测量技术基础

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第五章 测量技术基础,基本内容,概述,：基本概念、计量单位和长度基准、量值的传递,常用测量方法和测量器具,：,常用测量方法、常用测量器具,测量误差及数据处理,：,测量误差及表达式 、误差的分类 、 误差的来源及减小其影响的措施、测量不确定度、,测量数据的处理,光滑工件尺寸的检测,：光滑极限量规、验收极限及测量器具的选择、光滑工件的测量,第一节 概述,“,测量,”,是以确定量值为目的的全部操作。,一、基本概念,实质：是将被测量与标准的单位量进行比较，确定其比,值的过程。,若被测量为,L,，计量单位为,E,，确定的比值为,q,，,则测量可表示为,L = q,E,一个完整的测量过程应包含被测对象、计量单位、测量方法和测量精度四个要素。,1.,被测对象,主要指几何量。包括：长度、角度、 表面粗糙度、 形状和位置误差及螺纹、齿轮的几何参数等。,2.,计量单位,长度计量单位：米,(m),毫米,(mm),微米,(,m,),纳米,(nm ),角度计量单位：弧度,(,rad,),、度、分、秒；,3.,测量方法,广义地说，测量方法包括测量原理、测量器具（计量器具）和测量条件（环境和操作者）的总和。,4.,测量精度,指测量结果和被测几何量的真值的一致程度；,测量结果越接近真值，测量精度越高。,二、计量单位和长度基准,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,”,。,1983,年第,17,届国际计量大会通过的米的定义，规定：,“,米,”,是在真空中在,1/299792458s,的时间间隔内行进路程的长度。,三、量值的传递,1.,量块,（,4,）尺寸：标称尺寸；,（,2,）材料：特殊合金钢；,（,3,）形状：正六面体；,（,1,）定义：无刻度、截面为矩形的平面平行端面量具；,（,5,）精度等级： 按制造精度分为,6,级：,00,、,0,、,K,、,1,、,2,、,3,级； 按检定精度分为,6,等：,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,等； 使用时，,“,等,”,比,“,级,”,的测量精度要高。,1.,量块（续）,（,6,）量块的组合应用,我国成套生产的量块共有,17,种套别，每套的块数分别为,91,、,83,、,46,、,12,、,10,、,8,、,6,、,5,等。下表所列为,83,块组和,91,块组一套的量块的尺寸系列。,消尾法：从所需组合尺寸的最后一位非,0,尾数开始，每选择一块量块,至少,去掉一位尾数。,注意,：为了减少量块组合的累计误差，组合时量块不 超过,4,块。,例：从,83,块一套的量块中选取尺寸为,36.745mm,的量块组；,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,（,6,）量块的组合应用（续）,第二节 常用测量方法和测量器具,（,2,）间接测量 通过测量与被测几何量有函数关系的其他,量，再经过计算得到该被测几何量值。,1.,按被测量值是否直接从测量器具获得分：,（,1,）直接测量 直接从测量器具上获得被测几何量的整,个量值。,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。,一、常用测量方法（狭义）,（,1,）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。,一、常用测量方法（狭义）（续）,2.,按示值是否是被测几何量的整个量值分：,（,2,）相对测量 计量器具的示值是相对于一致标准量的偏差,（比较测量） 值，而被测几何量的量值等于该偏差值与标,准量值的代数和。,例如：用内径百分表测孔径。,一、常用测量方法（狭义）（续）,3.,按测量时计量器具的侧头与被测件表面是否接触分：,（,1,）接触测量 测量器具的测头与被测表面相接触的测量。,例如：用游标卡尺测量零件轴径值。,（,2,）非接触测量 测量器具的测头不与被测表面相接触,的测量。,例如：用光切显微镜测量表面粗糙度。,一、常用测量方法（狭义）（续）,4.,按测量在加工过程中所起的作用分：,（,1,）主动测量 在加工过程中进行的测量。,（在线测量）作用：控制加工质量，防止废品的产生。,（,2,）被动测量 加工完后进行的测量。,（离线测量）作用：发现并剔除废品。,一、常用测量方法（狭义）（续）,5.,按零件上同时被测参数的多少分类 ：,（,2,）综合测量 同时对零件上几个相关的不同参数进,行综合测量。,例如：用螺纹量规检验螺纹的作用中径。,（,1,）单项测量 分别对不同参数进行单独测量。,例如：用工具显微镜测量螺纹的螺距、大径、,中径、牙型半角等。,综合测量测量效率高，在大批量生产中应用广泛。,一、常用测量方法（狭义）（续）,6.,按被测工件在测量时所处状态分类 ：,（,2,）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，,例如：用电动轮廓仪测量表面粗糙度等。,（,1,） 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。,一、常用测量方法（狭义）（续）,7.,按测量中测量因素是否变化分类,：,（,2,）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。,（,1,）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。,二、常用测量器具,（,1,）量具：指以固定形式复现量值的计量器具。,分为单值量具和多值量具。,1.,计量器具的分类,（,2,）量规：指无刻度的计量器具，用来检验零件,加工的实际尺寸和形位误差综合效果,是否在规定的范围内。,（,3,）量仪：指将被测几何量转换成可直接观测的,指示值或等效信息的计量器具。,（,4,）测量装置：指为确定被测几何量量值所必需的辅助装置。,2.,测量器具的基本度量指标,（,1,）分度值 测量器具的标尺上，相邻两刻线,（刻度值）,所,代表,的量值。,例如：一外径千分尺的微分筒上相邻两刻线所代表的,量值为,0.01mm,，则该测量器具的分度值为,0.01mm,。,（,2,）刻度间距 测量器具标尺或刻度盘上两,（分度间距）,相邻刻线之间的,实际,距离。,为便于读数，一般做成刻线间距为,0.75,2.5mm,的,等距离刻线。,分度值越小，则计量器具的测量精度越高。,2.,测量器具的技术性能指标（续）,（,4,）测量范围 测量器具所能测量的被测量值的最小值,到最大值的范围。,例如：外径千分尺的测量范围有,0,25mm,、,25,50mm,等，,机械式比较仪的测量范围为,0,180mm,，如图所示。,（,3,）示值范围 由测量器具所显示或指示的最低值到最,高值的范围。,例如：机械式比较仪的示值范围为,-0.1,+0.1mm,（或,0.1mm,），如图所示。,（,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。,（,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,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,。,2.,测量器具的技术性能指标（续）,（,7,）不确定度 指由于测量误差的存在而对被测几何量,量值不能确定的程度。,不确定度大，则测量精度低。,第三节测量误差及数据处理,由于测得值可能大于或小于真值。，故测量误差可能是正值也可能是负值。,一、测量误差种类和产生的原因,1.,概念,测量值与被测量的真值之间的差异在数值上表现,为测量误差。用绝对误差和相对误差来表示。,(,),绝对误差,绝对误差是指被测量的测得值与其真值。之差。,即,。,一、,测量误差,种类和产生的原因（续）,2.,测量误差的来源,(,),计量器具误差,(,),标准件误差,(,),测量方法误差,(,),测量环境误差,(,),人员误差,(,),相对误差,指绝对误差,的绝对值与被测量真值。之比。,故相对误差,比绝对误差,更精确。,一、测量误差种类和产生的原因（续）,3.,测量误差的分类和特性,(,),系统误差,指在相同条件下多次重复测量同一量时，误差的大小与符号保持不变或按一定规律变化的误差。,前者称为定值系统误差，后者称为变值系统误差。,（,2,）随机误差,指在相同条件，多次测量同一量值时，其误差的大小和符号以不可预见的方式变化的误差。,（,3,）粗大误差,指明显超出规定条件下预计的误差。,一、测量误差种类和产生的原因（续）,4.,测量精度的几个概念,（,1,）精密度,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的程度。,反映：测量结果中随机误差的影响程度。,随机误差小，则精密度高。,4.,测量精度的几个概念（续）,（,2,）,正确度,反映系统误差的影响程度,系统误差小，正确度高。,（,3,）准确度,反映系统误差和随机误差的综合影响程度。,系统误差和随机误差都小，准确度高。,二、各类测量误差的处理,2.,系统误差的处理：,3.,粗大误差的处理：,1.,随机误差的处理（自学）,方法：（,1,）测量前将计量仪器进行调零； （,2,）加修正值；,方法：直接剔除不用。,第四节 光滑工件尺寸的检测,国家标准,极限与配合,中测量与检验部分规定了这两种检测方法的国家标准：,光滑工件尺寸的检验,（,GB/T3177,1997,）,光滑极限量规,（,GB/T1957,1981,）,一、光滑,极限,量规,通,孔公差,孔最小极限尺寸,止,孔最大极限尺寸,轴公差,轴最大极限尺寸,通,轴最小极限尺寸,止,轴用卡规或环规,孔用塞规,按用途可分为三类：,（,1,）工作量规,指在加工零件时用来检验工件的量规。,（,2,）验收量规,验收产品是所用的量规。,（,3,）校对量规,用以检验工作量规或验收量规的量规。,一、光滑极限量规（续）,1.,误收和误废,二、验收极限及测量器具的选择,（,1,）误收 将超差的不合格零件误判为合格品接受。,（,2,）误废 将不超差的合格品误判为不合格品报废。,二、,验收,极限及测量器具的选择（续）,2.,验收极限,(,),方式一：内缩的验收极限,内缩的验收极限是规定最大实体极限和最小实体分别向工件公差带内移动一个安全裕度。,验收极限与安全裕度,工件上验收极限最大极限尺寸,工件下验收极限最小极限尺寸,生产公差上验收极限下验收极限,(,),方式二：不内缩的验收极限,不内缩验收极限等于规定的最大实体极限和最小实体极限，即值等于零。,二、验收极限及测量器具的选择（续）,二、验收极限及测量器具的选择（续）,确定验收极限的方式,验收极限,应用,内缩,方式,将工件的验收极限从工件的极限尺寸向工件的公差带内缩一个安全裕度,A,上验收极限尺寸,最大极限尺寸,A,下验收极限尺寸,最小极限尺寸,A,主要用于采用包容要求的尺寸和公差等级较高的尺寸,不内缩方式,安全裕度,A,0,上验收极限尺寸,最大极限尺寸,下验收极限尺寸,最小极限尺寸,主要用于非配合尺寸和一般公差尺寸,(3),验收极限方式的选择,二、验收极限及测量器具的选择（续）,3.,测量器具的选择,按照计量器具的测量,不确定度,允许值选择计量器具。,表,5-6,安全裕度（,A,）,与计量器具的测量不确定度允许值（,u,1,）,