标1、能明确精密切削加工机理、精密切削加工机床及其应用2、会制定典型零件的精密加工工艺3、会常用测量器具的使用（三）素质目标1）能够把理论知识与应用性较强实例有机结合起来，培养学生的专业实践能力。
同时使学生对专业知识职业能力有深入的理解2）通过知识教学的过程培养学生爱岗敬业与团队合作的基本素质。
四、课程内容与要求学时：64五、教学基本条件为保证理论课程的效果，上课时应在多媒体教室上课，同时应有相关的实验设备。
六、本课程与前后课程的联系本课程是精密机械技术专业的核心课程，本课程使用了《机械设计》，《公差配合与测量技术》，《机械制图》，《液压传动》，《电工与电子》，《企业管理》；《数控机床》等专业技术课。
是各专业技术课的综合应用。
七、课程实施建议1、该课程是一门实践性较强的课程，教学内容包括精密加工技术及测量技术基础等基础知识，涉及的知识面较宽。
精密测量技术——期末知识点总结(前两章)
精密测量技术——期末知识点总结一．精密测量的意义与发展1．2测量的基本概念测量：以确定量值为目的的一组操作。
也就是为确定被测对象的量值而进行的实验过程。
测试：是指具有试验性质的测量。
也可理解为试验和测量的全过程。
检验：是判断被测物理量是否合格（是否在规定范围内）的过程，通常不一定要求测出具体值。
因此检验也可理解为不要求知道具体值的测量。
检验的主要对象是工件。
检定：为评定计量器具是否符合法定要求所进行的全部工作，它包括检查、加标记和出具检定证书。
检定的主要对象是计量器具。
比对：在规定的条件下，对相同不确定度等级的同类基准、标准或工作用计量器具之间的量值进行比较的过程。
一个完整的测量过程应由下述四部分组成，即测量过程四要素：（1）测量对象和被测量（2）测量单位和标准量（3）测量方法（4）测量不确定度测量方法分类：直接测量和间接测量、绝对测量和相对测量、接触测量和非接触测量、单向测量和综合测量（例如齿轮整体误差的测量、丝杠的螺旋线误差测量）、手动测量和自动测量、工序测量和终结测量、以及主动测量（也叫在线测量）和被动测量等。
测量不确定度：不确定度是指对测量结果不能肯定或有怀疑的程度。
测量不确定度是表征合理赋予被测量之值的分散性，并与测量结果相联系的参数。
测量不确定度是表征测量结果的一个容易定量、并便于操作的质量指标，它的大小决定了测量结果的使用价值。
当给出的测量结果附有不确定度的说明时，才是完整和有意义的。
1．5测量不确定度标准不确定度，就是用标准差表征的不确定度，称为标准不确定度，用u表示。
标准不确定度分A类评定与B类评定。
A类：u(x)=√n =[1n(n−1)∑(x i−x)2]12；B类：经验判定。
直接测量结果所要求的标准不确定度的合成值u c为其所有分量的算术平方根。
不确定度的来源包括：被测量的定义不完全；被测量的复现不理想；测量样本的代表性；环境条件的影响；人员读数偏差；仪器分辨率的限制；测量标准赋值的不准确；引用常数或参数的不准确；测量方法的近似；各种随机影响（误差）；修正系统误差的不完善；不明显的粗大误差。
精密测量技术实验报告
实验一、用接触式干涉仪测量量块一、实验目的1、掌握相对法检定量块的方法；2、熟悉接触式干涉仪的工作原理和使用方法；3、掌握量块中心长度的测量的方法。
二、实验设备接触式干涉仪、标准量块（二级量块）、被检量块（三级等量块）及附件三、实验数据与处理四、结论实验二、比长仪测量线纹尺一、实验目的1、了解阿贝比长仪的工作原理和使用方法；2、熟悉测量线纹尺的方法。
二、实验设备阿贝比长仪、线纹尺、其它。
三、实验数据与处理四、结论实验三、工具显微镜上用灵敏杠杆测量孔一实验目的1、熟悉万能工具显微镜调整和使用方法；2、掌握光学灵敏杠杆测量孔径得方法。
二、实验设备万能工具显微镜、光学灵敏杠杆及附件三、实验数据与处理实验四、光学比较仪测量轴一、实验目的1、熟悉立式光学比较仪的工作原理及使用；2、掌握用立式光学比较仪测量轴径的方法。
二、实验设备立式光学比较仪、小轴、量块三、实验数据与处理实验五、用圆度仪测量零件的圆度误差一、实验目的1、熟悉圆度的工作原理及使用方法；2、掌握圆度误差的数据测量方法。
二、实验设备圆度仪、被测件、同心圆模板三、实验数据与处理实验六、用合像水平仪测量平板平面度误差一、实验目的1. 了解平面度误差的测量原理及千分表的使用方法。
2. 掌握平面度误差的评定方法及数据处理。
二、实验设备合像水平仪、平板、千斤顶三、实验数据与处理实验七、用单基圆盘齿形误差测量仪测量齿轮的齿形误差一、实验目的1、熟悉单基圆盘齿形误差测量仪的工作原理及使用。
2、掌握数据的采集及误差处理方法。
二、实验设备基圆盘齿形误差测量仪、被测齿轮、指示表。
精密工程测量说法
精密工程测量说法1、概述精密工程测量的基础理论精密工程测量是工程测量的分支，是测绘科学在大型工程、高新技术规程和特种工程等精密工程建设中的应用。
数百米高的特大型水电工程，特大跨距的斜拉桥、悬索桥、大型工业和民用建筑群体的纷纷涌现，对传统的工程测量在内容、精度、技术要求、测控技术等方面提出了众多急需解决的问题。
精密工程测量要满足各种复杂大型工程、前沿科学研究中的实验工程、现代工业安装测量、变形监测工程等等应用的需要，确保这些大型工程建设的顺利实施和工程的优质。
精密工程测量的突出特点是“高精度”和“高可靠性”。
I、精密个工程测量是工程测量的现代发展和延伸,它是指绝对测量精度达到毫米或亚毫米级、相对精度达到10-6，以先进的测量方法、仪器和设备，在特殊条件下进行的测量工作。
相比于传统的工程测量，精密工程测量具有如下特点：1、精密工程测量是在测量学的基本理论和方法指导下的测量技术，在信息获取的精度方面有更高的要求；2、精密工程测量需要研制新仪器和专用设备，提高仪器的自动化程度及精度，深入分析工程测量工作中的各种误差并采取有效措施加以克服，研究新的测量技术、实施方案和数据处理方法，形成一套专门为高精度工程测量所需的理论、方法和技术；3、精密工程测量是服务于各种工程中精度要求“特高”、“特难”的那部分工作，服务范围相对较小，但重要性十分显著，起着关键性作用；4、精密工程测量所用的仪器设备必须具有较高的性能，以保证测量结果的精度、可靠性和有效性。
II、精密工程测量实施方案的基本步骤：1、对工程区的环境条件、工程及水文地质、气候的特点进行详细的分析及描述，并分析总结这些条件对测量作业的影响。
要全面完整地掌握该地区已有的测量资料，分析和评定这些资料的精度和利用价值；2、工程区基准的确定，在详细进行精度分析和遵循有关“规范”条款的基础上，兼顾整个工程区建设的需要，提出控制方案和实施方法，以及对精度进行预估等；3、确定出测量中的关键精度所在，并结合自己的经验以及广泛吸收同类工程成功的实例，提出数个实施方案。
精密工程测量技术及应用
精密工程测量技术及应用摘要：随着社会的发展，我国科学技术水平得到了显著提升，各行各业各类工程中精密工程测量技术的应用也得到了有效推广，这也在一定程度上进一步推动我国的工业化进程。
但是我国当前各行各业精密工程测量技术的应用过程中，仍然存在一定的问题，使得精密工程测量技术的应用很难发挥理想的效果。
本文中我们就将针对精密工程测量技术及其应用进行深入探究，希望可以更好的推广落实精密工程测量技术的科学应用，推动我国工业化的进一步发展。
关键词:工程测量；发展；应用大型工程开展过程中，前期对工程进行精密测量是非常必要的，可以在很大程度上提升相关工程设计的精准度和实用性，保障相应工程的质量。
但是在精密工程测量技术应用过程中，要尽可能结合现代测量的新理论，才能真正的保障精密工程测量技术在实际应用中发挥更大的功效。
接下来我们就来具体探讨了解一下精密工程测量技术及其有效应用。
一.精密工程测量的基本概述工程开展过程中，需要提前对施工区域进行现场踏勘，从而得到准确的相关数据来作为参考进行相应的工程设计，保证相应工程设计的科学性。
而为了获取更加精准的相关数据信息，当前很多工程测量过程中所应用的相关技术也更加的精密。
以绝对测量精度优于毫米级或相对测量精度达到1×10-5以上作业精度也在很大程度上提升了我国工业发展的水平。
随着现代科学技术的不断进步和我国综合国力的不断提高，我国大型工程项目尤其是科学工程得到了蓬勃的发展，如航空、航天和加速器等工程，其复杂的结构和精密的测量要求在施工、安装、检测、控制和监测等工作，都对精密工程测量提出了更高的要求，使得精密工程测量得到了迅速的发展，精密测量技术在加速器工程、高铁工程、大型射电望远镜工程和工业测量等领域都发挥了不可替代的作用，成为影响工程整体质量的重要因素，因此，加强对精密工程测量技术的研究和应用十分重要。
工程测量技术通常根据实际的应用需求分为两种：普通测量和特殊测量。
普通测量中，我们对于测量结果的精准度要求相对较低，因而它的应用范围也相对较广。
精密测量理论与技术基础第1章 绪论
第一章 绪 论
二、精密测量技术及仪器发展的若干趋势
二、精密测量技术及仪器发展的若干趋势
2.1 测量精度亚纳米量级，测量尺度纳米量级
机械加工精度发展
0.7nm-0.8nm
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二、精密测量技术及仪器发展的若干趋势
大口径光学元件形面的高精度测量
45nm光刻机使用的浸没透镜
➢口径：300mm ➢波长：193nm ➢数值孔径：大于1 ➢镜片数量：40-60片
专业知识
各种测量技术、测控系统智能化、自动化、网络化、集成 化设计，现代新技术的集成应用等
精密测量理论与技术基础课程目标
➢ 测量的基本概念、测量标准、量值传递与溯源； ➢ 各种测量方法，测量系统的组成及其静动态特性； ➢ 误差理论、测量不确定度的评定方法及相关的数据处
理方法。 ➢ 掌握各种被测量的基本概念、常用测量方法、各种方
第一章 绪 论
一、计量学基础知识
测量、计量的国内外术语定义对比
➢ JJF1001－2011《通用计量术语及定义》
✓ 测量（measurement）： 通过实验获得并可合理赋予某量一个
或多个量值的过程。
✓ 计量（？）：实现单位统一、量值准确可靠的活动（中国特色，
习惯上唯有计量部门从事的测量才被称作“计量”）
ZEISS Starlith 1700i 浸没物镜
单片透镜（最大口径达 到300mm）的面形精度要 求达到1nm
数十片透镜的装配精度 在纳米量级
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二、精密测量技术及仪器发展的若干趋势
最小粒子探测的发展
基本粒子的尺度
第一张原子分辨STM 图像（1983，Binnig & Rohrer）Si(111)表 面的7×7重构
现代精密工程测量技术及新进展
现代测量与施工技术土木07-12王庆龙20074198现代精密工程测量技术及新进展摘要：本文首先对精密工程测量进行了回顾，然后主要从精密工程测量的理论和方法、精密工程测量的应用以及其最新进展并进行了叙述，最后对精密工程测量的发展方向进行了展望。
关键词：精密工程测量，应用，新进展现代工程测量已经远远突破为工程建设服务的狭窄概念，向“广义工程测量学”发展。
苏黎世高等工业大学马西斯教授指出：“一切不属于地球测量，不属于国家地图集的陆地测量，和不属于法定测量的应用测量都属于工程测量”。
工程测量的发展可概括为“四化”和“十六字”，所谓“四化”是：工程测量内外业作业的一体化，数据获取及其处理的自动化，测量过程控制和系统行为的智能化，测量成果和产品的数字化。
“十六字”是：连续、动态、遥测、实时、精确、可靠、快速、简便。
精密工程测量、工程测量仪器、工程度形变监测分析与灾害预报和工程信息系统是现代工程测量的四个主要方向。
随着技术的发展，其中精密工程测量又是最具活力的，对工程测量最具影响力的部分，而且精密工程测量代表着工程测量的发展方向，所以研究精密工程测量对于工程测量的发展有着举足轻重点意义。
1 精密工程测量的含义1.1 精密工程测量的定义工程测量是指工程建设和自然资源开发各阶段进行的控制测量、地形测绘、施工放样、变形监测等技术。
精密工程测量是工程测量的现代发展和延伸，它以绝对测量精度达到毫米量级，相对测量精度达到1×10-5，以先进的测量方法、仪器和设备，在特殊条件下进行的测量工作。
1.2 精密工程测量的分类精密工程测量包括各种大型特种工程测量，变形观测、三维工业测量，大型设备的安装、监测和质量控制测量、在军事领域的应用等。
精密工程测量按工程需要的精度可以分为：普通精密工程测量和特种精密工程测量。
1.3 精密工程测量的特点精密工程测量的主要特点是：作业精度依工程需要而定，并且精度要求非常高；作业环境特殊；仪器设备要求高，在特殊情况下，需要自造仪器；数据处理要求严格等。
精密时间测量技术
精密时间测量技术精密时间测量技术是我们研究和理解自然世界的重要工具。
不论是在科研实验室里进行精细的科学实验，还是在日常生活中对各种设备和系统进行精确控制，时间的精确度和准确度都至关重要。
一. 原理与技术精密时间测量技术依赖于精确的时间参考源，它们通常包括振荡器、陀螺仪和原子钟等设备。
最常用的时间参考源是原子钟，其工作原理基于量子力学定律，和不同原子或离子的特殊能级之间的跳跃频率关联。
随着技术的进步，时间测量的精度也在不断提高。
现在的原子钟可以达到10-15级别的精度，简单的说，这意味着如果让它运行一亿年，误差也不会超过一秒。
这种级别的精度对于高精度实验和高精度仪器系统，如全球定位系统(GPS)，粒子加速器，光电子器件等应用至关重要。
GPS系统是精密时间测量技术最广泛的应用之一，它利用4颗以上的GPS卫星发送的信号来测量接收器和每颗卫星之间的传播延迟，从而精确调整接收器的本地时钟。
二. 应用与前景精密时间测量技术的应用领域非常广泛，它被应用在许多领域，包括航空航天，通信，科学研究等。
例如，在光纤通信领域，精密时间测量技术可以用来精确控制激光脉冲的发射，从而提高通信的精度和效率。
除此之外，时间频率测量也是粒子物理，量子信息，天文学等许多科学研究的关键部分。
目前，正有大量的研究正在进行，以进一步提高时间测量的精度和稳定性。
例如，光频率梳技术和光钟都是研究的热点。
光频率梳技术已经将时间测量的精度提高到了10-19级别，而最新的光钟实验则让人们对于未来的10-20级别精度充满了期待。
精密时间测量技术对于日常生活和科学的影响是巨大的。
无论是每天的导航定位，还是深入的科学研究，它们都离不开这个重要的技术。
未来的研究将会进一步提高时间测量的精度，进一步推动科技的发展，改变我们的生活。
精密水准测量
站数目应安排成偶数，且在相邻测站上使两水准
标尺轮流作为前视尺和后视尺。
2.外界因素引起的误差
1) 温度变化对i角的影响
i角与时间成比例地均匀变化，则可以采取改变观 测程序的方法在一定程度上来消除或削弱这种误差 对观测高差的影响。在相邻两个测站上，对于基本 分划和辅助分划的观测程序可以归纳为：
③ 水准标尺在构造上应保证全长笔直，并且 尺身不易发生长度和弯扭等变形 ；
④ 在精密水准标尺的尺身上应附有圆水准器 装置，作业时扶尺者借以使水准标尺保持在 垂直位置；
三、精密水准测量的角的误差影响
及影响 二等水准测量：前后 视距差应≤1 m。前后视距累 积差
，应≤3m。
? ? s
i（ S 前 ? S 后）?1
? ? ? s ? i（ S后 ? S前）?1
2）φ 角误差的影响
当仪器的垂直轴倾斜时，如与视准轴正交的方向倾 斜一个角度，那么这时视准轴虽然仍在水平位置， 但水准轴两端却产生倾斜，从而水准气泡偏离居中 位置。这时，仪器在水平方向转动，水准气泡将移 动。当重新调整水准气泡居中进行观测时，视准轴 就会偏离水平位置而倾斜，显然它将影响在水准标 尺上的读数。
后(基)—前(基)—前(辅)—后(辅)
前(基)—后(基)—后(辅)—前(辅)
2）仪器和水准标尺(尺台或尺桩)垂直位移 仪器下沉：的影响
条件： 1 尺子不升沉，仪器下沉 2 和时间成比例 3 观测速度均匀
后前前后观测程序、作业熟练、硬路面观测可减小误差
水准尺下沉：
往返观测取平均可减小尺子的升沉误差
3）大气折光的影响
主要特征：倾斜螺旋，平行玻璃板测微器
? 1—望远镜目镜 ? 2—水准气泡反光镜 ? 3—倾斜螺旋 ? 4—调焦螺旋 ? 5—平行玻璃板测微螺旋 ? 6—平行玻璃板旋转轴 ? 7—水平微动螺旋 ? 8—水平制动螺旋 ? 9—脚螺旋 ? 10—脚架
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•
计算（旋转法、计算机），作图法
形
状
第及
三
位 置
章
误 差
测
量
•
3.2 平面度误差的测量
1、计算法
例：用三点法和对角线法评定误差
a1
a5
a1a5 : 0 -8 -5 3 0
b1
b5
a5e5: 0 1 -2 2 0
a1e1: 0 -5 0 2 0
c1
c5
e1e5: 0 -7 5 -4 0
d1
d5
b1b5: 0 3 -6 -1 0
• 二、 误差的评定：
•最小条件的判定：高低相间的3点
•两端点连线：首尾两点连线为基准直线
最小条件
端点连线
3.1 直线度误差的测量
形
状
第及
三
位 置
章
误 差
测
量
光学平直仪
形
状
第及
三
位 置
章
误 差
测
量
•水准仪
三、误差的处理
形
状
第及
三
位 置
章
误 差
测
量
•例：用分度值为0.01mm/m的水平仪测量 1.4米导轨，桥板跨距为200 mm，测得格 数如下，试求分别按最小条件法和两端点 连线法确定的直线度误差
第
形 状
三及
章
位 置
误
差
测
量
第三章 形状及位置误差测量 教学纲要
教学要求：1. 明确常用形位公差(如直线度、平面度、平行度、 圆 度、圆柱度等)的定义及测量方案。
•
2. 了解常用计量器具如圆度仪、干涉显微镜等的测量
原理
•
教学重点： 能掌握形位误差常用误差测量方法与测
量步骤以及常用数据处理方法
教学难点：理解掌握平面度误差检测中的数据处理方法（最小条 件评定法，）即用旋转法求平面度误差。
本章教学内容：
•
主要阐述了平行度、平面度、平行度、圆度、圆柱度
等的测量方法
本章教学建议:
•
为了使学生能较好地理解，教师对一些内容必须作比
较详细的分析讲解，一般情况下形位误差检测分三个
步骤：一是根据误差项目和检测条件确定检测方案，
据此选择计量器具，并确定测量基准。二是进行测量
，得到被测实际要素的有关数据。三是进行数据处理
• 测量：用轮廓样板
• 6.面轮廓度（也可有基准）控制空间曲面的形
状误差公差
• 公差带：包络一系列直径为公差值t的球的两包 络面之间的区域 球心应位于理想轮廓面上。 标注应在法线上。 测量：三坐标测量仪
3.1 直线度误差的测量
形
状
第及
三
位 置
章
误 差
测
量
•直线度是控制零件上被测要素的不直程度，被限制的直线 有：平面内的直线，回转体的素线，平面等的交线，轴线等
线法的联系与区别
• 色点法：较粗略的方法，车间用
形
状
第及
三
位 置
章
误 差
测
量
• 二、平面度误差的测量
• 平晶
• 精密平台：被测件用可调支承置于精密平台 上
•
三点调平、四点调平、水平面调平
•
便于用三点法、对角线法进行评定
• 水平面和几何光束
• 网格法，米字线法（误差联系法）
• 三、平面度误差的数据处理
• 跳动公差 圆跳动（ ）全跳动（ ）
第
形 状
三及
章
位 置
误
差
测
量
• 1.直线度:
它是控制零件上被测要素的不直程度，被限制的直线 有：平面内的直线，回转体的素线，平面等的交线，轴线 等
• 2.平面度
是限制实际表面对其理想平面变动量的一项指标 ,控 制任一平面或圆柱体的端面。其公差带为两平行平面t。
，按最小条件确定包容区域，得到形位误差数值。
• 形状误差 位置误差
第
形 状
三及
章
位 置
误
差
测
量
直线度 平面度 圆柱度 圆度 线轮廓度 面轮廓度
平行度 垂直度 倾斜度 同轴度 对称度
位置度 圆跳动
全跳动
第
形 状
பைடு நூலகம்
三及
章
位 置
误
差
测
量
• 形位公差的特征项目及符号
•
amax= (yi/xi)max
3.2 平面度误差的测量
形
状
第及
三
位 置
章
误 差
测
量
• 平面度是限制实际表面对其理想平面变动量 的一项指标 ,控制任一平面或圆柱体的端面 。其公差带为两平行平面
• 一、平面度误差的评定
• 1．最小区域法：三角形、交叉、直线准则
• 三点法
• 对角线法
•
注意：三角形、交叉准则与三点法、对角
• 一、形位公差
• 形位公差是被测实际要素允许形状和位置变动 的范围。
• 二、形位公差的特征项目及符号
• 直线度（—）平面度（ ）圆度（○）
• 形状公差
• 圆柱度（ ）线轮廓度（⌒）轮廓度（ ）
• 形位公差 平行度（∥）定向公差 垂直度（ ⊥）
• 倾斜度（∠）位置公差
同轴度（◎）
• 定位公差 对称度（ ）位置度（ ）
形
状
第及
三
位 置
章
误 差
测
量
（二）线差法：
•1．干涉法（平晶法）：分段测量 •测量次数 n = l/r -1 •2．跨步仪法 •3．光轴法：自准直仪 •4．激光准直仪：四象限光电靶，利用差动式连接得到相互垂直 方向上的误差值
• （三 ）角差法： 水平仪、自准直仪，因其直接测量的是角度
得名。
•
介绍水平仪的基本工作原理。
•“0” 0 1 -2 3 -2 0 2
•解本题时，要特别提醒学生注意添加一个“0”
形
状
第及
三
位 置
章
误 差
测
量
•四、计算机处理方法：
• 1．计算机一般处理方法：按步长搜索
• 2．计算机优化处理方法：
• 一维寻优——黄金分割法
• 讨论黄金分割法来源及思路
• 边界的设定：amin= (yi/xi)min
c1c5: 0 -1 0 -1 -4
e1
e5
d1d5: 0 0 -2 -4 0
形
状
第及
三
位 置
章
误 差
测
量
•
3.2 平面度误差的测量
例：用最小区域法评定误差 :
交叉准则 0 -5 15
•
a、给定平面内的直线度（素线） 公差带：两条平行直线t
• b、给定方向的直线度： (1)一个方向：两平行平面
•
(2)两个方向：两组平行平面t1，t2
•
(3)任意方向上的直线度(空间) 公差带为直径为φt
的圆柱面
•一、误差的测量 • （一） 光隙法： • 刀口尺、研磨平尺：与标准光隙比较或观察光隙颜色 （衍射- 蓝0.8u,红1.5u,白>2.5u）
3.圆度
它是控制实际圆对其理想圆的变动量（任一截面的圆 度）
4.圆柱度（综合性指标）
• 它控制圆柱面的圆度，素线的直线度，两条素线的平 行度以及轴线的直线度等等半径差为t的两同轴圆柱。 测量：可用全跳动来检测
第
形 状
三及
章
位 置
误
差
测
量
• 5.线轮廓度
• 用来控制平面曲线或空间曲线与截面的交 线的公差：实际对理想轮廓所允许的变动全量 公差带：包络一系列直线为t的图所形成的 两包络线之间的区域，诸圆的圆心应位于理想 轮廓线上。 理论正确尺寸：确定被测要素的理想形态、方 向、位置的尺寸