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1、第二章 测量技术基础,本章要点,2.3 计量器具与测量方法2.4 测量误差,2.3 计量器具和测量方法,量具是一种具有固定形态、用以复现或提供一个或多个已知量值的器具。,2.3.1 计量器具的分类 1、量具如游标卡尺 2、量规没有刻度的专用计量器具，作检验用。3、量仪可将被测几何量的量值转换成直接观测的指示值如指示表，显微镜读值。机械式量仪：指示表、杠杆比较仪、偏摆仪 光学式量仪：光学比较仪、干涉仪、立式光学计 电动式量仪：电感比较仪 气动式量仪：水柱式气动量仪、浮标式气动量仪 4、计量装置 计量器具和辅助设备的总体，可测较多几何量和较复杂的零件,计量器具的基本度量指标,计量器具的基本技术性能
2、指标是合理选择和使用计量器具的重要依据，其主要指标如下1、标尺分度值指计量器具标尺或分度盘上每一刻度间距所代 表的量值。2、标尺刻度间距指计量器具标尺或分度盘上相邻两刻线中心 之间的距离或圆弧长度。为便于人眼观察，刻度间距一般为 1 2.5mm。3、示值由测量器具所指示的被测量值示值范围,即由测量器具 所显示或指示的最低值到最高值的范围。如机械式比较仪的示 值范围为-0.1+0.1mm（或0.1mm）。4、测量范围在允许不确定度内，测量器具所能测量的被测量 值的下限值至上限值的范围。例如，外径千分尺的测量范围有 025mm、2550mm等，机械式比较仪的测量范围为0 180mm。5、测量力在接
3、触式测量过程中，测量器具测头与被测量面间 的接触压力。测量力太大会引起弹性变形，测量力太小会影响接 触的稳定性。,计量器具的基本度量指标,6、灵敏度计量器具反映被测几何量微小变化的能力。如果被测参数的变化量为L，引起测量器具示值变化量为x，则灵敏度S=x/L。当分子分母为同一类量时，灵敏度又称放大比K。7、重复性在规定的使用条件下，重复用相同的激励，测量仪器给予出非常相似响应的能力。反映的是测量仪器的工作稳定性。8、示值误差测量仪器的示值与被测量的真值之差。示值误差是测量仪器本身各种误差的综合反映。因此，仪器示值范围内的不同工作点，示值误差是不相同的。一般可用适当精度的量块或其它计量标准器，来
4、检定测量器具的示值误差。9、回程误差在相同条件下，被测量值不变，测量器具行程方向不同时，两示值之差的绝对值。它是由测量器具中测量系统的间隙、变形和磨擦等原因引起的。,2.3.3 测量方法的分类,1、按所测的几何量是否为被测的几何量分类 直接测量 如：用游标卡尺、千分尺测量轴径或孔径 间接测量 指欲测量的几何量的量值有实测几何量的量值按一定的 函数关系式运算后获得。2、按测量结果的读数值不同分类 绝对测量 从测量器具上直接得到被测参数的整个量值的测量。例 如用游标卡尺测量零件轴径值。相对测量 将被测量和与其量值只有微小差别的同一种已知量（一 般为测量标准量）相比较，得到被测量与已知量的相对 偏差
5、。例如比较仪用量块调零后，测量轴的直径，比较 仪的示值就是量块与轴径的量值之差。一般来说，相对测量的测量精度比绝对测量的高。,2.3.3 测量方法的分类,3、按被测件表面与测量器具测头是否有机械接触分类 接触测量 测量器具的测头与零件被测表面接触后有机械作用力的 测量。如用外径千分尺、游标卡尺测量零件等。为了保 证接触的可靠性，测量力是必要的，但它可能使测量器 具及被测件发生变形而产生测量误差，还可能造成对零 件被测表面质量的损坏。非接触测量 测量器具的感应元件与被测零件表面不直接接触，因而 不存在机械作用的测量力。属于非接触测量的仪器主要 是利用光、气、电、磁等作为感应元件与被测件表面联 系
6、。如干涉显微镜、磁力测厚仪、气动量仪等。,测量方法的分类,4、按测量在工艺过程中所起作用分类 在线测量 在加工过程中进行的测量。其测量结果直接用来控制零件 的加工过程，决定是否继续加工或判断工艺过程是否正常、是否需要进行调整，故能及时防止废品的发生，所以又称 为主动测量或积极测量。离线测量 加工完成后进行的测量。其结果仅用于发现并剔除废品，所以又称被动测量或消极测量。,2.3.3 测量方法的分类,5、按零件上同时被测参数的多少分类 单项测量 单独地、彼此没有联系地测量零件的单项参数。如分别测 量齿轮的齿厚、齿形、齿距等。这种方法一般用于量规的 检定、工序间的测量，或为了工艺分析、调整机床等目的
7、。综合测量 检测零件几个相关参数的综合效应或综合参数，从而综合 判断零件的合格性。例如齿轮运动误差的综合测量、用螺 纹量规检验螺纹的作用中径等。综合测量一般用于终结检 验，其测量效率高，能有效保证互换性，在大批量生产中 应用广泛。,2.3.3 测量方法的分类,6、按被测工件在测量时所处状态分类 静态测量 测量时被测件表面与测量器具测头处于静止状态。例如用 外径千分尺测量轴径、用齿距仪测量齿轮齿距等。动态测量 测量时被测零件表面与测量器具测头处于相对运动状态，或测量过程是模拟零件在工作或加工时的运动状态，它能 反映生产过程中被测参数的变化过程。例如用激光比长仪 测量精密线纹尺，用电动轮廓仪测量表
8、面粗糙度等。,2.3.3 测量方法的分类,7、按测量中测量因素是否变化分类 等精度测量 在测量过程中，决定测量精度的全部因素或条件不变。例 如，由同一个人，用同一台仪器，在同样的环境中，以同 样方法，同样仔细地测量同一个量。在一般情况下，为了 简化测量结果的处理，大都采用等精度测量。实际上，绝 对的等精度测量是做不到的。不等精度测量 在测量过程中，决定测量精度的全部因素或条件可能完全 改变或部分改变。由于不等精度测量的数据处理比较麻 烦，因此一般用于重要的科研实验中的高精度测量。,2.4 测量误差,2.4.1 测量误差的概念 对于任何测量过程来说，由于计量器具和测量条件的限制，不可避免地会出现
9、或大或小的测量误差。测量误差可用绝对误差和相对误差来表示。绝对误差：是指被测几何量的量值与其真值之差；相对误差：是指绝对误差（取绝对值）与真值之比。,2.4 测量误差,2.4.2 测量误差的来源 1、计量器具的误差 比如计量器具在设计制造时不符合阿贝原则、在使用过程中产生变形或磨损等。2、方法误差 比如测量方法选择不当，工件安装、定位不准 确。3、环境误差 指测量环境不符合标准的测量条件所引起的测 量误差比如热胀冷缩引起测量器具的变形。4、人员误差 比如测量人员使用方法不正确或读数失误等等,2.4 测量误差,2.4.3 测量误差的种类和特性 1、随机误差 指在一定测量条件下，连续多次测量同一被
10、测几何量 时，误差的大小和符号以不可预定的方式变化的误差。2、系统误差 指在一定测量条件下，对同一被测几何量进行连续多次 测量时，误差的大小和符号均不变，或按一定规律变化 的测量误差。前者称定值系统误差。如千分尺零位调整 不正确引起的测量误差，它对各次测量的影响相同。后 者称变值系统误差。3、粗大误差 指超出在一定条件下预计的测量误差，即对测量结果产 生明显歪曲的测量误差。,2.4 测量误差,2.4.4 测量精度的分类 1、正确度 反映测量时受系统误差影响的程度若系统误差小，则 正确度高。2、精密度 反映测量结果中随机误差的影响程度。它是指在一定 测量条件下连续多次测量所得的测得值之间相互接近
11、 的程度。3、准确度 系统随机误差综合影响的程度。,2.4 测量误差,(b)正确度高,(a)精密度高,(d)准确度低,c)准确度高,(,以打靶为例，如图所示，小圈表示靶心，黑点表示弹孔.在图（a）中，随机误差小而系统误差大，表示打靶精密度高而正确度低；在图（b）中，系统误差小而随机误差大，表示打靶正确度高而精密度低；在图（c）中，系统误差和随机误差都小，表示打靶准确度高；在图（d）中，系统误差和随机误差都大，表示打靶准确度低。,思考题,思考题解答,思考题解答,答:(一)随机误差是指在一定测量条件下，多次测量同一量值 时，其数值大小和符号以不可预定的方式变化的误差。是由于测量中的不稳定因素综合形成的，是不可避免的。(二)系统误差是指在一定测量条件下，多次测量同一量值 时，误差的大小和符号均不变或按一定规律变化的误差。前者称为定值(或常值)系统误差，可以用校正值从测量 结果中消除。后者称为变值系统误差，可用残余误差法 发现并消除。(三)粗大误差是指由于主观疏忽大意或客观条件发生突然变 化而产生的误差。在正常情况下，一般不会产生这类误 差。,
