精密测量技术长度尺寸测量专题培训课件.ppt

1、“米米”作为长度计量单位起源于作为长度计量单位起源于1790年。年。一、米定义的内容一、米定义的内容 我国和国际的长度单位是米。在我国和国际的长度单位是米。在1983年第十七届国际计量大会上正式通过米年第十七届国际计量大会上正式通过米的新定义如下：的新定义如下： “米是光在真空中米是光在真空中1299792458秒的秒的时时 间内所经过的距离。间内所经过的距离。”把国家基准所复现的长度单位量值通过不把国家基准所复现的长度单位量值通过不同精度等级的量块传递到工作用长度计量同精度等级的量块传递到工作用长度计量器具的全部过程称为量块的量值传递器具的全部过程称为量块的量值传递。二、长度量值传递二、长度

2、量值传递 目前，在实际工作中常使用下述两种实物目前，在实际工作中常使用下述两种实物基准：基准：量块和线纹尺量块和线纹尺。首先由稳定激光的基。首先由稳定激光的基准波长传递到基准线纹尺和一等量块，然后准波长传递到基准线纹尺和一等量块，然后再由它们逐次传递到工件，以确保量值准确再由它们逐次传递到工件，以确保量值准确一致。一致。一、量块的基本概念一、量块的基本概念1、概述、概述量块是一种用两端平量块是一种用两端平行平面之间的距离来行平面之间的距离来表示长度量值的长方表示长度量值的长方形六面体单值量具。形六面体单值量具。（端度器、块规）（端度器、块规） 量块按量块按检定精度检定精度分为分为1、2、 3、

3、4、5、6等，等，其中其中1等精度最高等精度最高。 量块的精度分量块的精度分“级级”又分又分“等等”量块按量块按制造精度制造精度分为分为0、1、2、3、4级，其中级，其中0级精度最高，级精度最高，量块量块“等等”和和“级级”之间的关系是：之间的关系是：对对研合性及平面平行性偏差研合性及平面平行性偏差规定为：规定为：1、2等于等于0级，级，3、4等于等于1、2级，级，5、6等于等于3、4级分别相同。级分别相同。2、量块的基本性质、量块的基本性质（1）研合性）研合性（2）稳定性）稳定性（3）耐磨性）耐磨性（4）线膨胀系数）线膨胀系数研合厚度的散发值研合厚度的散发值 约为约为 0m023. 0m03

4、2. 020m040. 03001块数散发值三块：三块：四块：四块：在温度在温度 范围内，钢质量块的范围内，钢质量块的线膨胀系数为线膨胀系数为C3010C/1015 .1162、量块的名词术语、量块的名词术语（1）量块的中心长度与任意长度）量块的中心长度与任意长度规定以中心长度为量块尺寸。量规定以中心长度为量块尺寸。量块的块的中心长度中心长度是量块一个测量面是量块一个测量面的中点至与另一个测量面相研和的中点至与另一个测量面相研和的平晶表面的垂直距离。的平晶表面的垂直距离。任意长度任意长度为量块一个测量面上任为量块一个测量面上任意一点至与另一个测量面研和的意一点至与另一个测量面研和的平晶表面的垂

5、直距离。平晶表面的垂直距离。（2）量块的平面平行性偏差）量块的平面平行性偏差量块一测量面上任意一点到另一测量面的距离与中心长量块一测量面上任意一点到另一测量面的距离与中心长度之差的最大绝对值称为量块的度之差的最大绝对值称为量块的平面平行性偏差平面平行性偏差。一般以测量四个角位置（距短边一般以测量四个角位置（距短边1mm和对长边和对长边2mm的的区域除外）的长度与中心长度之差的最大值的绝对值来区域除外）的长度与中心长度之差的最大值的绝对值来确定平面平行性偏差值。确定平面平行性偏差值。（3）量块测量面的平面度）量块测量面的平面度包容量块测量面且距离为最小的两个平行平面之间的距包容量块测量面且距离为

6、最小的两个平行平面之间的距离，即为量块测量面的离，即为量块测量面的平面度偏差平面度偏差。（4）量块测量面的研合性）量块测量面的研合性（5）量块的名义尺寸）量块的名义尺寸（6）量块的实测尺寸）量块的实测尺寸量块一个测量面与另一量块或平晶的测量面之间相量块一个测量面与另一量块或平晶的测量面之间相互紧密贴合的能力，称为量块测量面的研和性。互紧密贴合的能力，称为量块测量面的研和性。量块的名义尺寸即设计时要求量块具有的尺寸，它量块的名义尺寸即设计时要求量块具有的尺寸，它可在量块上，所以也称为标称尺寸或示值。可在量块上，所以也称为标称尺寸或示值。用一定的方法对量块进行测量而得的尺寸，称为量用一定的方法对量

7、块进行测量而得的尺寸，称为量块的实测尺寸。块的实测尺寸。（7）量块的测量误差和测量的极限误差）量块的测量误差和测量的极限误差（8）量块的尺寸偏差和允许偏差）量块的尺寸偏差和允许偏差量块的量块的测量误差测量误差是指量块的实测尺寸是指量块的实测尺寸L与量块的真实与量块的真实尺寸尺寸x之差之差 。量块的量块的尺寸偏差尺寸偏差是指量块的实测尺寸是指量块的实测尺寸L与量块的名义与量块的名义尺寸尺寸l之差之差 。xLlL对尺寸偏差规定的极限值称为量块中心长度对尺寸偏差规定的极限值称为量块中心长度允许偏差允许偏差。二、量块的检定二、量块的检定1、量块的测量面平面度的检定、量块的测量面平面度的检定用平晶以技术

8、光波干涉法检定用平晶以技术光波干涉法检定23bah干涉条纹的弯曲度干涉条纹的弯曲度所用光源的波长所用光源的波长相邻两条纹的间隔相邻两条纹的间隔平面度允许偏差小于平面度允许偏差小于0.15微米的，应采用一级平晶；平面度微米的，应采用一级平晶；平面度允许偏差大于等于允许偏差大于等于0.15微米的，可采用二级平晶。因此，对微米的，可采用二级平晶。因此，对尺寸尺寸150mm的的2等或等或0级量块，规定用级量块，规定用1级平晶检定，其它级平晶检定，其它量块可用量块可用2级平晶进行检定。级平晶进行检定。平面度较大时平面度测量平面度较大时平面度测量23n成圈条纹的间距数成圈条纹的间距数2、量块中心长度和平面

9、平行性的检定、量块中心长度和平面平行性的检定（1）绝对测量法）绝对测量法用光的波长作标准直接与量块比较，求出量块中心长度的方法。用光的波长作标准直接与量块比较，求出量块中心长度的方法。实现绝对测量法的仪器有实现绝对测量法的仪器有柯氏干涉仪和激光干涉仪。柯氏干涉仪和激光干涉仪。（2）相对测量法）相对测量法将被测量块与精度等级比它高一等的标准量块，在规定测量将被测量块与精度等级比它高一等的标准量块，在规定测量精度的仪器上进行比较，求出被测量块的方法。精度的仪器上进行比较，求出被测量块的方法。多用立式干涉仪多用立式干涉仪（1）绝对测量法）绝对测量法2kL 2 kLbak分，即干涉条纹的小数部干涉条纹

10、的整数部分所用光源波长柯氏干涉仪可测的量块最大尺寸为柯氏干涉仪可测的量块最大尺寸为125mm，最大测量，最大测量误差为误差为 ，其中，其中L为量块的长度，单为量块的长度，单位为位为mm。 mL)5 . 003. 0(用柯氏干涉仪测量量块的长度需要同时测取温度、湿度、用柯氏干涉仪测量量块的长度需要同时测取温度、湿度、气压等环境条件，并确定它们对被测量块长度的修正量，气压等环境条件，并确定它们对被测量块长度的修正量，整个测量过程非常复杂，测量效率也很低。整个测量过程非常复杂，测量效率也很低。（2）相对测量法）相对测量法将被测量块与精度等级比它高一等的标准量块，在规定测量将被测量块与精度等级比它高一

11、等的标准量块，在规定测量精度的仪器上进行比较，求出被测量块的方法。相对测量最精度的仪器上进行比较，求出被测量块的方法。相对测量最高能检定高能检定2等量块。等量块。多用立式干涉仪多用立式干涉仪多用立式干涉仪可以多用立式干涉仪可以检定长度在检定长度在150mm以下，精度等级在以下，精度等级在4等或等或2级以上的量块。级以上的量块。接触干涉仪的测量原理接触干涉仪的测量原理 测量时以白光下得到的零次干涉条纹作为指针，被测测量时以白光下得到的零次干涉条纹作为指针，被测量块尺寸的变化，使测杆移动，从而引起量块尺寸的变化，使测杆移动，从而引起“指针指针”的移的移动。就是用这零次干涉条纹作为指针相对分划板刻度

12、尺动。就是用这零次干涉条纹作为指针相对分划板刻度尺的移动量来显示测杆的位移量的。的移动量来显示测杆的位移量的。 刻度尺上每一间隔所代表的测杆位移量，是在使用前刻度尺上每一间隔所代表的测杆位移量，是在使用前根据测量的需要确定的，这就是所谓的根据测量的需要确定的，这就是所谓的仪器定度仪器定度。测杆沿轴线每移动测杆沿轴线每移动 ，干涉条纹相对刻度尺刻干涉条纹相对刻度尺刻线移动一个条纹宽度，线移动一个条纹宽度，改变干涉条纹宽度，就改变干涉条纹宽度，就可以改变每一刻线间隔可以改变每一刻线间隔所代表的测杆线位移量。所代表的测杆线位移量。2调整条纹宽度，使调整条纹宽度，使k个干涉条纹间隔刚好与刻度尺上个干涉

13、条纹间隔刚好与刻度尺上n个刻个刻度间隔重合，便可得出下列公式：度间隔重合，便可得出下列公式：ikn2度值）。仪器的分度值（或称刻；所用单色光源波长干涉条纹间隔数；的刻线间隔数；个干涉条纹间隔相重合刻度尺上与iKKn用用3等量块作为标准，检定等量块作为标准，检定4等量块。等量块。m56. 016,1 . 0Kmi8 .441 . 021656. 02ikn将标准量块和被检量块放置于将标准量块和被检量块放置于专用框架中，并放在工作台上。专用框架中，并放在工作台上。先将标准量块置于仪器测头下，先将标准量块置于仪器测头下，当测量中心长度时，先对标准当测量中心长度时，先对标准量块的中心点量块的中心点o1

14、，使，使“指针指针”与与0刻线重合，然后将被检量刻线重合，然后将被检量块中心点块中心点o2移到测头下，再对移到测头下，再对o2点进行比较即可得到被测量点进行比较即可得到被测量块的偏差值。块的偏差值。当测量平面平行性时，则在被测量块的角点上的当测量平面平行性时，则在被测量块的角点上的a、b、c、d点进行读数，四个角点读数分别于点进行读数，四个角点读数分别于o2之差得最大绝对值即之差得最大绝对值即为平面平行性偏差。为平面平行性偏差。一、线纹尺概述一、线纹尺概述线纹尺是一种具有等分刻度的多值量具，是线纹尺是一种具有等分刻度的多值量具，是以任意两条刻以任意两条刻线间的垂直距离作为长度线间的垂直距离作为

15、长度的高精度基准器和标准器。的高精度基准器和标准器。线纹尺的主要用途线纹尺的主要用途（1）作为长度量值传递系统中与量块并行的另一实物基）作为长度量值传递系统中与量块并行的另一实物基准和标准准和标准（2）将各种不同精度等级的线纹尺装在测量仪器和精）将各种不同精度等级的线纹尺装在测量仪器和精密机床上，作为精密测长标准之用密机床上，作为精密测长标准之用1、线纹尺的基本技术要求、线纹尺的基本技术要求外形设计上需要考虑刚性好，自重小，安装调整方便。对外形设计上需要考虑刚性好，自重小，安装调整方便。对线纹尺的材料要求稳定性好，目前用的金属线纹尺是用铁线纹尺的材料要求稳定性好，目前用的金属线纹尺是用铁镍合金

16、（镍合金（58镍，镍，42铁）制造。铁）制造。2、线纹尺的种类、线纹尺的种类按计量学功能及按计量学功能及材料分类材料分类基准线纹尺基准线纹尺标准线纹尺标准线纹尺（1）基准线纹尺：）基准线纹尺：也称工作基准尺，由国家的长度基也称工作基准尺，由国家的长度基准直接来检定。准直接来检定。（2）标准金属线纹尺）标准金属线纹尺（3）标准玻璃线纹尺：）标准玻璃线纹尺：外形多为矩形外形多为矩形2、线纹尺的检定、线纹尺的检定线纹尺的检定方法线纹尺的检定方法（1）绝对检定法）绝对检定法（2）相对检定法）相对检定法（3）组合检定法）组合检定法使被测线纹尺长度直接与光波波长进行比较，用光波波长使被测线纹尺长度直接与光

17、波波长进行比较，用光波波长来确定两刻线间距离的检定方法。来确定两刻线间距离的检定方法。选择一支精度等级比被检线纹尺高一等的标准线纹尺，在线选择一支精度等级比被检线纹尺高一等的标准线纹尺，在线纹比长仪上将两支线纹尺的刻线间距相比较，借助光学显微纹比长仪上将两支线纹尺的刻线间距相比较，借助光学显微镜或静态光电显微镜，读出两者刻线间距差值的方法。镜或静态光电显微镜，读出两者刻线间距差值的方法。（1）绝对检定法）绝对检定法2NL 激光波长。；干涉场明暗变化的次数间距；一个被检线纹尺的刻线NL光电光波比长仪用于检定光电光波比长仪用于检定1m以下高精度的基准线纹以下高精度的基准线纹尺和一等标准线纹尺的线纹

18、尺。尺和一等标准线纹尺的线纹尺。检定时的标准状态检定时的标准状态大气压为大气压为760mm汞高，湿度为汞高，湿度为5060，温度，温度为为20摄氏度。摄氏度。仪器精度为仪器精度为 。测量线纹尺的精度为测量线纹尺的精度为 。871010mm/2 . 0（2）相对检定法）相对检定法相对法主要用于二等以下线纹尺的检定。相对法主要用于二等以下线纹尺的检定。0mmLkk偏差值。标准线纹尺相应间隔的被测线纹尺各个间隔对kL测量对象和被测量测量对象和被测量问题问题1 1：轴类零件有哪些？：轴类零件有哪些？（外形、特点、分类、用途）（外形、特点、分类、用途）问题问题2 2：测轴类零件的什么量？：测轴类零件的什

19、么量？测量单位和标准量测量单位和标准量长度单位长度单位- -米米高等级线纹尺高等级线纹尺高等级量块高等级量块高等级的标准轴高等级的标准轴光波波长光波波长测量方法测量方法相对测量相对测量光学计、接触式干涉仪光学计、接触式干涉仪立式测长仪，测长机立式测长仪，测长机指示表指示表绝对测量绝对测量万能测长仪、测长机，万工显万能测长仪、测长机，万工显卡尺、千分尺卡尺、千分尺激光扫描测径仪激光扫描测径仪测量精度测量精度（方法精度、影响因素）（方法精度、影响因素）万工显：万工显：=（3+L/2003+L/200）um um 光学计接触式干涉仪：同量块光学计接触式干涉仪：同量块 测长仪：测长仪：=（1.5+L/

20、1001.5+L/100）um um 测长机：测长机：=（2+L/1002+L/100）um um 千分尺：千分尺：=5um 5um 卡卡 尺：尺： = =20um 20um 激光扫描测径仪激光扫描测径仪 ：（：（5-155-15）um um 一、用通用量仪测量一、用通用量仪测量1、对于一般精度的轴径常用通用量具、对于一般精度的轴径常用通用量具2、对较高精度的轴径，用测长仪等绝对法、对较高精度的轴径，用测长仪等绝对法3、对于高精度的轴径，常用各种光学计量仪器，机械、对于高精度的轴径，常用各种光学计量仪器，机械式测微仪，电动测微仪等进行比较测量。式测微仪，电动测微仪等进行比较测量。二、用工具显微

21、镜测量轴径二、用工具显微镜测量轴径1 1 影象法影象法 是最常用的非接触测是最常用的非接触测量方法，利用仪器目镜分量方法，利用仪器目镜分划板上的刻线对工件影象划板上的刻线对工件影象进行瞄准，读出相应读数，进行瞄准，读出相应读数，既可以测得内、外尺寸。既可以测得内、外尺寸。Y1Y2d=|Y1-Y2|2 2测量刀法测量刀法原理：原理：用直刃测量刀接触测量轴径，在测量刀上距刃口用直刃测量刀接触测量轴径，在测量刀上距刃口0.3mm0.3mm处有一条平行于刃口的细刻线，在工具显微镜上测量时，处有一条平行于刃口的细刻线，在工具显微镜上测量时，用这条细刻线与测角目镜中米字中心线平行的第一条虚线用这条细刻线与

22、测角目镜中米字中心线平行的第一条虚线对线瞄准读数。对线瞄准读数。0.3三、轴径测量中的误差三、轴径测量中的误差对于不同公差等级的轴径应选用不同的量仪，通常以零件对于不同公差等级的轴径应选用不同的量仪，通常以零件公差的公差的 作为测量误差。作为测量误差。31101工件T31101lim量仪的极限测量误差量仪的极限测量误差1、接触式测量、接触式测量可分为点接触、线接触、面接触三种。点接触又有一点、可分为点接触、线接触、面接触三种。点接触又有一点、两点、三点接触等。两点、三点接触等。（1）一点接触测量）一点接触测量（2）两点接触测量）两点接触测量用卡尺、千分尺、各种指示量仪等测量轴径都是二点接触。用

23、卡尺、千分尺、各种指示量仪等测量轴径都是二点接触。图29 aOEOBRD2222CROBROE11222RCRD2222211RCRCRCD2图29 b1cosDABAAD2211cos224121RDD图210 1cos1DABAAD2211cos1224121RDD（3）三点接触测量）三点接触测量图211标测标测标测DDKDDDDsin2sin1)(sin1121902 . 1455 . 130KKK2、非接触式测量、非接触式测量图212315 .31dD 被测直径被测直径mm光圈直径光圈直径一、接触法测量孔径一、接触法测量孔径1 、用光学灵敏杠杆测量孔径用光学灵敏杠杆测量孔径测头dnnD

24、212 、用孔径测量仪测量孔径用孔径测量仪测量孔径hdD二、非接触法测量孔径二、非接触法测量孔径1、影像法测量孔径、影像法测量孔径2、电眼法测量孔径、电眼法测量孔径测得值工作工作测dddAD之间在m2 . 24 . 1实验一实验一 在工具显微镜上用灵敏杠杆测量孔径在工具显微镜上用灵敏杠杆测量孔径一、实验目的一、实验目的1、了解工具显微镜的构造、原理及使用。、了解工具显微镜的构造、原理及使用。2、掌握用光学灵敏杠杆测量孔径的方法。、掌握用光学灵敏杠杆测量孔径的方法。二、仪器使用说明和测量原理二、仪器使用说明和测量原理测头dnnD21三、实验步骤三、实验步骤四、思考题四、思考题在工具显微镜上还可用

25、哪些方法测量孔径？在工具显微镜上还可用哪些方法测量孔径？实验二实验二 在万能测长仪上用电眼法测量孔径在万能测长仪上用电眼法测量孔径一、实验目的一、实验目的1、了解测长仪的基本结构和使用方法。、了解测长仪的基本结构和使用方法。2、熟悉在万能测长仪上用电眼法测量孔径的方法。、熟悉在万能测长仪上用电眼法测量孔径的方法。二、仪器简介和测量原理二、仪器简介和测量原理三、实验步骤三、实验步骤四、思考题四、思考题测量孔径时如何保证测量的是孔的直径，而不是孔测量孔径时如何保证测量的是孔的直径，而不是孔的某一弦长？的某一弦长？一、概述一、概述大尺寸一般指超过大尺寸一般指超过500mm以上尺寸。以上尺寸。测量的对

26、象有以下几类测量的对象有以下几类（1）大型零部件的外径、内径和长度。）大型零部件的外径、内径和长度。（2）可沿导轨作位移测量的尺寸）可沿导轨作位移测量的尺寸（3）大型部件安装位置和大型结构三维形状空间尺寸）大型部件安装位置和大型结构三维形状空间尺寸 直接测量直接测量 用通用量具用通用量具用测长机：大尺寸量值传递、高精度工件；用测长机：大尺寸量值传递、高精度工件；用激光干涉仪：依相干原理、以波长为基用激光干涉仪：依相干原理、以波长为基 准、非接触、高精度。准、非接触、高精度。 间接测量间接测量 辅助基面：主要是测量大尺寸工件的外尺寸辅助基面：主要是测量大尺寸工件的外尺寸 弦弦 高高 法：直径法：

27、直径1000mm1000mm至至10000mmm10000mmm的非整圆的非整圆 的内外径的内外径 围围 绕绕 法：通过测周长求直径法：通过测周长求直径 长杆量规：简便、现场常用长杆量规：简便、现场常用 对对 滚滚 法：利用对滚原理，被测圆柱与标准法：利用对滚原理，被测圆柱与标准 滚柱比较转角进行测量；滚柱比较转角进行测量； 经纬仪法：不仅可测量直径和长度，还可测经纬仪法：不仅可测量直径和长度，还可测 量安装位置误差。量安装位置误差。二、大尺寸的直接测量法二、大尺寸的直接测量法1、用通用量具测量、用通用量具测量（1）常用的大型通用量具）常用的大型通用量具a、游标卡尺、游标卡尺b、千分尺、千分尺

28、c、高度规、高度规d、内径千分尺、内径千分尺e、内径千分表、内径千分表（2）大型量具的校准）大型量具的校准（3）测量误差分析）测量误差分析受力变形引起的误差受力变形引起的误差自重和测量力将引起量具的变形。自重和测量力将引起量具的变形。2221212138LfLfLL1L2L2f1f2L1L测量误差测量误差在两种不同支承位置上被测件弯曲变形后的长度在两种不同支承位置上被测件弯曲变形后的长度减少量减少量被测件分别在两种不同支承位置上的挠度（弦高）被测件分别在两种不同支承位置上的挠度（弦高）被测件分别在两种不同位置上的弦长（测量长度）被测件分别在两种不同位置上的弦长（测量长度）温度误差温度误差410

29、lgtTAGkZ一般计量室常将被测件放在铸铁平板上，当工一般计量室常将被测件放在铸铁平板上，当工件长度小于件长度小于1m时，其等温时间为时，其等温时间为1.5h，小于，小于3m时为时为3h；大于；大于3m时为时为4h以上。以上。2、用测长机测量、用测长机测量 测长仪和测长机结构中带有测长仪和测长机结构中带有长度标尺长度标尺，通常是线，通常是线纹尺，也可以是光栅尺。测量时，纹尺，也可以是光栅尺。测量时，用此尺作为标准尺与用此尺作为标准尺与被测长度做比较，通过显微镜读数以得到测量结果被测长度做比较，通过显微镜读数以得到测量结果。 量程较短的称为测长仪量程较短的称为测长仪。根据测量座在仪器中的。根据

30、测量座在仪器中的布置分布置分立式测长仪立式测长仪和和卧式万能测长仪卧式万能测长仪（简称万能测长仪）（简称万能测长仪）两种。立式测长仪用于测量外尺寸；卧式测长仪除能测两种。立式测长仪用于测量外尺寸；卧式测长仪除能测量外尺寸外，主要用于测量内尺寸。量外尺寸外，主要用于测量内尺寸。 量程在量程在500mm500mm以上的仪器体形较大，称为测长机以上的仪器体形较大，称为测长机。测长机常用于绝对测量。测长机常用于绝对测量。 测长机是一种测量大尺寸的光学精密仪器。常用测长机是一种测量大尺寸的光学精密仪器。常用于对大尺寸量块、外径千分尺校对杆、内径千分于对大尺寸量块、外径千分尺校对杆、内径千分尺，以及大型工

31、件等精密尺寸的测量测长机的尺，以及大型工件等精密尺寸的测量测长机的测长范围有测长范围有1，2，3，6，12m等多种它们的测等多种它们的测量原理和方法大体相同。在测长机上可进行相对量原理和方法大体相同。在测长机上可进行相对测量和绝对测量。测量和绝对测量。仪器工作原理仪器工作原理 卧式测长仪又称为万能测长仪。卧式测长仪又称为万能测长仪。 万能测长万能测长仪是把测量座作卧式布置，测量轴线成水平方向仪是把测量座作卧式布置，测量轴线成水平方向的测长仪器。万能测长仪除了的测长仪器。万能测长仪除了对外尺寸进行直接对外尺寸进行直接和比较测量和比较测量之外，还可配合仪器的内测附件之外，还可配合仪器的内测附件测量

32、测量内尺寸内尺寸。测量座测量座工作台工作台底座底座尾座尾座支架支架1m1m测长机的示意图测长机的示意图3激光干涉测量法激光干涉测量法 由于激光具有良好的方向性、单色性和相干性等优点，采由于激光具有良好的方向性、单色性和相干性等优点，采用激光器作为光源用激光器作为光源, , 以激光稳定的波长作基准，利用光波干以激光稳定的波长作基准，利用光波干涉原理实现大尺寸的精密测量是目前大尺寸测量中比较理想涉原理实现大尺寸的精密测量是目前大尺寸测量中比较理想的方法。的方法。（1 1）单频激光干涉测长）单频激光干涉测长单频激光干涉仪是将同一激光器发出的光束，经分光镜后单频激光干涉仪是将同一激光器发出的光束，经分

33、光镜后分成相同频率的参考光束和测量光束分成相同频率的参考光束和测量光束, ,它们分别经固定参考它们分别经固定参考棱镜和随被测件移动的可动棱镜棱镜和随被测件移动的可动棱镜( (图图2-38)2-38)反射，而在分光反射，而在分光面上重新产生干涉，相应的被测长度对应于干涉场的干涉面上重新产生干涉，相应的被测长度对应于干涉场的干涉条纹信号变化的次数，通过光电接受、转换和电路处理，条纹信号变化的次数，通过光电接受、转换和电路处理，求出相应被测长度的数值。其基本测量原理同迈克尔逊干求出相应被测长度的数值。其基本测量原理同迈克尔逊干涉仪。涉仪。 单频激光干涉仪一般没有专门的空气折射率测量装置，在单频激光干

34、涉仪一般没有专门的空气折射率测量装置，在进行大尺寸测量时，温度误差将对被测件的尺寸有较大影进行大尺寸测量时，温度误差将对被测件的尺寸有较大影响，故对测量环境应有一定的要求，必要时应对上述影响响，故对测量环境应有一定的要求，必要时应对上述影响进行修正。进行修正。3、激光干涉测量法、激光干涉测量法用单频激光干涉仪测量大尺寸用单频激光干涉仪测量大尺寸双频激光干涉测长法双频激光干涉测长法多普勒效应实验证明，当光波接收装置相对光源作相实验证明，当光波接收装置相对光源作相对运动时，单位时间内接收装置所接受到对运动时，单位时间内接收装置所接受到的光波数（即频率的光波数（即频率f），将与光源实际发），将与光源

35、实际发出的光波数量（频率出的光波数量（频率f0）有所不同。这种）有所不同。这种现象称为光的多普勒效应。现象称为光的多普勒效应。LdLkdtdLvfcdtfcvfdtkLtt222011002kL 三、大尺寸的间接测量法（自学）三、大尺寸的间接测量法（自学）1、辅助基面法、辅助基面法2、弦高法、弦高法3、围绕法、围绕法4、用长杆规测量大孔直径、用长杆规测量大孔直径5、用两杆三点法测量大尺寸、用两杆三点法测量大尺寸6、对滚法、对滚法7、经纬仪法、经纬仪法一、用激光衍射法测量金属细丝直径 一般的钢丝直径常用电感测微仪以接一般的钢丝直径常用电感测微仪以接触法进行测量，这种方法受测量力的影响触法进行测量

36、，这种方法受测量力的影响很大，即使在测量力较小的情况下，其相很大，即使在测量力较小的情况下，其相对测量误差也是较大的，而且容易引起细对测量误差也是较大的，而且容易引起细丝的弯曲变形。此外，如测力过小，也由丝的弯曲变形。此外，如测力过小，也由于测量不稳定而无法保证测量精度。近年于测量不稳定而无法保证测量精度。近年来由于激光技术的发展，为测量细丝直径来由于激光技术的发展，为测量细丝直径提供了新的测量原理和方法。提供了新的测量原理和方法。 夫琅和费衍射原理夫琅和费衍射原理当光源和衍射场当光源和衍射场( (即屏幕即屏幕P)P)都距衍射物都距衍射物( (小孔、狭缝等小孔、狭缝等) )无无限远时的衍射称为

37、限远时的衍射称为夫琅和费衍射夫琅和费衍射( (或平行光衍射或平行光衍射) )，实际上，实际上只要光源、屏幕离衍射物有只要光源、屏幕离衍射物有足够大的距离足够大的距离部可认为是夫琅部可认为是夫琅和费衍射。和费衍射。如图所示，设被测细丝为如图所示，设被测细丝为 d d，相当于狭缝。我们采用，相当于狭缝。我们采用激光作为光源，由于其发散角很小，可认为是平行光，激光作为光源，由于其发散角很小，可认为是平行光，并将衍射屏幕放置离细丝较远处并将衍射屏幕放置离细丝较远处( (譬如譬如l l500mm)500mm)，于衍，于衍射场射场P P处即可获得一组明暗相间的衍射条纹，只要测得处即可获得一组明暗相间的衍射

38、条纹，只要测得衍射条纹距屏幕中心的距离衍射条纹距屏幕中心的距离S Sk k，便可求得细丝直径。，便可求得细丝直径。二、用激光能量法测量光纤直径二、用激光能量法测量光纤直径三、小球径的测量三、小球径的测量2NNLdikrrRik22一、米定义的内容一、米定义的内容二、什么是长度量值传递？长度量值传递的实物有几二、什么是长度量值传递？长度量值传递的实物有几种？种？三、量块的基本概念，四个基本性质、有关量块的几三、量块的基本概念，四个基本性质、有关量块的几个名词术语个名词术语四、量块的检定（平面度、中心长度。平面平行性四、量块的检定（平面度、中心长度。平面平行性五、线纹尺的检定五、线纹尺的检定六、轴

39、类零件的测量（测量方法、误差计算）六、轴类零件的测量（测量方法、误差计算）七、孔类零件的测量（测量方法）七、孔类零件的测量（测量方法）八、大尺寸的测量八、大尺寸的测量课堂练习1、用游标卡尺测量一直径为、用游标卡尺测量一直径为500mm的轴径，已知的轴径，已知卡尺两量爪的工作长度为卡尺两量爪的工作长度为60mm，其平行度误差，其平行度误差为为0.15mm，求产生的测量误差。，求产生的测量误差。2、用孔径测量仪测量孔径时，如果测头直径、用孔径测量仪测量孔径时，如果测头直径d=2mm，被测孔径的公称值为，被测孔径的公称值为5mm，则量块阶，则量块阶梯高度梯高度h应为多少？当测头与被测孔的右、左孔应为多少？当测头与被测孔的右、左孔壁正确接触时，由相应位置的反射镜和两量块表壁正确接触时，由相应位置的反射镜和两量块表面反射的光产生干涉并将其零次干涉带调整到视面反射的光产生干涉并将其零次干涉带调整到视场中心，楔形块鼓轮的读数分别为场中心，楔形块鼓轮的读数分别为L1=11，L2=21，且已知鼓轮刻度值为，且已知鼓轮刻度值为0.098微米，试求被微米，试求被测孔径的实际值测孔径的实际值D为多少？为多少？