长度计量第三章 长度计量基础知识概要

§2 米的定义及其发展
一、米的演变
1790年 法国科学院受法国国会委托，提出“米”制建议。 1791年，以通过巴黎的子午线的四千万分之一作为一米， 1799年法国制造了一只铱合金矩形的金属米尺-----档案米尺 十九世纪后期，国际计量局定制了30只横截面积为X形 的铂铱合金的米原器复制品，它的长度与档案米尺相等。 1899年召开第一届国际计量大会，批准了经过测量选定 的其中No.VI作为国际长度基准---国际米原器，称国际 米。 1927年第七届国际计量大会规定了国际米的定义是：米是
研究和确定长度单位；研究建立和保存长度计量基准、 标准；建立长度各项计量检定系统，组织量值传递； 开展计量检定与修理，保证量值的准确一致；研究新的 长度计量测量方法和手段，确定测量准确度；应用新的 科学技术理论，开拓长度计量的新领域
二、长度计量包括的内容
1.长度尺寸---如端度、轴径、坐标尺寸、线纹间尺寸、 箱体结构尺寸 2.角度---如平面角、圆分度、空间位置角、锥度 3.表面形状和位置误差 4.表面粗糙度 5.角度和长度的复合工程参量
(1)甲烷吸收稳频的氦氖激光辐射 (2)碘吸收稳频的染料激光或1.15微米的氦氖激光的 倍频辐射
(3)碘吸收稳频的氦氖激光辐射
(4)碘吸收稳频的氩离子激光辐射 (5)两类同位素光谱灯辐射 对应于氪-86原子在2P10和5d5能级之间跃迁所对 应的辐射
汞-198和镉-114原子的辐射
长度单位的发展：
国际计量局保存的国际米原器上两端刻线的中间刻线的轴 线在0°C时的距离
1960年第十一届国际计量大会通过了米的新定义： 米的长度等于氪-86原子的2P10和5d5能级之间跃迁 所对应的辐射在真空中波长的1650763.73倍。 二、现行米的定义 1983年10月第十七届国际计量大会通过的米的新定义为： 米是在真空中在（1/299792458）秒的时间间隔内所经路 径的长度。 三、米定义的复现方法 1.用于天文测量、大地测量的复现方法 L=ct 2.用于实验室计量工作的复现方法 由所测得频率与固定光速值来复现波长值 3.用于一般测量的复现方法 用米定义咨询委员会推荐使用的五种激光辐射和两 类同位素的任意一种来复现。
长度的量值传递
量值传递是“将国家计量基准所复现的计量值，通过检 定（或其它方法）传递给下一等级的计量标准（器）， 并依次逐级传递到工作计量器具上，以保证被测对象的 量值准确一致的方式”。 我国长度量值传递系统如图所示，从最高基准谱线向下 传递，有两个平等的系统，即端面量具（量块）和刻线 量具（线纹尺）系统。其中尤以量块传递系统应用最广。
(2)将米的定义与单位的复现方法这两者区分开来。这一特点使复现米的准确 度不受定义本身的限制。
(3)新定义不仅废除了长度计量的自然基准，而且还废除了单一的长度计量基 准。这特点使得复现米的不确定度不受某一基准本身准确度的限制。
(4)在目前（当时）条件下，米定义的改变不影响米作为基本单位的地位。这 一特点使得目前通用的国际单位制不必作任何改变。
•§3 长度计量的基本原则
一、阿贝原则
二、圆周封闭原则
三、变形最小原则
四、最短测量连原则
五、基准统一原则
一、阿贝原则
被测量的测量轴线与标准量的测量轴线相重合或在其延
长线上，称为阿贝原则。 阿贝原则是长度计量的基本原则，其意义在于它避免了 测量时因直线度误差或测量轴线倾斜等因素引起的一次 测量误差而只存在二次微小误差。
第三章 长度计量基础知识
主要内容
• • • • • • • §1 §2 §3 §4 §5 §6 §7 长度计量的任务和内容 米的定义及其发展 长度计量的基本原则 影响长度测量准确度的主要因素 常用的几种测量方法 长度计量中的几种常用方法 长度计量技术的新发展
§1 长度计量的任务和内容
一、长度计量的主要任务
1983年，新定义
1、新定义的ຫໍສະໝຸດ Baidu容
(1)关于米定义的决议
①米是光在真空中在1/299 792 458 s 的时间间隔内所行进的路程长度。 ②废除1960年10月第11届国际计量大会批准建立在86K r原子的2p10和5d5能级 间跃迁基础上的米定义。
(2)规定米定义的3种复现方法
①用于天文、大地等测量工作的复现方法 根据 l=c t 关系式，由测出的时间t与给定的光速值 c复现长度值 l；
1790年，档案米尺
巴黎 北极-赤道 地球子午线/1000万
1880年，国际米原器 铂铱合金的高精度米尺第6号尺（30多根）
当时米的定义为：米的长度等于在冰点温度下， 米原器两端刻线间的距离。
1960年，光波波长
米定义为：米的长度等于86Kr原子的2p10和5d5 能级之间跃迁所对应的辐射在真空中的波长的 165 0763.73倍。 激光技术：单色性好、方向性好、光强大
1 L L L cos L 2 2
在检定和测试中遵守阿贝原则可以提高测量的准确度，
违反阿贝原则会产生的一次测量误差，这种因违反阿贝 原而产生的一次测量误差叫做阿贝误差。
阿贝原则：举例说明
如图所示，干分尺的测微螺杆和被测物处在一条直线上， 符合阿贝原则，因测量轴线倾斜所产生的误差L为： 因为很小， ，L属二阶误差，可以忽略小计。
②用于实验室计量测试工作的复现方法 根据入＝c／f 关系式，由测出的频率 f 与给定的光速值 c复现长度值 l； ③用于一般测量工作的复现方法 直接使用米定义咨询委员会推荐使用的5种激光辐射和2类同位素 光谱灯辐射的任一种来复现。（ He-Ne、Hg 、 Kr等）
2．新定义的特点
(1)新定义建立在真空中光速值 c＝299 792 458 m／s这一基本物理常数的基 础之上。这一特点使得复现米的不确定度不受某种基本物质性能的限制。
角度的量值传递
角度基准与长度基准有本质的区别。角度的自然基准是客
观存在的，不需要建立，因为一个整圆所对应的圆心角是
定值（2π rad或360°）。因此，将整圆任意等分得到的 角度的实际大小，可以通过各角度相互比较，利用圆周角 的封闭性求出，实现对角度基准的复现。 为了检定和测量需要，仍然要建立角度度量的基准 。