第三章 测量技术基础12.ppt

1、第三章 测量技术基础机械设计工序1工序n工序2零件1零件2零件n检验1检验2检验n生产过程的质量控制 判断工件合格性的过程称为检验。可分判断工件合格性的过程称为检验。可分为为定量检验定量检验和和定性检验定性检验。检 验 是 精 度 要 求 的 保 证检 验 是 精 度 要 求 的 保 证工序1工序2工序n工序1工序2工序n工序1工序2工序n一、技术测量的概念 测量测量把被测之量与具有计量单位的标准量进行把被测之量与具有计量单位的标准量进行 比较，从而确定被测量的量值的过程。比较，从而确定被测量的量值的过程。完整的测量过程包括四个要素四个要素：被测对象、计量单位、测量方法、测量精度被测对象、计量

2、单位、测量方法、测量精度 =L被测量值；计量单位；q比值被测对象被测对象长度、角度、粗糙度、形位误差等。计量单位计量单位度量同类量值的标准量。测量方法测量方法测量原理、测量器具和测量条件的总和。测量精度测量精度测量结果与真值一致的程度。二、长度单位、基准和尺寸传递长度单位长度单位我国的法定计量单位中，长度单位为我国的法定计量单位中，长度单位为米（米（m m）。机械制造中，常用的长度单位为机械制造中，常用的长度单位为毫米（毫米（mmmm）。测量技术中，常用的长度单位为测量技术中，常用的长度单位为微米（微米（umum）。米的定义米的定义 在实际生产过程中，不便于直接利用光波波在实际生产过程中，不便

3、于直接利用光波波长进行长度测量，而是采用中间基准将长度基准逐级传递到生长进行长度测量，而是采用中间基准将长度基准逐级传递到生产中使用的各种计量器具上。产中使用的各种计量器具上。光在真空中（光在真空中（1/2997924581/299792458）s s的时间内的时间内所经过的距离。所经过的距离。量值传递量值传递v长度值传递系统将米的定义分级传递到工作计长度值传递系统将米的定义分级传递到工作计量器具上。量器具上。v从最高基准谱线向下传递。从最高基准谱线向下传递。v刻度量具系统刻度量具系统（线纹尺）v端面量块系统端面量块系统l角度多面棱体角度多面棱体长度长度三、量块的基本知识三、量块的基本知识又称

4、块规，无刻度的平行平面又称块规，无刻度的平行平面1 量块的作用量块的作用 1)进行长度量值传递；2）调整仪器、机床，直接检测零件。2 量块的构成量块的构成 材料 选用膨胀系数小、耐磨，不易变形的材料；形状 长方体和圆柱体。工作尺寸指的是中心长度。中心长度。3 量块的精度量块的精度 按制造精度制造精度分为00、0、1、2、3、k共6 6级级；按检定精度检定精度分为1、2、3、4、5、6共6 6等等。两测量平面之间的距离为工作尺寸L。量块的标称尺寸大于10毫米者，其横截面尺寸为359毫米，标称尺寸在10毫米以下者，则为309毫米。v量块的“级级”和和“等等”是从成批制造和单个检定两种不同的角度出发

5、，对其精度进行划分的两种形式。v按按“级级”使用使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺寸，该尺寸包含其制造误差包含其制造误差。v按按“等等”使用使用时，必须以检定后的实际尺寸作为工作尺寸，该尺寸不包含制造误差，但包含了检包含了检定时的测量误差定时的测量误差。v就同一量块而言，检定时的测量误差要比制造误差小得多。所以，量块按量块按“等等”使用时其精度比使用时其精度比按按“级级”使用要高使用要高，且能在保持量块原有使用精度的基础上延长其使用寿命。量块的“级”与“等”量块量块按按“等等”使用比使用比按按“级级”使用测量精度高使用测量精度高。量块的量块的研合性研合性 两个量块的测量面相互接触，并在

6、不大两个量块的测量面相互接触，并在不大的压力下作一些切向相对滑动就能的压力下作一些切向相对滑动就能贴附在一起贴附在一起的性质。的性质。为减小两块组合的累积为减小两块组合的累积误差，应尽量减少使用的误差，应尽量减少使用的块数，一般不超过四块。块数，一般不超过四块。量块的组合v为了减少量块的组合误差，应尽量减少量块的组合块数，为了减少量块的组合误差，应尽量减少量块的组合块数，一般不超过一般不超过4块。选用量块时，应从所需组合尺寸的最后块。选用量块时，应从所需组合尺寸的最后一位数开始，每选一块至少应减去所需尺寸的一位尾数。一位数开始，每选一块至少应减去所需尺寸的一位尾数。例如，从例如，从83块一套的

7、量块中选取尺寸为块一套的量块中选取尺寸为36.745mm的量的量块组，选取方法为：块组，选取方法为：36.745 所需尺寸所需尺寸 1.005 第一块量块尺寸第一块量块尺寸v 1.24 第二块量块尺寸第二块量块尺寸 4.5 第三块量块尺寸第三块量块尺寸 v 30.0 第四块量块尺寸第四块量块尺寸 35.7434.51 量具量具 结构简单测量工具结构简单测量工具,包括单值量具、多值量包括单值量具、多值量具和标准量具。具和标准量具。计量器具是计量器具是测量仪器测量仪器和和测量工具测量工具的总称的总称。2 量规量规 按仪器属性种类分立式光学计立式光学计合象水平仪合象水平仪 (一)标准量具（二）通用量

8、具 通常将结构比较简单的测量仪器称为通用量具。如游标卡尺、外径千分尺、百分表等。（三）专用量具 专门用来检验某种特定参数的量具。如：检验光滑圆柱孔或轴的光滑极限量规，判断内螺纹或外螺纹合格性的螺纹量规，（四）检验夹具按测量原理、用途分二、计量器具的基本二、计量器具的基本技术指标技术指标刻线间距刻线间距1 1 刻度间距刻度间距 两相邻刻线中心线间的距离两相邻刻线中心线间的距离,一般一般1 12.5mm2.5mm。2 2 分度值分度值 计量器具标尺上每刻线间距所表示的被测量的量值。计量器具标尺上每刻线间距所表示的被测量的量值。3 3 测量范围测量范围 计量器具所能测量被测对象的最大值与最小值范围。

9、计量器具所能测量被测对象的最大值与最小值范围。4 4 示值范围示值范围 标尺内全部刻度所代表的最大与最小值的范围。标尺内全部刻度所代表的最大与最小值的范围。5 5 灵敏度灵敏度 计量器具反映被测几何量微小变化的能力。计量器具反映被测几何量微小变化的能力。被测参数的被测参数的变化量变化量LL与相应的示值变化量与相应的示值变化量XX之比之比 ：S=L/XS=L/X6 6 示值误差示值误差 测量器具示数值与被测量的真值之差。测量器具示数值与被测量的真值之差。7.7.回程误差回程误差8.8.测量的重复性误差测量的重复性误差 多次测量时，所有测得值的多次测量时，所有测得值的分散程度分散程度。测量方法直接

10、测量间接测量相对测量绝对测量读数值的不同接触测量非接触测量测头与表面接触主动测量被动测量工艺中的作用测量原理、计量器具、测量条件测量原理、计量器具、测量条件测量方法单项测量综合测量非等精度测量测量因素是否变化测量因素是否变化测量误差测量误差-被测量的测得值与被测量的真值之差。测量误差测得值l-lim L l +lim 即：L l 被测量的真值 =l-L相对误差：r=|/l 100%绝对误差与被测真值之比测测量量误误差差的的两两种种表表示示方方法法测量极限误差绝对误差：计量器具误差计量器具误差基准件误差基准件误差调整误差调整误差测量方法误差测量方法误差测量力误差测量力误差环境引起的误差环境引起的

11、误差人为误差人为误差系统误差系统误差随机误差随机误差粗大误差粗大误差在相同条件下，多次测量同一量值在相同条件下，多次测量同一量值时，误差的大小和符号均不变，时，误差的大小和符号均不变，或或按一定规律变化按一定规律变化的测量误差。的测量误差。超出在规定条件超出在规定条件下预计的测量误差，下预计的测量误差，即明显歪曲了测量结即明显歪曲了测量结果的误差。果的误差。（一）系统误差（一）系统误差测量误差分类测量误差分类在相同条件下，多次测量同一量在相同条件下，多次测量同一量值时，误差的数值和符号值时，误差的数值和符号以不可以不可预定的方式变化着的误差。预定的方式变化着的误差。指指在相同条件下，多次测量同

12、一在相同条件下，多次测量同一量值时，误差的数值和符号以不可预定的方式变化，量值时，误差的数值和符号以不可预定的方式变化，但出但出现的整体服从统计规律的误差。现的整体服从统计规律的误差。对称性对称性 单峰性单峰性 有界性有界性 抵偿性抵偿性对称性对称性 绝对值相等的正负误差出现的概率相同。单峰性 绝对值小的随机误差比绝对值大的随机误差出现的机会多。有界性 随机误差的绝对值不会大于某一界限值。抵偿性 测量次数无限增多时，随机误差的算术平均值趋向于零。研究表明：在研究表明：在3 3范围内随机误差分布范围内随机误差分布的概率为的概率为99.73%99.73%，通，通常评定随机误差就以常评定随机误差就以

13、3 3作为随机误差作为随机误差的极限值的极限值。e1 2222-y=概率密度概率密度随机误差随机误差标准偏差标准偏差lim=3有界性的界线为3y y0 0指超出在规定条件下预计的测量误差，即明显歪指超出在规定条件下预计的测量误差，即明显歪曲了测量结果的误差。曲了测量结果的误差。剔除方法剔除方法 当当|i i|3 3，则测量值中含有粗大误差。，则测量值中含有粗大误差。采用采用3 3作为判别粗大误差的界限，此方法称为作为判别粗大误差的界限，此方法称为3 3准则准则。1.1.精密度精密度随机误差大小的程度；随机误差大小的程度；2.2.正确度正确度系统误差大小的程度；系统误差大小的程度；3 3.精确度

14、精确度指测量结果受随机误差和系统误差综指测量结果受随机误差和系统误差综合影响的程度。（准确度）合影响的程度。（准确度）指测量结果与真值的接近程度。精密度高精密度高正确度高正确度高精确度高精确度高（准确度高）准确度高）对称性对称性 单峰性单峰性 有界性有界性 抵偿性抵偿性对称性对称性 绝对值相等的正负误差出现的概率相同。单峰性 绝对值小的随机误差比绝对值大的随机误差出现的机会多。有界性 随机误差的绝对值不会大于某一界限值。抵偿性 测量次数无限增多时，随机误差的算术平均值趋向于零。研究表明，在研究表明，在3 3范围内随机范围内随机误差分布的概率为误差分布的概率为99.73%99.73%，通常评，通

15、常评定随机误差就以定随机误差就以3 3作为随机误作为随机误差的极限值差的极限值。e1 2222-y=概率密度概率密度随机误差随机误差标准偏差标准偏差lim=3有界性的界线为3y y0 0（一）随机误差的性质（一）随机误差的性质（二）评定指标（二）评定指标NLn1iil.算术平均值算术平均值v残差残差 i i：各测量值与算术平均值的代数差：各测量值与算术平均值的代数差 残差的代数和等于零残差的代数和等于零 Llvii两个参数：算术平均值、两个参数：算术平均值、标准偏差标准偏差 =l-L用算数平均值表示测量结果，不能反映测得值的精度残余误差(1)(1)测量列中任一测得值的标准偏差测量列中任一测得值

16、的标准偏差 均方根误差均方根误差(2)(2)标准偏差的估计值标准偏差的估计值 (3)(3)测量列算术平均值的标准偏差测量列算术平均值的标准偏差 和极限误差和极限误差lim NL112NvniilLLL3limNNii12Llim=3)1(12NNvniiL估计值估计值2.标准偏差标准偏差随机误差随机误差（二）评定指标（二）评定指标(3-14)(3-13)(3-12)(3-15)1 1）算术平均值）算术平均值 2 2）计算标准偏差的估计值）计算标准偏差的估计值 3 3）测量列）测量列算术平均值的标准偏差算术平均值的标准偏差估计值估计值 4 4）确定测量结果）确定测量结果表示为表示为L112Nvn

17、ii)1(12NNvniiLLLL3v(P=99.73%)lLLL3lim用标准偏差表示测量结果的方法用标准偏差表示测量结果的方法剔除方法剔除方法 当|i|3，则测量值中含有粗大误差。采用3作为判别粗大误差的界限，此方法称为3准则。对同一几何量等精度连续测量12次，其结果如下：20.042 20.050 20.073 20.042 20.038 20.043 20.051 20.038 20.042 20.045 20.051 20.012 测量存在定值系统误差+0.006，试确定测量结果。1.由于存在定值系统误差，测量结果需修正，修正值为 0.006。2.求算术平均值：L=20.038mm3.求残差i并估算4 4.利用3准则判定有无粗大误差，然后处理。5 5.求算术平均值的标准偏差L和极限误差 lim。6.表达测量结果L=20.038 0.012mm（P=99.73%）例题例题小结试验二 立式光学计测量轴径K=t/s=f*tg2ab*tga=2f/b光学杠杆放大原理万物之尺