精密测量技术

2 s h 计算公式： R 8h 2
f f b b2 1 ΔR Δs Δh Δs ( 2 ) Δh 0.0028mm b h 4h 8h 2
δlim R
结果：
s 2 2 s2 1 2 2 ( ) δlim s ( 2 ) δlimh 0.0023mm 4h 8h 2
M3 / 2
1 M 3 d0 1 sin 2
（2）最佳量针直径
d0 P cos( / 2) 2 4
由 M 3 d 2 d 0 d 0 sin

2
得 d 2 M 3 d 0 1 sin 2
P cot 2 2
1 a1
2 a 2
n i 1
......
n a n
n
由圆周封闭特性可知 所以得 各被测角间隔即为
o 360 i
360o / n ( a i ) / n
oi a i
i 1
实验一：在万工显上用影象法测量螺纹
仪器调节： 1）根据被测螺纹的中径、牙形角，参照仪器说明书确定光阑直径。根据被测螺纹的螺距、中径，按照 公式计算出螺纹旋向倾斜升角Φ。 2）接通电源、点亮照明灯，把光阑自零位调到所需的值。 3）利用定焦杆调整物镜位置。 4）把被测螺纹轴装在万工显的工作台上，并注意应使工作台纵向移动方向轴线与螺纹轴线一致。 5）根据前面测量原理介绍，对螺纹的各参数逐一进行实测
中径 用目镜米字线的中心虚线和牙形边缘相压，如图所示。 从横向读数显微镜上记下第一次读数d左1，横向移动工作 台并使主显微镜立柱反向倾斜Φ 角，使米字中心虚线与对 应的另一侧牙形边缘相压，记下第二次横向读数d左2， 则d左=d左1-d左2， 用相同的方法测得d右1，d右2， 则d右=d右1-d右2， 所以d=（d左+d右）/2
概念三：拟订测量方法时应考虑的问题
一、几个重要的测量原则
在几何量测量中，应遵循几个重要的测量原则。即： 阿贝原则、圆周封闭原则、基准统一原则、最小变形原则、最短测量链原则、重复原则、随机原则
二、被测对象和被测量的特性来自百度文库
被测对象的特性包括其大小、形状、重量、材料、批量及精度要求等。
三、测量力的影响
1、表面的接触变形 2、纵向变形及弯曲变形
（4）按o1、o2、a1、b1、c1 、d1 和d2 、c2 、b2 、 a2 、o2 、01 正反顺序进行,取两次 读数的平均值作为 测量值。 （5）测量数据处理
设被测量块平面平行性偏差h，4个角点的 长度与其中心长度之差为：
取其中绝对值最大的一个作为被测量块的平 面平行性偏差H
实验三：在万能测长仪上测量孔径
d2 / 2
M3 / 2
1 根据：d 2 M 3 d 0 1 sin 2
令 cos d 2 2 P 1 0 d0 4 2sin 2 sin 2 2 2
解得：d0( 佳)＝
2cos / 2
p
（3）测量精度分析
① 间接测量的函数误差 ② 螺纹升角的影响 ③ 测量力的影响
R (12 ΔR) δ lim R 11.997 0.002mm
测量理论三：多面棱体分度角的相对测量法
多面棱体是一种高精度的角度计量标准器，它是以底面为定位基面的正 棱体，带中心孔也可做定位用。 右图为用相对法测量多面棱体的示意图，定角为两精度相等的自准直 仪光轴组成的夹角β 。β不要求已知，但在测量过程中应保持恒定， 测量时将其依次与被测棱体各相邻工作面法线间的夹角φi进行比较。 用自准直仪定位，自准直仪读数，共读得n个读数，则应有a1、a2…an、 则应有
概念四：“米”的定义
米等于光在真空中，在1/299 792 458秒的时间间隔内的行程长度
长度量值传递实物基准：量块和线纹尺
角度测量的实物标准量：高精度度盘、圆光栅、圆感应同步器、 角编码器、多面棱体、多齿分度盘
概念五：表面粗糙度的常规测量
干涉法——测量方法
H
b a 2
a——相邻两干涉带距离 b——干涉带弯曲高度
即
M3 d2 d0 2( DC BC )
4 2 d0 1 DC 2 sin( 2)
P cot 2 2
A D B E F
而 BC P cot ,
d2
C
/ 2 15时 d2 M3 4.8637d0 1.866P
d2 / 2
/ 2 30时 d2 M3 3d0 0.866P
2 2 2 d M Cd 2 d2 C P 2 P C /22 /2
2 0 0
注意：修正值与系统误差的区别。 极限误差：
测量理论二：测量方法的选用实例
已知基本尺寸：h=10.00mm, s=23.664mm 系统误差：
测得：h=10.002mm, s=23.660mm
牙形半角 测量牙形半角用对角线法，测出如图所示四个位置的半角 实际值，测量顺序为Ⅰ -Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ。 注意在牙形两侧测量时， 分别向互为相反的方向倾斜Φ 角，还应注意角值读数显微 镜中角度值的正负号。
左右半角的实际偏差为：
被测螺纹的半角误差为：
实验二：量块检定（接触式干涉仪）
被检量块等别 分度值i (μ m) 干涉条纹间隔数m 2、3 0.05 8 4 、5 0.1 16 6 0.2 32
修正后的测量结果：
d 2 M Cd d 0 C P P C / 2
0

2
d0 cos cot tan 2 2 2 2
p Kp
2 3
p—测量力(N) K—测量力为1N 时的压陷系数
d2实际 d2计算 (d2 p) / 1000
概念七：表面形貌
λ>10mm 形状误差 λ=1——10mm 表面波度 λ<1mm 表面粗糙度
概念八：平面度最小包容区域法的准则
三角形准则、交叉准则、直线准则
概念十：一米测长机的读数 见ppt及实验指导书——万能测长仪
概念十一：
测量理论一：三针法（圆柱外螺纹的测量）
（1）计算公式：
M 3 d0 d2 d0 d2 DB DC BC 2 2 2 2 2
概念一：
精密测量技术的主要发展方向：
1、新技术和新的测量原理的应用 2、高精度，如芯片测量精度1-10纳米 3、高速度 4、测量方式多样化 5、小型化、集成化、高灵敏、高分辨 6、标准化 7、实现各种溯源的要求 8、围绕微型机械设计理论展开的测量、理论分析工作
概念二：测量过程及测量四要素
测量过程实际上就是一个比较过程，也就是将被测量L与标准的单位量u进行比较，确定其比值K的过程 四要素：一个完整的测量过程应包含 1.被测对象和被测量 2.测量单位和标准量 3.测量方法（含测量器具）测量方法可以理解为测量原理、测量器具和测量条件（环境和操作者）的总和。 4.测量不确定度（精度） 测量精度表示测量结果与真值的一致程度
⑤根据被测孔径等于标准孔径与两读数差之和，即： B测 ＝D标 ＋(N2 -N1 )
⑥做好结束工作，将所有的用具清洗干，上油放回原处。
概念六：量块的精度分级又分等
量块的精度分级又分等
量块按制造精度分为0、1、2、3、4级，其中0级精度最高， 按检定精度分为1、2、 3、4、5、6等，其中1等精度最高。
量块“等”和“级”之间的关系是：
（1）对研合性及平面平行性偏差规定为：l、2等与0级，3、4等与1、2级，5、6等与3、4级分别相同。 （2）“等”和“级”可以代替使用。 例如，0、1、2级量块的中心长度制造极限偏差分别与3、4、5等量块的中心长度测量极限误差相同， 因此，0、l、2级量块可分别代替3、4、5等量块来使用。
Δs 0.004mm Δh 0.002mm L HL 极限误差： δ lim s 3 3.8 μm 30 4000 L HL δ lim h 3 3.2 μm 50 2500
求出R实际偏差： 求出R极限误差：
9筋<10mm 5筋>10mm
实验步骤 （1）将所需量块清洗、擦净。进行外观检定、研合性检定。 （2）调焦并寻找干涉条纹，调整干涉条纹与分划板刻线平行，并进行定度。 式中：i---刻线尺的分度值；m---所选干涉条纹数； λ ---滤色片波长；n---在m 条干涉条纹内所含的刻度格数. （对应于步骤2的定度） （3) 定度后将单色光换成白光，将标准量块与被检量块放在工作台上，将仪器调零。
①根据被测孔大小、厚度选取测钩等附件 ②根据被测孔大小选取标准环规，并用压板固定
③上升工作台，使双测钩测头进入环规，横向移动工作台，在显微镜内寻找一个最大值，即最大拐点处， 然后再扳动手柄使工作台作左右倾斜寻找一个最小值，即最小拐点处，记下读数N1
④取下标准环规，换上被测工件，按(3)方法同样可记下被测环规读数值N2
四、测量环境
测量环境是指在测量时的外界条件，如温度、湿度、气压、振动、气流、灰尘、腐蚀气体等。
几个重要的测量原则（上接概念三第一点）
1、阿贝测长原则 在长度测量中，将被测量与标准量沿同一直线排列，即采用串联排列形式。 2、圆周封闭原则 同一圆周上所有分度夹角之和等于360°，或同一圆周上所有夹角误差之和等于零。 3、基准统一原则 各种基准原则上应该一致 4、最小变形原则 测量过程中，要求被测工件与测量器具之间的相对变形最小。 5、最小测量链原则 应尽量减少测量链的组成环节，并减少各环节误差。 6、重复原则 对同一被测参数重复进行测量，若测量结果相同或变化不大，则测量结果可靠性较高。 7、随机原则 对于随机误差，可用概率与数理统计原理对一系列测量结果进行处理，以减小其对测量结果的影响。