测量工具使用培训资料课件.pptx

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1、检测基本理论教程,第一章:概 述第二章:量测定义.术语 第一节:量测定义,本质与分类 第二节:常用量测术语第三章:量测设备 第一节:量测设备定义.分类 第二节:量测设备之选用原则 第三节:量测设备之选用方法第四章:量测方法.原则 第一节:量测方法 第二节:量测原则第五章:量测条件与计量单位第六章:量测误差分类与产生之原因 第一节:误差分类 第二节:误差产生的原因第七章:复习题,第一章:目 录,量测是人们认识客观世界的一个重要手段.从本质上说量测就是将被测的量和一个作为计量单位(实际上，计量单位是将同类量进行比较时的一个约定的参考量)的标准量进行比较,以获得被测值的实验过程.因此,要确定被测量值

2、不是凭借人们的感观视觉,而是需要建立具有计量单位并能具体体现计量单位的器具去感观和比较.所以一个完整的量测过程应包括:1.测量对象和被测量2.测量单位和标准量3.测量方法4.测量精度几个方面例如用游标卡尺对一轴径的测量，就是将被测量对象（轴的直径）用特定测量方法（游标卡尺）与长度单位（毫米）相比较。若其比值为30.52，准确度为0.03mm，则测量结果可表达为（30.520.03）mm。,第一章:概述,任何量测,如果其结果与真实现象相差很大,则此测量结果不应被采用,否则会造成误导.因此,从事量测时:1.应以适当精密之量测仪器,2.在一定环境条件下,3.由经过训练合格的人员依照特定的操作规范来执

3、行量测工作.但即使是按照以上条件来量测,量测结果还是会有偏差.环境条件的不稳定,人为操作不一致等原因所造的.我们要分析出本身偏差产生的原因,找出解决方法,从而尽量来减低量测误差,达到量测之真正目的.,第一章:概述,第二章:量测定义.术语,长度量测,2.1.1.量测定义:利用各种不同精密的量具或仪器去检验各种不同工件的几何外 形或几何公差的程序.2.1.2.量测的本质:将被测的量和一个作为计量单位的标准量进行比较,以获得被 测值的实验过程.2.1.3.量测之范围:,长度方面:游标尺.分厘卡.量表.块规.高度规.测长仪.三次元量床.光学量测仪器.光学平板.光学投影机.工具显微镜.雷射干涉仪.雷射扫

4、瞄仪等,角度方面:角度块规.角度量规.角尺.直角规.锥度量规.量角器.组合角尺.水平仪.三次元量床.光学量测仪器(光学投影机.工具显微镜.雷射干涉仪.自动视准仪.雷射准直仪)等.形状方面:表面粗糙度量测仪.轮廓量测仪.真圆度量测仪.光学平板.光学投影仪.工具显微镜.三次元量床.专业量测仪器(齿形量测机.凸轮轴量测仪)等.*本教材所指之量测仅表示狭义的“长度量测”,2.1 量测定义,本质与分类,2.1.4.与量测有关之活动 检验:判断被检验的物理量是否合格的过程.检定:评定计量仪器之精度指针是否合格所进行的全部工作.2.1.5.量测.检验.检定之对照表,第二章:量测定义.术语,2.2.1.重复性

5、(Repeatability)量测同一组工件的过程中,任一量测值分布于总平均值之附近.此分布的程度即表示量测之重复的程度.前提:1.同一作业者 2.同一量具(测量仪器)3.同一被测工件的同一特性 4.测量次数为多次(N1)5.同一测量环境 结果:反映设备的变异(EV),2.2 常用量测术语,第二章:量测定义.术语,2.2.2.再现性(Reproducibility)不同作业者以相同之量具量测被测工件之特性时,量测平均值之差异.前提:1.同一量具 2.同一被测工件 3.不同作业者 4.同一测量环境 结果:反映作业者间的变异(AV).,2.2 常用量测术语,第二章:量测定义.术语,2.2.3.测量

6、范围 在允许误差范围内,量具仪器所能测量工件的最低值到最高值的范围.2.2.4.分辨率(分析度)(Resolution)量具对量测所能显示出最小读数的能力.对于机械式仪器:分辨率指相邻两刻线所能代表的量测之差(如附表卡尺)对于数字式仪器:因没刻度标示,故分度值被标为分辨率.它通常指仪器显示之最后一位数字间隔所代表的被测量值.2.2.5.灵敏度(Sensitivity)表示量测仪器对于检测微小信号变化量时的能力.如百分表在检测到0.01mm变化时,指针就会变化.而千分表在检测到0.001mm变化时,指针就会变化.可见,千分表比百分表灵敏度高.2.2.6.精密度(Precision)表示量测仪器对

7、同一待测工件,以相同量测过程做重复量测,其量测结果的重复性.,第二章:量测定义.术语,2.2 常用量测术语,准确度量测值与真值之间的差异程度精密度重复读数彼此之间的接近度,2.2 常用量测术语,第二章:量测定义.术语,2.2.7.准确度(Accuracy)表示实际量测值(或量测平均值)与真值之间的一致性程度.区别:精密度表示量测值之间的差异程度,2.2.8.量测不确定度(Measurement Uncertainty)量测不确定度为一量测真值存在范围的估计值.它是由于测量误差的存在,对测量值不能肯定的程度.它的计算 需经一联串量测的统计加以估计,并以标准偏差来表现其特征.量测时,若采用,其正不

8、确性为68.26%;若采用2时,正确 性为95.46%;若采用3时,其正确性为99.73%.*注此定义内容较多且难理解,具体之讲述请参阅不确定度评估讲义.,2.2 常用量测术语,第二章:量测定义.术语,第三章:量 测 设 备,3.1 量测设备之定义与分类,3.1.1.量测设备的定义 凡是能用来实现被测的量与标准量进行比较,并能直接或间接测出被测对 象量值的量具.量仪和量测装置统称为量测设备.实现一个量测活动,量测设备是所具备之基本前提,3.1.2.量测设备之分类 3.1.2.1.按结构分:1-1:量具是以固定形式复现量值的量测器具.量具复现的量值,一般标准在量具上,称为量具的标称值,又称为名义

9、值.量具既可以单独使用,又可以与其它的量测 器具一起使用.在长度计量中的量具主要包括以下几类:1 单值量具用来复现计量单位或者复现计量单位的位数或分数值的量具.如:量块.角度块.塞尺等.2 多值量具用来实现在一定范围内计量单位某些倍数或分数值的量具.如:毫米刻尺.游标卡尺等.3 综合量规这是一种用来综合检验产品尺寸或形状正确性,以及检验产 品各部分相互位置正确性的量具.如螺纹塞规.环规,3.1.2.量测设备之分类 2-2:量测仪器 将被测的量转换或可直接观测的指示值或等效信息的量测器具称为量测仪器.感受部件:该部件的作用就是感受被测的量的信息,并将其作用于传动放大的机构.传动放大的机构:该部件

10、的作用,就是将感受部件送来的信息放大传送到读数装置.读数装置:通过读数装置的细分,指示出可直接观测到的测量结果的读数值.量测仪器的种类:指示式仪器:能读出示值的,如:百分表.万用表 记录式仪器:能记录示值的,如:电子式光标卡尺 比较式仪器:用以将被测的量值和已知的量进行比较得出差值.以上种类,在目前的仪器上可能是几个功能的集中.例如:我公司使用的三丰公司的投影仪:仪器上的10X.20X.50X的物镜为感受部件.仪器上的三片反射镜及投影屏为传动放大机构.仪器上的光栅尺与细分的读数显示器为读数装置.,第三章:量 测 设 备,3.1 量测设备之定义与分类,4-4.为确定被测量值所必需的量测器具和辅助

11、设备的总体,称为量测装置.按照作用及用途可分为两大类:1 标准量具的标准量测仪器:是用于复现及保存计量单位或者用来检 定及分度其它计量器具的量具和量测仪器.2 工作量具和工作计量仪器:是用于实际测量的计量器具.,3.1.2.量测设备之分类 3-3.量测转换器(传感器)测量转换器具是一种将给定量变换成便于传送.处理或贮存的(不能直接感知的)测量信息的量测器具.如:三元坐标量床上的传感测量头.,3.1 量测设备之定义与分类,第三章:量 测 设 备,3.1.2.2.按仪器工作原理分类:实际上是一种以被测量的原始信号转换原理的不同而命名不同 仪器的分类方法,可分出以下四类:1 机械式仪器 用机械方法实

12、现原始信号转换的仪器.如游标卡尺.百分表.分厘卡等 2 光学仪器 用光学的方法实现对原始信号的转换放大的仪器.如投影仪 3 气动仪器 以压缩空气为介质,用气源系统(如流量或压力)变化来实现对原始 信号的转换的仪器 4 电动仪器 是以把被测原始信号转换为电量来实现长度测量的仪器,3.1 量测设备之定义与分类,第三章:量 测 设 备,3.1.2.3.按仪器用途分类 按用途分类是一种根据测量对象的特征而分类的方法,可分为以下六类:1 端度仪器:如量块.块规 2 角度仪器:测角仪 3 表面粗糙仪器:粗糙度测试仪 4 平直度仪器:准直仪.水平仪 5 通用仪器:工具显微镜.投影仪等 6 线纹比较仪:阿贝比

13、较仪,3.1 量测设备之定义与分类,第三章:量 测 设 备,3.2 量测设备之选择原则,第三章:量 测 设 备,用于长度尺寸测量的仪器种类繁多，被测件的结构特点和精度要求也各不相同，因而要保证快捷地获得可靠的测量数据，必须合理地选择测量器具。测量器具的选择应综合考虑以下几方面的因素：测量精度：所选的测量器具的精度指标必须满足被测对象的精度要求，才能保证测量的准确度。被测对象的精度要求主要由其公差的大小来体现。公差值较大，对测量的精度要求就较低；公差较小，对测量的精度要求就较高。测量成本：在保证测量准确度的前提下，应考虑测量器具的价格、使用寿命、检定修理时间、对操作人员技术熟练程度的要求等，选用

14、价格较低、操作方便、维护保养容易、操作培训费用少的测量器具，尽量降低测量成本。,3.2 量测设备之选择原则,第三章:量 测 设 备,被测件的结构特点及检测数量：所选测量器具的测量范围必须大于被测尺寸。对硬度低、材质软、刚性差的零件，一般选取用非接触测量，如用光学投影放大、气动、光电等原理的测量器具进行测量。当测量件数较多（大批量）时，应选用专用测量器具或自动检验装置；对于单件或少量的测量，可选用万能测量器具。,要选择一个能适应被测对象需要的正确量测设备,需考量其精度指标和经济指标,同时还需考虑被测对象的结构特殊性.,3.3 量测设备之选择方法,第三章:量 测 设 备,在生产检验中测量器具的选择

15、方法：检验公差等级为618级、基本尺寸至500mm的光滑工件尺寸，应按 GB/T3177-1997光滑工件尺寸的检验中的规定选择测量器具。测量 器 具的不确定度不大于表41的允许值u1,一般情况下优先选用档。部分常用测量器具的不确定度u如表42和表43所示。例1:被测工件为一50f8mm的轴，试确定验收极限并选择合适的测量器具。解：确定工件的极限偏差。es=-0.025 ei=-0.064 确定安全裕度A和测量器具不确定度允许值u1。该工件的公差为0.039mm，从表41查得A=0.0039，u1=0.0035。选择测量器具。按工件基本尺寸50mm，从表43查知，分度值为0.005mm的比较仪

16、不确 定度u1为0.0030mm,小于允许值0.0035mm，可满足使用要求。,3.3 量测设备之选择方法,第三章:量 测 设 备,计算验收极限。上验收极限=dmax-A=(50-0.025-0.0039)mm=49.9711mm 下验收极限=dmin+A=(50-0.064+0.0039)mm=49.9399mm 当现有测量器具的不确定（u1）达不到“小于或等于档允许值（u1）”这一要求时，可选取用表41中的第档（u1），重新选择测量器具，否则还可选择第档。例2 被测工件为一35e9mm的轴，试确定验收极限并选择合适的测量器具。解：确定工件的极限偏差。es=-0.050 ei=-0.112

17、确定安全裕度A和测量器具不确定度允许值u1。该工件的公差为0.062mm，从表41查得A=0.0062，u1=0.0056。,3.3 量测设备之选择方法,第三章:量 测 设 备,选择测量器具。按工件基本尺寸50mm，从表42查知，分度值为0.01mm的外径千分尺的 不确定度u1为0.004mm,小于允许值0.0056mm，可满足使用要求。计算验收极限。上验收极限=dmax-A=(35-0.050-0.0062)mm=34.9438mm下验收极限=dmin+A=(35-0.112+0.0062)mm=34.8942mm目前，千分尺是一般工厂在生产车间使用非常普遍的测量器具，为了提高千分尺的测量精

18、度，扩大其使用范围，可采用比较测量法。比较测量时，可用产品样件经高一精度等级的精密测量后作为比较标准，也可用量块作为标准器。,3.3 量测设备之选择方法,二:在精密测量中测量器具的选择方法 选择原则是:所选用的测量设备测量极限误差等于或小于被测件的公差 值T乘以测量精度系数K，即:KT.式中K为测量精度系数,选择K有两种方法:查表法和经验法.用经验法取K 一般精度的工件取K=1/5左右;较高精度的工件取K=1/3左右;特别高精度的工件取K=1/2左右;精度底的工件取K=1/10左右;2.用查表法取K 也可根据被测工件的公差等级，按测量方法精度系数K的选择表（表1）来确定 选择测量器具时，先根据

19、被测工件的公差确定K值，然后计算出允许的测量方法极限误差，则所选测量器具的测量方法的极限误差应小于或等于该值。从经济角度考虑，计算值与实际选择值越接近越好。,第三章:量 测 设 备,3.3 量测设备之选择方法,第三章:量 测 设 备,例1 测量8+0.002/-0.001mm轴的尺寸，请选择合适的测量器具.解:这是较高精度的工件,取k=1/3.被测件的公差值T=(0.002-(-0.001)mm=0.003mm,故kT=1/3 X 0.003mm=0.001mm=1m查表知用分度值0.001mm的千分表与5等量块比较测量110mm尺寸的测量极限误差为+/-0.7m,可见=0.7mKt=1m.故

20、可用分度值为0.001mm的千分表与5等量块比较测量8+0.002/-0.001mm轴,但要注意两点:一是使用千分表的标准段;而是测量时的环境温度与20之差不得大于6.,三,部分专用计量器具的选择及其测量极限误差 以上所述是长度计量器在生产现场和精密测量中的选择原则和选择方法.除 此之外,在检验工作中还常用到其他类型的计量器具,所以检验员也应该掌握 这些计量器具的测量极限误差.这类计量器具的选择原则是:所选用的计量器具的测量极限误差要等于或 者小于被检验(测量)件的允许误差1,即1.,安全裕度（A）与计量器具的测量不确定度允许值（u1）,第三章:量 测 设 备,安全裕度（A）与计量器具的测量不

21、确定度允许值（u1）_续表,第三章:量 测 设 备,安全裕度（A）与计量器具的测量不确定度允许值（u1）_续表,第三章:量 测 设 备,千分尺和游标卡尺的不确定度（mm）,第三章:量 测 设 备,比较仪和指示表的不确定度(mm),第三章:量 测 设 备,4.1 量测方法,根据被测的零件的结构特点和精度要求,选择适当的测量方法,是减少测 量误差,提高测量精度的基本条件.通常,基本的测量方法有以下几种:1 直接测量和间接测量法 直接测量 从测量器具的读数装置上直接得到被测量的数值或对标准值的 偏差称直接测量。如用游标卡尺、外径千分尺测量轴径等。间接测量 通过测量与被测量有一定函数关系的量，根据已知

22、的函数关系 式求得被测量的测量称为间接测量。如通过测量一圆弧相应的 弓高和弦长而得到其圆弧半径的实际值。2 绝对测量和相对(比较)测量法 绝对测量法 测量器具的示值直接反映被测量量值的测量为绝对测量。用 游标卡尺、外径千分尺测量轴径不仅是直接测量,也是绝对测量 相对测量法 将被测量与一个标准量值进行比较得到两者差值的测量为相对 测量。如用游标卡尺测量轴径属绝对测量，而内径百分表测量 孔径则为相对测量。,第四章:量测方法与原则,3 静态测量和动态测量法 静态测量法 对被测零件在静止状态下进行测量,被测量表面与 测量头相对静止.动态测量法 对被测零件在运动状态下进行测量,被测量表面与测 量头有相对

23、运动.4 主动测量和被动测量 主动测量 是在加工过程中对工件进行测量.主动测量可通过其测得值的反 馈，控制设备的加工过程，预防和杜绝不合格品的产生 被动测量 是在加工后对工件进行测量.被动测量只能发现和挑出不合格品,第四章:量测方法与原则,4.1 量测方法,5 接触测量和非接触测量 测量器具的测头与被测件表面接触并有机械作用的测力存在的测量为接触 测量，否则为非接触测量。如用外径千分尺测量轴径为接触测量，用光切 法显微镜测量表面粗糙度即属于非接触测量。6 单项测量和综合测量法 单项测量法 对个别的、彼此没有联系的某一单项参数的测量.用测量器具 分别测出螺纹的中径、半角及螺距属单项测量 综合测量

24、法 同时测量一个零件的多个参数及其综合影响的测量为综合测量。而用螺纹量规的通端检测螺纹则属综合测量。,第四章:量测方法与原则,4.1 量测方法,量测方法之选用在很大程度上决定了一个量测活动的成败正确与否,4.2 测量方法选择原则,测量结果的准确度是测量的四要素之一,为了实现正确可靠的测量,人们在测量 实践中进行了长期的探索,总结了长度测量的四条基本原则.这就是 阿贝原则.最小变形原则.最短测量链原则和封闭原则.,阿贝原则就是:被测量线应处在被测量线或被测量线的延长线上.,它的意义在于它避免了因导轨误差引起的一次测量误差.特别在使用阿贝原则的仪具时,注意阿贝原则的应用,使被测工件尽可能地向主尺靠

25、扰以减小两轴线之间的距离S则可减小测量误差.,第四章:量测方法与原则,一.阿贝原则,二.最小变形原则 为了使结果准确可靠,在测量中应该尽量做到使各种原因所引起的变形为最小,这就是测量的最小变形原则.最小变形原则是仪器设计制造者所必须考虑的原则.对仪器使用者来说只要不 违反仪器操作规程,仪器有关构件的变形一般是符合最小变形原则的.故在测量 中考虑最小变形原则着重在以下几方面:1 测量力引起的接触变形:在测量中要根据接触体的材料,形状正确地选择测量力和接触形式并保持测 量力的稳定,还应选用适当的测量方法,如采用相对测量法或两次读数方法以 抵消变形误差对测量的影响.2 自重变形:受地球重力的影响而产

26、生的变形.被测工件自重变形的大小与零件的支承方式和支点位置有关,因此在测量中 可选择适当的支点位置以减小自重变形对测量结果的影响.3 热变形:由材料不均匀和受热不均匀而引起的热变形,主要影响直线度.平面度的测量.测量时注意室内温度的稳定以及局部热源(照明光源.人体幅射热)的影响.,4.2 测量方法选择原则,第四章:量测方法与原则,三.最短测量链原则 测量链概念-在测量系统中,为保证实现测量信息信号转换的所有转 换器(转换单元)的按顺序的排列称为测量链.测量信息信号的每一转换 称为测量链的环节.每一环节又由若干构件组成.由于测量链各环节不可 避免地会引起误差,环节一多误差因素也就增多,不利于提高

27、测量精度.测量链的环节应最少,即测量链最短.这就是测量链最短的原则.四.封闭原则 在测量中如能满足封闭条件,则其间隔误差的总和必为零.封闭原测是角 度计量的最基本的原则.它不仅可以使其总的累积误差为零,而且还创造 了自检的条件,即不需要任何标准器具就可以实现本身的检定.,4.2 测量方法选择原则,第四章:量测方法与原则,第五章:量测环境与计量单位,5.1.量测实验室之所需环境 A.温度 B.湿度 C.照明 D.振动 E.清洁度 F.电源5.2.对环境因素之要求,环境是一个量测活动得以进行的基础,5.3.IS计量单位:,计量单位是一个量测值真正有意义的关键,第五章:量测环境与计量单位,第六章:量

28、测误差分类与产生原因,6.1 量测误差之定义,一.量测误差定义 测量值或(测量值之平均值)与被测量值之差,可用数字表达式表示为,=X-X0 或=X-X,式中“”表示量测误差,“X”表示测量值,“X”表示测量值之算术平均值,“X0”表示真值,此表达式定义之误差为绝对误差.它的值可为正.负或零.相对误差是指将绝对误差与被测量的真值之比.它常用百分数表示,记为:,|X-X0|,X0,*100%=,|,X0,*100%,误差是不可避免的,在实际测量中,应采取各种有效之量测方法来尽量减低量测误差,6.2.量测误差之分类,误差按性质可分为三类:1.系统误差:在实际测量条件下,多次测量同一量值时.若误差的大

29、小和符号 固定不变或按一定规律变化时的误差.2.随机误差:是指在一定测量条件下,多次测量同一尺寸时,其绝对值和符号 以不可预定的方式变化的误差.3.粗大误差:指超出规定条件下预期的误差,即明显不符合测量结果的误差.,第六章:量测误差分类与产生原因,6.3 量测误差产生原因,误差的产生主要来源于六种:一.人为误差:由于人的因素造成的误差.主要表现:1.测量者的粗心大意或读数不正确 2.计算或记录错误 通常人为误差多为粗大误差二.量具误差:由于量具因素所造成的误差.主要表现:1.使用已经磨损之量具 2.使用没有定期校正之量具 3.量具本身保养欠佳三.力量因素:由于量测时所使用的接触力或接触所造成的

30、挠曲的误差.主要表现:用力过猛或过大,使工件产生变形.,第六章:量测误差分类与产生原因,四.量测方法因素:量测时,用仪器设计或摆置不良等所造成的误差.包括余弦误差,阿贝误差.主要表现:1.仪器使用不当 2.量测方法选择不正确 五.环境因素:量测时环境或场地不同而产生之误差.主要表现:1.操作环境之不稳定(如温度高低之影响)2.测量仪器或被测件的突然振动(振动因素)六.工件本身因素:由于工件本身缺陷所造成的量测误差 主要表现:工件有毛边.杂质.灰尘.油污等,6.3 量测误差产生原因,第六章:量测误差分类与产生原因,1.量测.检验.检定的定义?2.精密度.准确度之概念与不同点?以图形方式表示.3.

31、何为量测设备?它有哪些分类?4.量测设备在选择时应考虑什么?5.列举在日常工作中所接触到的测量方法?6.建立一量测实验室对环境最起码的要求是什么?7.常见误差之分类,它产生的原因?怎样减低误差8.从事精密量测时,应以什么观念,什么服务理念,何种追求目标 对待自己的工作?,第七章:复习题,1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。23.3.1923.3.19Sunday,March 19,20232、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。05:26:4605:26:4605:263/19/2023 5:26:46 AM3、越是没有本领的就越加自命不凡。23.3.1905:26:4605:26Ma

32、r-2319-Mar-234、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。05:26:4605:26:4605:26Sunday,March 19,20235、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。23.3.1923.3.1905:26:4605:26:46March 19,20236、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2023年3月19日星期日上午5时26分46秒05:26:4623.3.197、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。2023年3月上午5时26分23.3.1905:26March 19,20238、业余生活要有意义，不要越轨。2023年3月19日星期日5时26分46秒05

33、:26:4619 March 20239、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。上午5时26分46秒上午5时26分05:26:4623.3.1910、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。3/19/2023 5:26:46 AM05:26:462023/3/1911、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。3/19/2023 5:26 AM3/19/2023 5:26 AM23.3.1923.3.1912、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。19-Mar-2319 March 202323.3.1913、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。Sunday,March 19,202319-Mar-2323.3.1914、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自己眷恋了。23.3.1905:26:4619 March 202305:26,谢谢大家,