测量技术基础解析课件

单击此处编辑母版标题样式,第三章 测量技术基础,为了满足机械产品的功能要求，在正确合理地完成了可靠性、使用寿命、运动精度等方面的设计以后，还须进行加工和装配过程的制造工艺设计，即确定加工方法、加工设备、工艺参数、生产流程及检测手段。其中，特别重要的环节就是质量保证措施中的精度检测。测量技术是进行质量管理的重要手段。,只有合格的零件才具有互换性。,3.1 概述,3.2 长度单位和尺寸传递,3.3 计量器具和测量方法,3.4 测量误差及数据处理,第三章 测量技术基础 为了满足机械产品的功能要,1,3.1 概述3.1.1技术测量的基本要求,保证测量精度、效率要高、,成本要低、避免废品产生。,计量,metrology,不仅要获取量值信息，而且要实现量值信息的传递或溯源，只有计量部门从事的测量才被称计量,测量,Measurement,就是为获取量值信息的活动,，,测量活动存在于全部科学技术领域,3.1 概述3.1.1技术测量的基本要求 保证测量,2,长度测量和计量,长度计量,的主要是研究和建立长度计量基准、实现长度计量的量值传递、研究孔径测量、角度测量、直线度测量、平面度测量、表面粗糙度测量、圆度测量、圆柱度测量、螺纹测量、齿轮测量、自动测量等方法和测量误差，以及测量结果的数据处理等 。,长度测量,是将被测长度与已知长度比较，以确定被测长度量值的过程。量值以数字和单位表示，例如用游标卡尺测量圆柱体直径，测得的数值,20.24,毫米就是量值。主尺上的刻度就是已知长度。机械制造中进行长度测量是为了保证工件的互换性和产品质量，一般以毫米和微米作为测量单位。,长度测量和计量 长度计量的主要是研究和建立长度计量基准,3,3.1 概述3.1.2测量的定义,“,检测,”就是确定产品是否满足设计要求的过程，即判断,产品合格性的过程。,检测的方法可以分为两类：,定性检验,和,定量测试。,检验,是指判断被测物理量是否合格的过程。,定性检验,的方,法只能得到被检验对象合格与否的结论，而不能得到其具体的,量值。因其检验效率高、检验成本低而在大批量生产中得到广,泛应用。,测试,则是指其有试验研究性质的测量。,定量测试,的方法是,在对被检验对象进行测量后，得到其实际值并判断其是否合格,的方法。,3.1 概述3.1.2测量的定义 “检测”就,4,3.1 概述3.1.2测量的定义,检测的核心是测量技术,。通过测量得到的数据，不仅能判,断其合格性，还为分析产品制造过程中的质量状况提供了最直,接而可靠的依据。,“测量”是以确定量值为目的的全部操作。,测量就是将被测,量与体现计量单位的标准量进行比较，确定其比值的过程。,若被测量值为,L,，计量单位为,E,，确定的比值为,q,，则被测,量值可表示为:,L=q,E 基本测量方程式,一个完整的测量过程应包含,测量对象、计量单位、测量方,法（含测量器具）,和,测量精度,等四个要素。,3.1 概述3.1.2测量的定义 检测的核心是测量,5,3.1 概述3.1.2测量的定义,1.测量对象,被测量在机械精度的检测中主要是有关几何精度方面的参,数量，其,基本对象是长度和角度；表面粗糙度及形位公差等,。,但是，长度量和角度量在各种机械零件上的表现形式却是多种,多样的，表达被测对象性能的特征参数也可能是相当复杂的。,因此，认真分析被测对象的特性，研究被测对象的含义是,十分重要的。例如，表面粗糙度的各种评定参数，齿轮的各种,误差项目，尺寸公差与形位公差之间的独立与相关关系等等。,3.1 概述3.1.2测量的定义 1.测量对,6,3.1 概述3.1.2测量的定义,2.计量单位,计量单位（简称单位）是以定量表示同种量的量值而约,定采用的特定量。,我国规定采用以国际单位制（SI）为基础的“法定计量单,位制”。它是由一组选定的基本单位和由定义公式与比例因数,确定的导出单位所组成的。如“米”、“千克”、“秒”、“安”等,为基本单位。,机械工程中常用的,长度单位,有,“毫米”、“微米” 和“纳米”,，,常用的,角度单位,是,非国际单位制,的单位,“度”、“分”、“秒”,和,国际单位制,的,辅助单位“弧度”、“球面度”,。,3.1 概述3.1.2测量的定义 2.计量单,7,长度单位与计量基准,在国际单位制及我国法定计量单位中，长度的基本单位,名称是“米”，其单位符号为“m”。,“米”的定义于18世纪末始于法国，当时规定“米等于经过,巴黎的地球子午线的四千万分之一”。19世纪“米”逐渐成为国,际通用的长度单位。1889年在法国巴黎召开了第一届国际计,量大会，从国际计量局订制的30根米尺中，选出了作为统一,国际长度单位量值的一根米尺，把它称之为“,国际米原器,”。,1983年第17届国际计量大会又更新了米的定义，规定：,“米”是光在真空中在1/299792458s的时间间隔内行进,路程的长度。,长度单位与计量基准 在国际单位制及我国法定计量单,8,3.1 概述3.1.2测量的定义,在测量过程中，测量单位必须以物质形式来体现，能体,现计量单位和标准量的物质形式有：,光波波长,精密量块,线纹尺,各种圆分度盘,3.1 概述3.1.2测量的定义 在测量过程,9,3.1 概述3.1.2测量的定义,3.测量方法,是指进行测量时所采用的测量原理、测量器具（计量器,具）和测量条件（环境和操作者）的总和。,测量方法是根据一定的测量原理，在实施测量过程中对,测量原理的运用及其实际操作。,在实施测量过程中，应该根据被测对象的特点（如材料,硬度、外形尺寸、生产批量、制造精度、测量目的等）和被,测参数的定义来拟定测量方案、选择测量器具和规定测量条,件，合理地获得可靠的测量结果。,3.1 概述3.1.2测量的定义 3.测量,10,3.1 概述3.1.2测量的定义,4.测量精度,指测量结果与真值的一致程度。,不考虑测量精度而得到的测量结果是没有任何意义的。,真值的定义：,当某量能被完善地确定并能排除所有测量,上的缺陷时，通过测量所得到的量值。,由于测量会受到许多因素的影响，其过程总是不完善的，,即任何测量都不可能没有误差。对于每一个测量值都应给出,相应的测量误差范围，说明其可信度。,3.1 概述3.1.2测量的定义 4.测量,11,3.1 概述3.1.2测量的定义,检测的一般步骤,确定被检测项目,认真审阅被测件图纸及有关的技术资料，了解被测件的,用途，熟悉各项技术要求，明确需要检测的项目。,设计检测方案,根据检测项目的性质、具体要求、结构特点、批量大小、,检测设备状况、检测环境及检测人员的能力等多种因素，设,计一个能满足检测精度要求，且具有低成本、高效率的检测,预案。,选择检测器具,按照规范要求选择适当的检测器具，设计、制作专用的,检测器具和辅助工具，并进行必要的误差分析。,3.1 概述3.1.2测量的定义 检测的一般,12,3.1 概述3.1.2测量的定义,检测前准备,清理检测环境并检查是否满足检测要求，清洗标准器、,被测件及辅助工具，对检测器具进行调整使之处于正常的工,作状态。,采集数据,安装被测件，按照设计预案采集测量数据并规范地作好,原始记录。,数据处理,对检测数据进行计算和处理，获得检测结果。,填报检测结果,将检测结果填写在检测报告单及有关的原始记录中，并,根据技术要求作出合格性的判定。,3.1 概述3.1.2测量的定义 检测前准备,13,3.2 尺寸传递3.2.1量值传递系统,量值系统的建立和执行，保证了国家计量行政机关自上,而下的对量值进行合理的统一控制。企业要确保产品质量，,增强市场竞争力，必须主动采取措施，保证量值的可靠。因,此，在GB/T9000“质量管理和质量保证”系列标准中，对企,业的测量设备（器具）提出了“溯源性”的要求，即测量结果,必须具有能与国家计量基准或国际计量基准相联系的特性。,所用计量器具要获得这一特性，就必须经过具有较高准确度,的计量标准的检定，而该计量标准又需受到上一级计量标准,的检定，逐级往上溯源，直至国家计量基准或国际计量基准，,实现企业的量值在国际范围内的合理的统一。,3.2 尺寸传递3.2.1量值传递系统 量值系,14,3.2 尺寸传递3.2.1量值传递系统,1.长度的量值传递,量值传递是“将国家计量基准所复现的计量值，通过检定,（或其它方法）传递给下一等级的计量标准（器），并依次,逐级传递到工作计量器具上，以保证被测对象的量值准确一,致的方式”。,我国长度量值传递系统如图3-1所示，从最高基准谱线向,下传递，有两个平等的系统，即端面量具（量块）和刻线量,具（线纹尺）系统。其中尤以量块传递系统应用最广。,3.2 尺寸传递3.2.1量值传递系统 1.长,15,测量技术基础解析课件,16,3.2 尺寸传递3.2.1量值传递系统,2.角度的量值传递,角度基准与长度基准有本质的区别。角度的自然基准,是客观存在的，不需要建立，因为一个整圆所对应的圆心,角是定值（2rad或360）。因此，将整圆任意等分得,到的角度的实际大小，可以通过各角度相互比较，利用圆,周角的封闭性求出，实现对角度基准的复现。,为了检定和测量需要，仍然要建立角度度量的基准 。,3.2 尺寸传递3.2.1量值传递系统 2.角,17,3.2 尺寸传递3.2.1量值传递系统,3.2 尺寸传递3.2.1量值传递系统,18,3.2 尺寸传递3.2.2 量块的基本知识,使用波长作为长度基准，虽然可以达到足够的精确度，但,因对复现的条件有很高的要求，不便在生产中直接用于尺寸的,测量。因此，需要将基准的量值按照定义的规定，复现在实物,计量标准器上。常见的实物,计量标准器,有,量块（块规）,和,线纹,尺。,1.其作用为：作为长度基准的传递媒介。,1,),检定和校准测量工具和量仪；,2,),相对测量时用来调整量具或量仪的零位；,3,),用于精密测量、精密划线和精密机床的调整。,3.2 尺寸传递3.2.2 量块的基本知识 使,19,3.2 尺寸传递3.2.2 量块的基本知识,2.量块的构成,量块用铬锰钢等特殊合金钢或线膨胀系数小、性质稳定、,耐磨以及不易变形的其它材料制成。其形状有长方体和圆柱体,两种，常用的是长方体。,长方体的量块有两个平行的测量面，其余为非测量面。测,量面极为光滑、平整，其表面粗糙度Ra值达0.012m以上，,两测量面之间的距离即为量块的工作长度（标称长度）。标称,长度到5.5mm的量块，其公称值刻印在上测量面上；标称长,度大于5.5mm的量块，其公称长度值刻印在上测量面左侧较,宽的一个非测量面上 。,3.2 尺寸传递3.2.2 量块的基本知识,20,3.2 尺寸传递3.2.2 量块的基本知识,3.2 尺寸传递3.2.2 量块的基本知识,21,3.2 尺寸传递3.2.2 量块的基本知识,3.量块的精度（级）,按国标GB/T6093-2001，,量块按制造精度分6级，即00、,0、1、2、3和K级，其中00级精度最高，3级最低，K级为校准,级，,主要根据量块长度极限偏差、量块长度变动量允许值、测量,面的平面度、粗糙度及量块的研合性等指标来划分的。,量块生产企业大都按“级”向市场销售量块。用量块长度极限,偏差（中心长度与标称长度允许的最大误差）控制一批相同规格,量块的长度变动范围；用量块长度变动量（量块最大长度与最小,长度之差）控制每一个量块两测量面间各对应点的长度变动范围。,用户则按量块的标称尺寸使用量块。,因此，按“级”使用量块必然,受到量块长度制造偏差的影响，将把制造误差带入测量结果。,3.2 尺寸传递3.2.2 量块的基本知识,22,量块的,“级”,与,“等”,量块的,“级”和“等”,是从成批制造和单个检定两种不同的,角度出发，对其精度进行划分的两种形式。,按“级”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。,按“等”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,包含了检定时的测量误差。,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“等”使用时其精度比按“级”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” 量块的“级”和“等”是从成,23,量块的,“级”,与,“等”,“级”：制造精度，,按GB/T60932001规定6级：00、,0、1、2、3和K。,特点：按公称尺寸来使用量块。包含了量块的制造误差,和磨损误差。无修正值。,“等”：检定精度，,有1、2、3、4、5、6共六等。,特点：按检定的实际尺寸来使用量块。包含了量块的测,量误差。,一定的“等”量块只能从一定的“级”量块中检定出来。,测量误差远小于制造误差 , 按“等”使用量块其精度高于,按“级”使用.,量块的“级”与“等” “级”：制造精度，按G,24,3.2 尺寸传递3.2.2 量块的基本知识,4.量块的选用,成套生产的量块共有17种套别,总块数,尺寸系列,mm,间隔,mm,块数,总块数,尺寸系列,mm,间隔,mm,块数,83,0.5,1,1.005,1.011.49,1.51.9,2.09.5,10100,-,-,-,0.01,0.1,0.5,10,1,1,1,49,5,16,10,91,1.011.49,1.51.9,2.09.5,10100,1.0011.009,1,0.5,0.01,0.1,0.5,10,0.00,1,-,49,5,16,10,9,1,1,3.2 尺寸传递3.2.2 量块的基本知识 4,25,3.2 尺寸传递3.2.2 量块的基本知识,量块的组合,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45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。例,如，从83块一套的量块中选取尺寸为36.745mm的量块组，选取,方法为： 36.745 所需尺寸, 1.005,第一块量块尺寸,35.74, 1.24,第二块量块尺寸,34.5, 4.5,第三块量块尺寸,30.0,第四块量块尺寸,3.2 尺寸传递3.2.2 量块的基本知识 量,26,量块使用的注意事项,量块必须在使用有效期内，否则应及时送专业部门检定。,使用环境良好，防止各种腐蚀性物质及灰尘对测量面的损伤，影响其粘合性。,分清量块的“级”与“等”，注意使用规则。,所选量块应用航空汽油清洗、洁净软布擦干，待量块温度与环境温度相同后方可使用。,轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等情况的发生。,不得用手直接接触量块，以免造成汗液对量块的腐蚀及手温对测量精确度的影响。,使用完毕，应用航空汽油清洗所用量块，并擦干后涂上防锈脂存于干燥处。,量块使用的注意事项量块必须在使用有效期内，否则应及时送专业部,27,3.3 计量器具和测量方法3.3.1计量器具的分类,1.标准量具,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。按用途的不同量具可分为以下几类：,单值量具,只能体现一个单一量值的量具。可校对和调整,其它测量器具或作为标准量与被测量直接进行比较。如量块、,角度量块等。,多值量具,可体现一组同类量值的量具。同样能校对和调,整其它测量器具或作为标准量与被测量直接进行比较。如线纹,尺、90角尺等。,3.3 计量器具和测量方法3.3.1计量器具的分类,28,3.3 计量器具和测量方法3.3.1计量器具的分类,2.,通用计量器具,有刻度，可测量一定范围内各种尺寸的零件并得出具体数值。,我国习惯上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。,量仪：,是指能将被测量值转换成可直接观测的指示值或等,效信息的测量器具，由,测头(敏感元件)、变换、放大、传递及,指示,等部分组成。,按结构可分为：固定刻线量具、卡尺类量仪、螺旋副类量仪、机械类量仪、光学类量仪、气动类量仪、电动式量仪、光电式量仪、综合类量仪。,3.3 计量器具和测量方法3.3.1计量器具的分类,29,3.3 计量器具和测量方法3.3.1计量器具的分类,3.专用计量器具,专门用来检验某种特定参数的量,具。常见的有：检验光滑圆柱孔或轴的光滑极限量规,(,没有刻,度的，用以检验零件尺寸或形状、相互位置的专用检验工具。它只能判,断零件是否合格，而不能得到具体数值的测量结果,),，,判断内螺纹或,外螺纹合格性的螺纹量规，判断复杂形状的表面轮廓合格性,的检验样板，用模拟装配通过性来检验装配精度的功能量规,等等。,4.检验夹具,也是一种量具、量仪和定位元件等组合的,专用检验工具，可迅速方便地检查更多或更复杂的参数。,3.3 计量器具和测量方法3.3.1计量器具的分类,30,检验光滑圆柱孔的光滑极限量规,检验光滑圆柱孔的光滑极限量规,31,中华人民共和国依法管理的,主要长度计量器具,比长仪、干涉仪、稳频激光器，测长机，测长仪，,工具,显微镜，,读数显微镜，光学计，测量用投影仪，三坐标测量,仪、球径仪样板，圆度仪，锥度测量仪，孔径测量仪，比较,仪，测微仪，光学仪器检具，,量块，尺，,基线尺，线纹尺，,光栅尺，光栅测量装置，磁尺，容栅尺，水准标尺感应同步,器，测绳，,卡尺、千分尺，百分表，,千分表，测微计，小孔,内径表，平晶，刀口尺，棱尺、平尺、测量平板准直仪，调,度块，角度规，,直角尺，,正弦尺，,方箱、水平仪、,象限仪，,直角尺检定仪，水平仪检定器、塞规，卡规、环规，圆椎套,规，塞尺，半径样板，螺纹量规，螺纹样板，三针，,粗糙度,样板，,粗糙度测量显微镜，表面轮廓仪，齿轮渐开检查仪，,齿轮周节检查仪，齿轮基节检查仪 ，,万能测齿仪,中华人民共和国依法管理的主要长度计量器具 比长,32,3.3 计量器具和测量方法3.3.2计量器具的基本度量指标,1.刻线间距,测量器具标尺或刻度盘上两相邻刻线中心间,的距离。为便于读数，一般做成刻线间距为0.752.5mm的,等距离刻线。,2.分度值,测量器具的标尺上，相邻两刻线所代表的量值,之差。如一外径千分尺的微分筒上相邻两刻线所代表的量值之,差为0.01mm，则该测量器具的分度值为0.01mm。分度值是,一种测量器具所能直接读出的最小单位量值，它反映了读数精,度的高低，从一个侧面说明了该测量器具的测量精度高低。,3.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0180mm，如图所示。,3.3 计量器具和测量方法3.3.2计量器具的基本度量指,33,3.3 计量器具和测量方法3.3.2计量器具的基本度量指标,3.3 计量器具和测量方法3.3.2计量器具的基本度量指,34,3.3 计量器具和测量方法3.3.2计量器具的基本度量指标,4.示值范围,示值,由测量器具所指示的被测量值。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），如图 3-5 所,示。,5.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b，,则灵敏度S=b/L。当分子分母为同一类量时，灵敏度又称,放大比K。,6.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，来检定测量器具的示值误差。,3.3 计量器具和测量方法3.3.2计量器具的基本度量指,35,3.3 计量器具和测量方法3.3.2计量器具的基本度量指标,7.校正值,为校正计量器具系统测量误差，用代数法加,到测量结果上的值，与计量器具系统测量误差的绝对值相等而,符号相反。,8.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。,9.重复精度,在相同的测量条件下，对同一被测参数多次,重复测量，其结果的最大差异。反映的是测量仪器的工作稳定,性。仪器给予出非常相似响应的能力。,10.测量力,在接触式测量过程中，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。,3.3 计量器具和测量方法3.3.2计量器具的基本度量指,36,3.3 计量器具和测量方法3.3.2计量器具的基本度量指标,11灵敏阈,引起测量器具示值可觉察变化的被测量值的,最小变化量。反映量仪对被测量值微小变动的不敏感程度。,12.允许误差,技术规范、规程对给定计量器具所允许的,误差的极限值。,13.稳定度,在规定的工作条件下，计量器具保持其计量,特性恒定不变的程度。,14.分辨力,计量器具指示装置可以有效辨别所指示的,紧密相邻量值的能力的定量表示。,3.3 计量器具和测量方法3.3.2计量器具的基本度量指,37,3.3 计量器具和测量方法3.3.3 测量方法的分类,1.按所测得的量（参数）是否为欲测之量分类,直接测量,从测量器具的读数装置上得到欲测之量的数,值或对标准值的偏差。例如用游标卡尺、外径千分尺测量外圆,直径，用比较仪测量长度尺寸等。,间接测量,先测出与欲测之量有一定函数关系的相关,量，然后按相应的函数关系式，求得欲测之量的测量结果。,一般来说，直接测量比间接测量（受计算公式和计算精度,影响）的精度高，无法进行直接测量的场合采用间接测量。,3.3 计量器具和测量方法3.3.3 测量方法的分类,38,间接测量举例,例如用“弦高法”测量大尺寸圆柱体的直径，由弦长S与,弦高H的测量结果，可求得直径D的实际值，如图所示。由,图可得,对上式微分后，得到测量结果的测量误差为,式中 dS弦长S的测量误差,dH弦高H的测量误差。,S,间接测量举例 例如用“弦高法”测量大尺寸圆柱体的,39,3.3 计量器具和测量方法3.3.3 测量方法的分类,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。,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，相对测量的精度比绝对测量的精度高。,3.3 计量器具和测量方法3.3.3 测量方法的分类,40,3.3 计量器具和测量方法3.3.3 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。如干涉显微镜、磁力测厚仪、气动量仪等。用于软质表面,或薄壁工件。,3.3 计量器具和测量方法3.3.3 测量方法的分类,41,3.3 计量器具和测量方法3.3.3 测量方法的分类,4.按测量在工艺过程中所起作用分类,主动测量,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,以又称为积极测量。,被动测量,加工完成后进行的测量。其结果仅用于发现,并剔除废品，所以被动测量又称消极测量。,3.3 计量器具和测量方法3.3.3 测量方法的分类,42,3.3 计量器具和测量方法3.3.3 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。,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。,3.3 计量器具和测量方法3.3.3 测量方法的分类,43,3.3 计量器具和测量方法3.3.3 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，测量效率高。,例如用激光比长仪测量精密线纹尺，用电动轮廓仪测量表面粗,糙度等。,3.3 计量器具和测量方法3.3.3 测量方法的分类,44,3.3 计量器具和测量方法3.3.3 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。,3.3 计量器具和测量方法3.3.3 测量方法的分类,45,3.4 测量误差及数据处理,3.4.1.测量误差的基本概念,1.绝对误差,即测得值减去被测量的真值所得的代数差。,若真值为L，测得值为x，测量误差为,，则,2.相对误差,绝对误差与被测之量的真值之比，称为相对,误差，常用百分数表示。即相对误差为,当被测之量值相等,(,或很接近,),时，,的大小可反映测,量准确度；当被测之量值不相等,(,尤其是它们相差悬殊,),时，,可,反映测量准确度。,3.4 测量误差及数据处理3.4.1.测量误差的基本概念,46,3.4测量误差及数据处理3.4.2测量误差的来源及防止,测量误差产生的原因：,1.测量器具的误差；,2.基准件误差；,3.调整误差；,4.测量方法误差；,5.测量力误差；,测量力引起弹性变形而产生的误差。,6.环境误差；,影响测量误差的主要因素是工件和量仪的,温度差。为了减小这种影响，在测量前应使工件和量仪进行等,温，即将工件和量仪放在同一温度条件下，经过一定时间使二,者的温度与周围环境的温度保持一致。,7.人为误差,测量人员的主观因素引起的误差。,3.4测量误差及数据处理3.4.2测量误差的来源及防止,47,影响测量精度的因素,测量精度,测量设备,测量方法,测量环境,测量人员,影响测量精度的因素测量精度测量设备测量方法测量环境测量人员,48,3.4测量误差及数据处理3.4.3测量误差的分类,根据测量误差的性质、出现的规律和特点，可分为三大,类，即,系统误差、随机误差,和,粗大误差,。,1、系统误差,在相同条件下多次测量同一量值时，误差,值保持恒定；或者当条件改变时，其值按某一确定的规律变,化的误差，统称为系统误差。,系统误差按其出现的规律又可分为：,定值系统误差：,在测量时，对每次测的值的影响都相同。,变值系统误差：,在测量时，对每次测的值的影响按一定,规律变化。,3.4测量误差及数据处理3.4.3测量误差的分类,49,3.4测量误差及数据处理3.4.3测量误差的分类,2.随机误差,在相同条件下，以不可预知的方式变化的,测量误差，称为随机误差。在一定测量条件下对同一值进行,大量重复测量时，总体随机误差的产生满足统计规律，即具,有有界性、对称性、抵偿性、单峰性。因此，可以分析和估,算误差值的变动范围，并通过取平均值的办法来减小其对测,量结果的影响。,在相同条件下，多次测量同一量值时，误差,的绝对值与符号均不确定。（偶然误差）,3.粗大误差,某种反常原因造成的、歪曲测得值的测量,误差，称为粗大误差。,超出规定条件下预计的误差（过失误,差） 。,粗大误差的出现具有突然性，它是由某些偶尔发生的,反常因素造成的。这种显著歪曲测得值的粗大误差应尽量避,免，且在一系列测得值中按一定的判别准则予以剔除。,3.4测量误差及数据处理3.4.3测量误差的分类,50,测量误差的处理,定值系统误差,变值系统误差,随机误差,粗大误差,理论上可以消除,理论上不能消除但可减小,应该而且可以消除,测量摩擦 力变化,振动或,操作失误,温度均匀,变化,零位调整,误差,测量误差的处理定值系统误差变值系统误差随机误差粗大误差理论上,51,3.4测量误差及数据处理,3.4.4测量精度,1.精密度,指在多次重复测量中所得到的数值重复一致的程度，是用于评定随机误差的精度指标。,2.正确度,表示测量结果中系统误差大小的程度，是用于评定系统误差的精度指标。,3.精确度,表示测量结果中随机误差和系统误差综合影响的程度，说明测量结果与真值的一致程度。,精确度高,正确度高,精密度高,3.4测量误差及数据处理3.4.4测量精度 1,52,测量方法对测量精度的影响,分别采用游标卡尺和螺旋千分尺测量轴的直径，哪一个测,量精度高？,测量方法对测量精度的影响 分别采用游标卡尺和螺旋,53,测量的基本原则,阿贝测长原则,最小变形原则,基准统一原则,最短测量链原则,重复原则,闭合原则,测量的基本原则阿贝测长原则最小变形原则基准统一原则最短测量链,54,检测中应遵循的重要原则,为了获得正确可靠的测量结果，在测量过程中，要注意应,用并遵守有关测量原则。,阿贝原则,是要求在测量过程中被测长度与基准长度应安置,在同一直线上的原则。,基准统一原则,是要求测量基准要与加工基准和使用基准统,一，即工序测量应以工艺基准作为测量基准，终结测量应以设,计基准作为测量基准。,最短测量链原则,是由测量信号从输入到输出量值通道的各,个环节所构成的测量链，其环节越多测量误差越大。,最小变形原则,是测量器具与被测零件都会因实际温度偏离,标准温度和受力（重力和测量力）而发生变形，形成测量误差。,封闭原则,是在闭合的圆周分度中，全部角度分量的偏差的,总和为零。在检测封闭圆周中各分量的角度（或弧长）时，根,据封闭原则可不需高精度标准，用相对法进行检测。,检测中应遵循的重要原则 为了获得正确可靠的测量结,55,常用测量量具,常用测量量具,56,测量技术基础解析课件,57,普通游标卡尺,数显游标卡尺,高度游标卡尺,深度游标卡尺,角度游标卡尺,普通游标卡尺数显游标卡尺高度游标卡尺深度游标卡尺角度游标卡尺,58,测量技术基础解析课件,59,测量技术基础解析课件,60,螺旋副类量仪,普通外径千分尺,带表外径千分尺,高度,千分尺,厚度外径千分尺,内径,千分尺,螺旋副类量仪普通外径千分尺带表外径千分尺高度厚度外径千分尺内,61,机械类量仪,机械类量仪是利用机械结构将直线位移经传动、放大后、通过读数装置表示出来的一种测量器具。主要有杠杆变换、齿轮变换和弹簧变换。,机械类量仪 机械类量仪是利用机械结构将直线位移经传动、,62,光学类量仪,19世纪末出现立式测长仪，20世纪20年代前后已应用自准直、望远镜、显微镜和光波干涉等原理测长，使工业测量进入不接触测量领域，解决了一些小型复杂形状工件，例如螺纹的几何参数、样板的轮廓尺寸和大型工件的直线度、同轴度等形状和位置误差的测量问题。,光学测量，主要是利用光学成像的放大或缩小、光束方向改变、光波干涉和光量变化等原理，以实现对被测量值的变换。它是一种高精度的测量方式。,影像变换测量,光学杠杆变换测量,光波干涉变换测量,激光干涉变换测量,光学类量仪 19世纪末出现立式测长仪，20世纪20年代,63,光学类量仪,投影仪,万能工具显微镜,万能测长仪,光学类量仪投影仪 万能工具显微镜 万能测长仪,64,气动类量仪,气动变换，是将被测参数的变化转换为压缩空气压力或流量的变化。气动原理的测长技术是在,20,年代后期发展起来的。它的测量效率高，对环境条件要求不高，适宜在车间使用，但其示值范围小。,气动类量仪 气动变换，是将被测参数的变化转换为压缩空气,65,电学类量仪,电学变换，是将被测量信号转换为电阻、电容及电感等的变化，产生电压或电流输出，经放大和计算后进行显示。电学变换的精度很高，信号输出方便，且易于实现自动控制，在生产和科研的测量中，得到了广泛的应用。,应用电学原理测长是在30年代初期发展起来的。首先出现的是应用电感原理的测微仪。后来由于电子技术的发展，电学原理的测长技术发展很快。60年代中期以后，在工业测量中逐步应用电子计算机技术。电子计算机具有自动修正误差、自动控制和高速数据处理的功能，为高精度、自动化和高效率测量开辟了新的途径。,常用量仪类型包括：电感变换量仪、感应同步器变换量仪、磁电变换量仪、光电量仪等。,电学类量仪 电学变换，是将被测量信号转换为电阻、电容及,66,电学类量仪,电感,测量头,轴向式,传感器,电子塞规卡规,电学类量仪电感轴向式电子塞规卡规,67,电学类量仪,三坐标测量机,单坐标测量机,电学类量仪三坐标测量机单坐标测量机,68,三坐标测量机,大型三坐标测量机主要用于检测飞机机身、机翼、汽车外壳、航天器等大型零部件。其测量范围一般在3000,mm,以上。,中型三坐标测量机是机械制造工业中应用最广的一种，适用于中等规格零部件的检验。,小型三坐标测量机一般用于电子工业、小型机械零部件的检测，精度较高。在测量机的本体上有相互垂直的,x、y、z,三个坐标，在各坐标上装有刻度尺和读数头，读数头用于读取刻度尺上的数据。通过计算机系统实现对数据的自动处理和测量过程的自动控制。,三坐标测量机 大型三坐标测量机主要用于检测飞机机身,69,CHXY系列单臂三维测量划线仪,CHXY,系列产品是一种既能有效完成复杂零部件、模型三维空间测量、测绘，又可替代方箱、划针、高度尺进行划线检测的设备，目前推出的第五代产品，尤其适用于在工业生产现场对超大型覆盖体（汽摩模型）、复杂构件（车体部件、机车转向架）、深孔腔体件（内燃机机车发动机）的多方位测量划线。,CHXY系列单臂三维测量划线仪 CHXY系列产品是,70,课堂练习 判断题,1.,量块是一种精密量具,因此可以单独利用它直接测量精度要求较高的工件尺寸。,2.,量具与量仪的主要区别是量具没有传动放大系统，而量仪则有。,3,.使用相同精度的计量器具，采用间接法比采用直接法测量精度高。,4,.分度值也称刻度值，一般来说，计量器具的分度值越小，则该计量器具的精度就越高。,课堂练习 判断题 1.量块是一种精密量具,因此,71,习题,P81-82,3-1,3-4,3-10,3-14,3-15,本章结束,习题 P81-82 本章结束,72,