互换性课件哈工大(威海)第2章测量技术基础[50p][1.03mb]

角度标准是角度量块、测角仪或分度头。量值传递系 统如图2-2、2－3。
国家基准波长
比较测量法
工
作
基
准
器
激光干涉比长仪或双频激光干涉仪
工作基准器 激光光波干涉仪
工作基准米尺
1等量块
绝对测量法
比较测量法
1等线纹尺
比较测量法
2等量块
比较测量法
线 纹 量 具
2等线纹尺
端 3等量块
比较测量法
面 比/直测量法
依据according to ：量块测量的不确定度和量块长度变 动量允许值。表2-3
量块包括长度量块和角度量块。
量块的组合combination of gauge blocks
在一定尺寸范围内，将不同尺寸的量块进
行组合而形成所需工作尺寸。成套量块有91、
83、46、38等几种规格。量块组合从消除尾 数开始,逐级向前进行。最多不能超过4块。
准确度(准确度-精度)accuracy:测量结果中系统误差和随 机误差综合特性.若两者皆小,则准确度高.
§2－4 测量误差的处理
一.随机误差的评定及其计算
• 经多次重复测量，并对测量结果进行统计、计算， 可以看出随机误差符合正态分布规律。正态分布 曲线如图
• 随机误差基本特性 单峰性 对称性 有界性 抵偿性
2.方法误差：测 量方法的不完善 （包括计算公式 不准确、测量方 法选得不当，工 件安装、定位不 正确）引起的误 差，他会产生测 量误差。
3.环境误差：测量时的环境不符合标准的测量条 件所引起的误差，他会产生测量误差。测量条件 包括温度、湿度、气压、振动、灰尘等项要求， 其中温度的影响最为突出。 图样上标准温度——20℃，测量过程中实际温度 偏离标准温度，温度变化时引起的测量误差：
计量器具零件的制造和装配误差会产生测量误差。 如：游标卡尺的刻线距离不准确、指示表分度盘与之 真的回转轴的安装有偏心等皆会产生测量误差。
计量器具使用过程中的变形、滑动表面的磨损等会 产生测量误差。
相对测量时使用的标准量（如量块）的制造误差也 会产生测量误差。
1.计量器具误差：计量器具本身所具有的误差，包 括计量器具的设计、制造和使用过程中的各项误差， 这些误差的总和反映在示值误差和测量重复性上。
令 t

P( , )
yd

1
t t2
e 2 d
2 t
①单次测量的测量极限误差
在仅有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，或者虽测量了多次，但 只取其中一次作为测量结果，可认为该单次测量结果 与被测量真值之差不会超出±3σ的概率为99.73%，而 超出的概率只有0.27% 则：概率值达到99.73%时的测量极限误差为
第二章 测量技术基础
总要求： 1. 了解测量技术的基本知识，计量器具的分类、
选择， 2. 了解各种测量方法的基本特征，通过对随机误
差分布规律及特点的分析，掌握测量结果的数 据处理方法， 3. 了解测量误差的来源及其防止措施。
§2.1 测量的基本概念
一、 测量与检验
测量是指为确定被测对象的量值而进行的一系列实 验过程，该过程就是将一个被测量与作为单位或标准的 量进行比较，从而确定比值。
二、测量误差来源
计量器具的误差 方法误差 环境误差 人员误差
计量器具的误差：指计量器具本身所具有的误差，包 括计量器具的设计、制造和使用过程中的各项误差， 这些误差的总合反映在示值误差和测量重复性上。
设计计量器具时，为了简化结构而采用近似设计， 或者设计的计量器具不符合阿贝原则等，都会产生测 量误差。
标准偏差σ和算数平均值 x可通过有限次的等
精度测量实验求出，其计算式为
n
(xi x)2
σ i1 n 1
1 n
x n i1 xi
式中
xi ——某次测量值 x ——n次测量的算术平均值
n ——测量次数，一般n取10~20
如果随机误差落在 ( ~ ) 之间，则其概率 P
q=x/E
一个完整的测量过程包括被测对象、测量单位、测 量方法和测量精确度等四方面即测量过程四要素。
机械行业中的技术测量，主要指几何参数的测量， 包括长度、角度、表面粗糙度、形位误差等的测量。
长度的测量
被测对象：指几何量，包括长度、角度、形状、 位置、表面粗糙度和螺纹、齿轮等的几何参数。
计量单位：指以定量表示同类量值的标准量。m、 mm、μm、nm；rad、°、′、″。
lim 3
• 随机在±tσ范围内出现的概率称为置信概率， t称为置信因子或置信系数。
通常取置信因子t=3，则置信概率P=99.73%
• 例: 某次测量的测得值为40.002mm,若已知 标准差σ=0.0003mm，置信概率取99.73%， 则测量结果为
40.002 ±3×0.0003=40.002 ±0.0009mm
3等线纹尺
直接测量法
量 4等量块 具 比/直测量法
精密机床用类工作计量器具
5等量块
直接测量法
比量块
高精度计量器具示值 较高精度计量器具示值 普通计量器具示值
工作尺寸
各种计量器具
工作尺寸
角度量值传递系统
value transmission system 实物基准:特殊合金钢或石英制成的多面棱体。
用于测量和检定 角度量值传递系统
基准多面棱体
300
240
0
60 180
120
自准直仪 比较测量法
多 面 棱 体 直接测量法 工作基准
标准测角仪
直接测量法 角度量块 比较测量法
光隙法
各种角度量具
三、量块gauge block
量块是由特殊的合金钢制成的六面体。线胀系数小， 性能稳定，不易变形，耐磨性好，具研合性。
• 随机误差的评定 以正态分布曲线的标准偏差作为评定在指标 正态分布曲线的数学表达式为
y
1
2
e 2 2
2
式中 y——概率密度 δ——随机误差 σ——标准偏差
当 0，y=ymax=1/ 2 , ymax ,曲线陡峭； , ymax ,曲线平坦。 是表征随机误差分散程度的参数
83块一套量块的尺寸组成 1.01-1.49 间隔0.01 共49块 1.5-1.9 间隔0. 1 共 5 块
例题:
38.785 - 1.005 (1)
37.78
2.0-9.5 间隔0.5 共16块 10-100 间隔10 共10块 1、0.5、1.005 各1块
- 1.28 (2) 36.5
- 6.5 (3) 30 (4)
量块长度length of gauge block ：一测量面任意点到另 一测量面垂直距离Li。
中心长度length of gauge block in center：一测量面中 心点到另一测量面垂直距离L。量块的工作尺寸
量块长度变动量： Lv Lmax-Lmin 量块长度偏差deviation of gauge block length ：实测
分级grading ：按制造精度分为 k 、 0 、1、2、3五级， k级最高，3级最低。量块按级使用时，以其标称值 作为工作尺寸,包含了量块的制造误差;
依据according to：量块长度极限偏差和量块长度变动 量允许值。表2-2
分等classing ：按检定精度分为1、2、3、4、5五等，1 等最高，5等最低。按等使用时,剔除了制造误差的影 响,仅含检定时较小的测量误差。因此，量块按等使 用比按级使用的测量精度高。
测量方法：指在测量时所采用的测量原理、计 量器具和测量条件的综合。
测量精度：指被测几何量的测量结果与其真值 相一致的程度。其反义词：测量误差、测量不确定度。
检验：确定零件的实际几何参数是否在规定的极限 范围内，从而作出合格与否的判断。它不能获得 被测量的具体数值。
检测的作用：
1. 检测可以判断工件的合格性。
2. 主要技术指标
刻度间距(a) scale spacing：相邻两刻线间距或圆弧长度 分度值(i) value of scale division：每一刻线间距所代表量值 示值范围nominal range：所能显示或指示被测量起－终值范围 测量范围measuring range：所能测出被测量下限值－上限值范围 灵敏度(k)sensitivity：器具对被测量变化x的响应变化L能力
以上均会造成测量误差
三.测量误差的分类
定值：条件同，被测量同，x的
系统误差
绝对值和符号保持不变
Systematic 变值：条件同，被测量同，x的
error
测
绝对值和符号按规律变化
量
随机误差：条件同，被测量同，x的绝对值和
误 Random error 符号在单次测量中以不可预定的方
差
式变化．多次测量结果符合一定的
k= L/ x=a/i 示值误差error of indication：器具示值与被测量真值之差 不确定度uncertainty：因测量误差而对被测量值不能肯定的程度
二、测量方法分类
直接与间接测量-实测量是否为被测量； 绝对与相对测量-示值是否为被测量值； 接触与非接触测量-测头是否与被测面接触；
L L[2 (t2 20C) 1(t1 20C)]
L—被测尺寸；
α1、α2—基准件、被测件材料的线胀系数；
t1、t2—基准件、被测件的温度； Δt—室温变化
4.人员误差（人为误差）：测量人员的主观 因素（如技术熟练程度、工作疲劳程度、测 量习惯、思想情绪等）引起的误差。
例如，计量器具调整不正确 瞄准不正确 估读误差即读取示值的辨别能力不强
q
单项测量与综合测量-是否同时测量多个量； 主动测量与被动测量-是否在加工同时测量； 等精度测量与不等精度测量-测量因素或条件是否改变。