仪器内校员培训教材.ppt

1 量规仪器内校员培训 主讲 李安强 讲座内容 一 计量基本知识二 长度计量 常用量具检定 三 衡器 第一部分 计量基本知识 一 测量 计量的概念二 计量器具三 计量检定四 关于法定计量单位五 测量误差和数据处理 一 测量 计量的概念1 计量工作的作用 计量是当代经济发展必需的支撑条件 是信息化的基础 是现代化生产 全面提高产品质量 增强国际竞争力的重要手段 计量是信息化的基础 计量不准确 信息会误导 信息化将失去意义 没有计量无法进行现代化生产 更谈不上提高产品质量 加强本国产品在国际上的竞争力 以计量这一非关税壁垒人为限制它国产品的情况也时有出现 引自中国工程院 关于呈送 面向21世纪社会和经济可持续发展的需求 加快建设我国现代化计量体系的建议 的报告 计量与工业生产 现在工业国家将原材料 工艺装备 计量检测称为现代生产的三大支柱 即生产的发展和进步主要在这三个领域进行 朱镕基总理说 计量测试工作是整个工业企业素质和管理现代化最基本的条件 凭数据指挥生产 监控工艺 检验产品 质量才能真正得到保证 这两年我国许多企业计量工作的水平有所提高 但同国际先进水平比较仍有很大差距 加强计量工作 发展计量测试技术 乃当务之急 计量与日常生活 随着社会不断进步 计量已融入人民生活的各个方面 且不说柴 米 油 盐 酱 醋 茶需要称量 从宏观管理而言 北京市每天需要150万立方米自来水 250万立方米天然气 含煤气 几十万千瓦小时的电力 每一样都需要计量准确才能保证供应 出门打的 需要出租汽车计价器 自己开车免不了加油 需要加油机 打电话有一个计时的问题 看大夫 会遇到血压计的问题 心电图机 脑电图仪 X光机 CT机 到商场购物需要了解定量包装商品是否有欺骗行为 等 总之计量工作已成为我们生活的重要组成部分 2 计量工作的主要内容 计量作为自然科学概念而言 他是一门科学技术 是为各门类学科服务的工具 目前从科学分类上大致分为几何量计量 温度计量 力学计量 电学计量 无线电计量 光学计量 化学计量 标准物质 电离辐射计量 时间频率计量 及声学计量等分为十大类 每个门类又有不同的专业划分 如 力学中可分为质量 压力 流量 振动 测力 硬度 粘度 密度 温度计量可分为高温 中温 低温 光学可分为光度 色度 激光等 随着科学技术的不断发展传统的计量方式因现代自动化仪表和计算机技术的广泛应用也进行着划时代的变革 数字测量正在逐步取代模拟测量 计量工作作为社会科学概念而言 它又具有管理的特征 分为 科学计量建立国家基准并与国际基准联系 法制计量主要涉及建立社会公用标准 进行量值传递 对影响到国计民生的计量器具实施强制管理 工业计量主要涉及督促企业事业单位依法进行量值溯源 建立计量检测体系 帮助企业增强市场竞争能力 3 测量的概念 测量 为确定被测量量值为目的而进行的全部工作 其实质是用一个标准的量与被测量进行比较 所有的测量都是比较的过程 遇到四个问题1 用什么做标准 即如何保证测量的准确问题 比较中准确度达到怎样的水平 2 如何实现各测量结果的一致性问题 3 如何保证各测量活动之间的连贯性问题 4 涉及各利益团体测量活动共同遵守的准则问题 测量的四要素 1 测量对象2 计量单位3 测量方法4 测量结果的准确度 4 计量概念 p75 倒 行 计量是 实现单位制统一和量值准确的测量 或者说是 以实现单位统一 量值准确一致为目的的测量 它涉及整个测量领域 并在法律规定下 对测量起着指导 监督 保证和仲裁的作用 5 計量的主要特性 p78页 1 准确性2 一致性 统一性 3 溯源性4 法制性 社会性 详细内容参见教材第77页至78页 二 计量器具 1 计量器具定义 p79页 指单独地或连同辅助设备一起 以进行测量的器具 指能用以直接或间接测出被测对象量值的装置 仪器仪表 量具或用于统一量值的标准物质 包括计量基准 计量标准和工作计量器具 p79 计量仪器 示值将被测量值转换成可直接观察的示值或等效信息的计量器具如 天平 温度计 台秤 百分表 电流表 判断其是否属于计量仪器 主要看被测量在该仪器上是否被转换 2 量具 量具是指具有固定形态 用来复线或提供一个或多个已知量值的计量器具 千分尺 卡尺 百分表等虽通称为通用量具 按上述定义不应为量具应称为简单的计量仪器 3 计量器具的计量特性 计量器具的计量特性反映了计量器具本身的质量 是计量检定时评定计量器具是否合格 能否继续使用的重要依据 主要由以下内容 1 示值 2 测量范围和量程 3 准确度和误差 4 灵敏度和分辨率 5 飘移和稳定度 示值 是指由计量器具指示的 或提供的 被测量量值 他用被测量的单位表示 与标在计量器具标尺上的单位无关 测量范围和量程 测量范围与标尺范围 标称范围 量限在概念上极易混淆 测量范围是指计量器具误差处于允许极限内时的一组被测量的值 即符合误差要求的最小到最大的一组值 测量范围与计量器具规定的允许误差极限有关 标尺范围是指在给定的标尺上两端标尺标记之间标尺值的范围 他用标在标尺上的单位表示 与被测量的单位无关 标称范围 也称为示值范围 对于每个标尺范围而言 是指当计量器具调至特定位置时 计量器具给出的 标尺范围内的一组被测量的示值的范围 他用被测量的单位表示 与标在标尺上的单位无关 量程 标尺范围上下限之差的模 如液体温度计可测量负20度 正30度则量程为50度 根据测量范围和量程可以较合理的配备 选择计量器具 被测量值应落在量程的1 5 2 3范围内 准确度和误差 p82 准确度可以有两种解释 1 为测量的准确度 2 计量器具的准确度计量器具的准确度是指计量器具给出接近于被测量值真值的能力 反映了计量器具给出的示值中由于系统误差和随机误差的存在 示值接近真值的的程度 它是计量器具最主要的计量性能之一 是测量准确度的重要基础和条件 计量器具准确度是一个定性的概念 只是定性表征能力和程度 实际应用时 一般用计量器具的示值误差来定量表示 日常工作中计量器具的准确度大都用计量器具的最大允许误差表达 允许误差应在测量允差的1 10 1 3 测量结果的准确度也是一个定性的概念 实际应用时一般用测量不确定度来表达 计量器具的示值误差 p83 2 是指计量器具的示值与对应的输入量的 约定 真值之差 是一个具体的差值 非正既负 日常工作中出现的 0 033等表示方法是错误的 计量器具的极限误差是指计量器具的最大允许误差 是对某计量器具人为规定的误差限 从定义讲 极限误差不是误差 而是误差出现的一个区间 不是具体的误差值 灵敏度和分辨率 p84 10 灵敏度是计量器具静态响映特征 是指在规定条件下激励与对应的响应之间的关系 即计量器具对被测量变化的反应能力 其定义 计量仪器的响应变化除以相应的激励变化 s y x 式中 y为被观测变量的增量 x为被测量的增量 灵敏度仅对计量仪器有实际意义 对于线性计量仪器灵敏度是一常量 对非线性计量仪器s是一个变量 与激励有关 鉴别力是计量仪器对激励值微小变化的响应能力 它可以用使计量仪器的响应产生一个可觉察变化的最小激励变化值来表示 这个最小激励变化值就称为鉴别力阈 习惯上成为灵敏阈或灵敏限 衡器或天平称为感量 鉴别力阈与内部 外部的噪声 摩擦 阻尼 惯性 量化值有关 测试鉴别力阈时所施的激励变化应是缓慢的 单值的 鉴别力阈应小于被测参数允差的1 10 分辨率是对计量器具的显示装置而言的 是指显示装置对紧密相邻量值有效辨别的能力 最小的示值差 漂移和稳定度 漂移是指计量仪器的计量性能随时间的慢变化 在规定条件下 对以恒定的被测量值在规定的时间内的响应变化称为点漂移 最低值为零的漂移称为零漂 稳定度是指在规定的条件下 计量仪器保持其计量特性恒定不变得能力 计量器具的等与级 计量器具的准确度等级 是根据计量器具的准确度等性能对其计量学品质档次的划分 定义为 符合一定的计量要求 使误差保持在规定极限以内的计量器具的等别 级别 级 是根据计量器具的示值极限误差来确定的 如 压力表分为0 25级 0 4级 0 6级 表明示值误差的档次 等 是根据总不确定度来划分的 标准水银温度计分为一等 二等 标明实际值的总不确定度的档次 计量基准 p86 倒3行 计量器具的一类 指用以复现和保存计量单位量值 具有现代科学所能达到的最高准确度 经国家鉴定通过并经国务院计量行政部门批准 作为统一全国量值最高依据的计量器具 计量标准 p87 倒5 是指准确度低于计量基准 用于检定其他计量标准或工作计量器具的计量器具 标准物质 是具有一种或多种足够好的 高稳定度的 并确定了物理 化学和计量学特征 用来检定或校准计量器具 评价计量方法或给材料赋值的物质或材料 理化仪器的检定主要靠标准物质作为标准进行检定 测量系统 是指组装起来以进行特定测量的全套测量 计量 仪器和其他设备 测量设备 是指测量仪器 测量标准 参考物质 辅助设备以及测量所必须的资料的总称 溯源性 是指通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链 使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准 通常是与国家测量标准或国际测量标准联系起来的特性 三 计量检定 定义 p92 是指查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序 它包括检查 加标记和 或 出具检定证书 主要是对计量器具的计量性能进行检查 确定其是否合格 强制检定 政府计量部门对社会公用计量标准 部门企业事业单位使用的最高计量标准及用于贸易结算 安全防护 医疗卫生 环境监测方面的列入强制检定目录的工作计量器具实施的定期定点检定 校准 是指在规定的条件下 为确定测量仪器或测量系统所指示的量值 实物量具或参考物质所代表的量值 与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作 强制检定 检定 校准关系 强制检定 检定 校准关系 强制检定 检定 校准关系 强制检定 检定 校准关系 定度 定值 分度 比对和计量确认 定度 指在规定条件下 为确定计量器具的实际值或其指示装置所表示量值的一组操作 冲击能块 硬度块 定值 在规定条件下为确定标准物质的特性值 及其准确度的全部工作 分度 在规定的条件下 为确定计量器具的标尺所表示量值的刻线位置或确定计量仪器被测量与示值之间关系的一组操作 表盘示值的刻划 热电偶热电特性的确定 比对 p94 计量确认 p95 计量技术法规 1 国家计量检定系统表 p97 倒11行 是国家对计量基准到各等级的计量标准 直至工作计量器具的检定主从关系所作的技术规定 由文字和框图构成 主要内容有 计量基准 各等级计量标准 工作计量器具的名称 测量范围 准确度 或不确定度或允许误差 和检定的方法 2 计量检定规程 四 关于法定计量单位 1 计量单位制为给定量制 按规定规则确定的一组基本单位和导出单位 如市制 英制 厘米 克 秒制 国际单位制等 每一种单位制 须先确定某些基本单位 再按一定的规则确定其他的导出单位 例 长度计量单位 米 符号 m 定义 光在真空中 1 299792458 秒时间间隔内所经路径的长度 这是1983年召开的第十七届国际计量大会上正式通过的 由于采用的是激光稳频技术 米的复线精度提高到10 10 10 11甚至达到10 12量级 2 法定计量单位 由国家以法令形式规定强制使用或允许使用的计量单位 1984年国务院颁布的中华人民共和国法定计量单位由下列部分组成 1 SI国际单位制基本单位2 国际单位制辅助单位3 国家选定的非国际单位制单位4 国际单位制中具有专门名称的导出单位5 由以上单位构成的组合形式的单位6 由词头和以上单位所构成的十进倍数和分数单位 3 法定计量单位组成 4 SI国际单位制 1960年第11届国际计量大会通过的国际通用的计量单位制度 国际单位制组成1 SI单位2 SI词头3 SI单位的十进倍数和分数单位 5 SI单位 SI基本单位米 千克 公斤 秒 安 培 开 尔文 摩 尔 坎 德拉 共七个符号 m kg s A K mol cdSI辅助单位弧度 球面度rad sr共两个SI导出单位 共19 6 法定计量单位的三条使用规则 p120 121页 1 组合单位的名称与其符号表示的顺序一致 符号中的乘号没有对应的名称 除号对应的名称为每 无论分母中有几个单位 每 字只出现一次 如 力矩的单位符号为N m 其名称为牛顿米 速度m s 其名称为 米每秒 质量热容的符号为J kg K 其中文名为焦耳每千克开尔文 2 乘方形式的单位名称 顺序是指数名称在前 单位名称在后 相应的指数名称有数字加 次方 如体积为三次方米 运动粘度为m2 s名称为二次方米每秒 3 书写组合单位名称时 不加乘或除及其它的符号 如电阻率符号为 m 中文名称为欧姆米 不能称为欧姆 米或欧姆 米或 欧姆 米 P120 121 五 测量误差和数据处理 p130 1 误差公理及误差在计量中的重要地位测量结果都具有误差 误差自始至终存在于一切科学实验和测量的过程之中 研究误差可以提高认识能力 科学合理的设计 选择计量检测设备和测量方法 提高检测人员素质 改善测量环境条件 以减少误差 2 误差的定义 来源几种类 误差定义及表达式 误差是对某给定的特定量而言 等于该量的给出值与真值之差 所谓的给出量是指某特定量的量值 它可以是测量结果 计量器具示值 量具的标称值 计算的近似值 在谈及误差时 给定的特定量必须指明 如测量结果的误差 计量器具的示值误差 所谓真值是指与给定的特定量定义一致的量值 真值是一个理想的概念 一般来说是不可能确切获得 但约定真值是可知的 如计量标准的示值 3 误差表达方式上的分类 根据表达方式可分为绝对误差 相对误差 引用误差1 绝对误差 某给定特定量的绝对误差 y y y0既给出值y与真值y0之差 2 相对误差 t y y0 y y3 引用误差 是简化实用的相对误差 定义为计量器具的绝对误差 y与特定值yn之比r y yn yn为特定的引用值 如计量器具的50 量程或满量程 4 误差来源 1 测量装置误差2 测量方法误差3 测量环境误差4 人员误差 5 误差的分类 系统误差 定义 在偏离规定的测量条件下对此测量同一量时 误差的绝对值和符号恒定 或在该测量条件改变时 按一确定的规律变化的误差 随机误差 定义 在实际测量条件下 多次测量同一量时误差的绝对值和符号的变化 时大时小 时正时负 已不可预定方式变化的误差 粗大误差 定义 超出在规定的条件下预期的误差 要采用的测量结果 不应该包含粗大误差 属于需剔出的数据 在做误差分析时只对系统误差和随机误差进行分析 6 关于测量不确定度 1 已定系统误差的合成 已定系统误差是数值和变化规律可以掌握的系统误差测量过程中有这些因素引起的总的系统误差刻按线性和法加以合成 并可以对测量结果予以修正 而未定系统误差和随机误差时测量不确定度评定的主要对象2 测量不确定度示值对测量结果不确定的程度 对此国家质量技术监督局于1999年发布JJF1059 1999 测量不确定度评定与表示 技术规范 替代 JJF1027 1991测量误差及数据处理 中的测量误差部分可参看JJF1059 1999 测量不确定度评定与表示 原文 7 测量结果的数据处理和最终表达形式 1 有效数字 根据误差公理 所有测量结果均为近似数 有效数字是指从左边的第一个非零数字算起直到最末一位数字为止的所有数字 如 0 00120的有效数字为3位 0 0067的有效数字为2位 有效数字不同 其准确度也不同 计量数字中最右边的零不能随意取舍 因他也是有效数字 决定着测量结果的准确度 计量数字位数的选择 2 数据运算中计量数字位数的选择加减运算 以小数点后位数最少的数为准 位数较多的其他数 可比其多保留一位 再多余的小数应舍去 计算结果以小数点后最少的位数为准 当此数仍要参加后续计算时 可多保留一位 乘 除 含乘方开方 运算 以有效数字位数最少的那个数字为准 其余的有效数字均比其多保留一位 运算结果的有效数字位数应与参加余亩按的有效数字为数最少的那个数字相同 3 数据修约 修约是根据保留位数的要求将其多余位数的数字进行取舍 按照一定的规则 选取一个其值为修约间隔整数倍的数代替已知数 这一过程称为修约 1 以1为间隔的修约规则 a 拟舍弃的数字的最左一位数字小于5则舍去 既保留的各位数字不变 b 拟舍弃的数字的最左一位数字大于5或等于5 而跟随其后的有非全部位零的数字时则进一位 既保留的末位数字加1 C 拟舍弃的数字的最左一位数字位5 且后面的数字均位零时 看保留的数字最末一位 如是奇数 则进一位 如是偶数则舍去 口诀为 小5舍 大5进 等5时需另定 保留位凑偶需保证 2 5 间隔修约规则 2 间隔修约规则 1 将拟修约数除2 2 将除后的数按 1 的修约规则修约 3 将得数乘2 即为修约结果 5 间隔修约规则 1 将拟修约数除5 2 将除后的数按 1 的修约规则修约 3 将得数乘5 即为修约结果 测量结果的最终表达形式 对一个被测量进行测量 最后应给除测量结果y 最终测量结果应y有两部分组成 一部分为对已掌握的系统误差进行修正后的测量结果y 另一部分是表征测量结果 分散性 质量的不确定度 不确定度可以用绝对形式表示 也可以用相对形式表示 表达式分别为Y y u p 0 68 Y y 1 u p 0 68 Y y uY y 1 u 计量工作的法律法律规 技术法规 目前我国计量技术法规分为三大类1 国家计量检定系统表2 国家计量检定规程3 国家计量技术规范国家计量检定系统表是国家质检局正式颁布的法制性技术文件 有文字和框图构成 对从国家基准到各级计量标准 一直到工作计量器具的量值传递关系作的明确规定 计量法第十条规定 计量检定必须按照国家计量检定系统表进行 计量检定系统表由国家计量行政部门制定 这一规定确定了国家计量检定系统表的法律地位 2 国家计量检定规程 代号 JJG 计量检定规程是对计量器具的计量性能 检定项目 检定条件 检定方法 检定周期以及检定结果的处理等所做的技术规定 是评定计量器具性能 进行计量检定和计量监督管理等工作必须遵循的技术法规 计量法第十条规定 计量检定必须执行计量检定规程 目前计量检定规程分三种 1 国家计量检定规程 由国家各计量技术委员会制定 国家质捡局批准实施 在全国范围内统一执行 2 地方计量检定规程 当国家尚没有的计量检定规程 省 市 自治区政府计量行政部门根据当地的需要可以制定地方计量检定规程 在当地执行 3 部门计量检定规程 当国家尚没有的计量检定规程 国务院有关主管部门可以根据本部门的需要制定计量检定规程 在本行业执行 3 计量技术规范 代号JJF 主要是对计量工作中一些基础性 通用性的进行的规定如 JJF1015 2002计量器具型式评价和形式批准通用规范 JJF1069 2003法定计量检定机构考核规范 JJF1001 1998通用计量术语及定义等以上三种都是计量工作者需严格执行的技术法规 第二部分 几何量计量 一 几何量计量的基本概念二 几何量计量的基础知识及主要内容三 常用几何量计量器具的检定四 常用几何量仪器的检定 一 几何量计量的基本概念 几何量量是空间量 是由长度和角度组成的多维量 是用来描述物体几何特性的物理量 他是现代计量科学的重要组成部分 与国民经济各部门有着十分密切的关系 尤其是机械制造业 汽车制造业 国防工业应用广泛 在各级计量检测机构中几何量计量部占有重要地位 几何量计量的两大分支 既端度计量和角度计量 分别是直线段的长度和圆弧长度的相对值所以习惯上称为长度计量 基本单位 长度的基本单位是米 是国际单位制中七个基本单位之一 角度的单位是弧度 平面角 rad 既园弧长度与半径之比 和球面度 立体角 sr 二 几何量计量的基础知识及主要内容 p4页 几何量测量须遵循的五项基本原则为实现正确可靠的测量 科学工作者总结出几何量测量须遵循的四项原则 1 阿贝原则 在测量中 需使被测量的测量轴线与标准量的测量轴线相重合或在其延长线上 2 最小变形原则 为使测量结果准确可靠 在测量中尽可能做到使各种原因引起的变形为最小 此原则是计量器具制造者必须考虑的基本原则 主要在以下几方面 1 测量力引起的接触变形 2 自重变形 3 热变形 一般使用者大都重点考虑自重变形在支撑被测物时 当a 0 22031L时杆的长度变化量最小 称为百赛尔点 当a 0 21131L 4 19L时杆的两端平行度变化最小 成为艾利点 当a 0 2386L 6 25L时 杆的中间弯曲量为零 当a 0 2232L 2 9L时 杆的中间和两端变形量相等 3 最短测量链原则 为保证实现测量信息信号转换的所有转换器的按顺序的排列称为测量链 测量信息信号的每一个转换称测量链的环节 每一个环节又有若干构件组成 各环节不可避免的会引入误差 环节越多 误差因素越多 不利于提高测量准确度 为保证一定的准确度 应尽可能减少环节 即最短测量链原则 4 封闭原则 由园分度的封闭特性 可得测量的封闭原则 在测量中如能满足封闭原则 则其间隔误差总和为零 封闭原则是角度计量的基本原则不仅可使其总的累程误差为零 而且创造了计量器具自捡的条件 使角度量值的传递大大简化 5 基准五统一原则 测量方法的正确选择 1 测量方法选择的准确度原则测量方法的允许误差应取工件公差的1 3 1 102 测量方法的经济原则 1 效率 2 计量器具结构简单可靠 3 测量和辅助工作的时间应短 4 测量的人员应少 技术水平和熟练程度要低 3 计量器具的选择1 按计量器具不确定度允许值 2 按测量工件的特性选择 3 按被测工件的批量大小选择 4 测量头和工件接触形式的选择5 测量基准面和定位方法的选择 几何量计量的主要内容 1 光波波长 主要研究长度计量基准 在不同时期 米的定义与波长主标准的关系不同 要求掌握一 几何光学四个基本定律 p37 p38 二 光波干涉原理 p44 46 可见光光波波长 600nm 0 6微米 光干涉定义为 当两列光波彼此相遇时 出现明暗相间的稳定条纹的现象就叫光干涉 须掌握的内容除上述内容外 需了解光干涉的三个条件 两个附加条件 光干涉产生明暗条纹的条件 和计算较小不平度 较大不平度的公式和操作技巧 量块 量块是高准确度的端面量具 用最简单的几何形状设计 最有利于加工出精确的尺寸 常作伪其他计量器具的标准 检定其他长度计量器具 量具 量规的示值误差 对精密机械零件进行测量 对精密机床 夹具在加工中定位 教材的p24 p48 需掌握要点 1 量块的用途 2 量块的4个基本特性 3 量块的中心长度 量块的长度 量块的标称值 量块的长度偏差 量块的示值误差 量块测量面的平面度等关于量块的名词术语 4 量块等的划分 5 量块级的划分 6 量块即分等又分级的原因 7 量块测量面平面度的检定方法 2 3 线纹 p49 69 在钢 玻璃或其他材料制成的尺体表面上刻有一定数量的登间距或不等间距刻线的一种多值量具 主要有 基准尺 标准尺 一二三等金属线纹尺 一二等玻璃线纹尺 安装在京密机床上的金属标尺 以及光栅尺 磁珊 容珊 编码器和感应同步器等 线纹尺须掌握的要点 1 线纹尺长度的定义 2 线纹尺的示值误差与偏差 3 一等 二等标准玻璃线纹尺 标准金属线纹尺主要受检项目 要求和工具 55页 57表3 3 表3 4 表3 5 4 三等标准金属线纹尺受检项目 要求和工具 58页 60页 5 66页 67 钢卷尺示值误差的检定方法和要求 重点为钢卷尺零值误差的检定 任意段示值误差的检定 4 表面粗糙度 p140 p174 表面粗糙度 光洁度 须掌握的主要内容 1 表面粗糙度的含义 定义 及对零件使用性能的影响 146页 2 表面粗糙度的评定基准 取样长度 评定长度 轮廓中线 3 表面粗糙度的评定参数 与微观不平度高度特性有关的 与微观不平度间距特性有关的 与微观不平度形状特性有关的 4 表面粗糙度测量方法 光洁度样块比较测量 用专用仪器或装置测量表面粗糙度参数值 5 用光切显微镜测量表面粗糙度的方法 157 161 6 用轮廓仪测量表面粗糙度的方法 154页 155页 5 形状和位置误差p113 p145 形状公差种类及要素 共六项 直线度 平面度 园度 圆柱度 线轮廓度 面轮廓度 平直度 平面度和直线度 p115 16 116 15 直线度定义 实际直线相对于理想直线的变动性 直线度误差的评定方法 1 最小包容区域法 给定平面 任意方向 2 最小二乘法 3 两端连接法 119 121页 直线度误差的测量 1 跨距法 2 打表法 3 光隙法 4 干涉法 5 张丝法 平面度 平面度的定义 包容实际表面的两平行平面的最小距离 平面度的测量方法 1 平晶干涉法 191页 2 打表法 3 光束平面法 4 节距法 园度p339 346 园度误差的测量方法 1 园度仪测量法2 坐标测量法3 两点和三点测量法 6 角度p70 112 1 p71 面角度 以各种平面组成的夹角及其检定设备 如多齿分度台 分度头 多面棱体 测角仪 角度块等 2 p72 线角度 以各种技术手段制成的线值或类似线值的园分度器具及其检定设备 如度盘 光栅盘 角编码器 旋转型感应同步器 及园分度检验仪等 3 p72 小角度 各种非整园分度的计量器具及检测设备如小角度测量仪 光学角规 自准直仪 水平仪 及水平仪检定器等 角度 须掌握内容 1 锥度定义 锥度是指同一圆锥体上较大圆锥直径D减去较小圆锥直径d 除以大小直径所在截面间的轴向距离L 2 角度检验的三种方法 角度样板检验法 直角尺检验法 三尺互检法 3 用角度规 工具显微镜 光学分度头测量角度和锥度的方法 4 小角度测量 小角度测量的含义5 正多面棱体的工作角 及性质 77 78 P381 410螺纹测量 外螺纹的基本偏差为下偏差内螺纹的基本偏差为上偏差 p391 用三针测量螺纹中经的原理 p393 几何量计量的主要内容 7 通用量具既游标类 微分副类 指示表类 水平仪类量具 P17 p37 8 精密测试 也称工程测试 主要是形位误差测量 螺纹测量 几何量其他尺寸的测量 p181 p279 p311 361 9 齿轮测量 种类很多主要有渐开线齿轮 圆弧齿轮和摆线齿轮 P280 p30910 坐标测量 既用三坐标测量机将精密加工技术 电子技术 计算机技术 和精密测试技术融为一体的大型精密智能化仪器 几何量计量的主要内容 11 几何量量仪 既对机械量仪 光学量仪 气动量仪 电动量仪等计量器具的检定 p37 p77 12 经纬仪类仪器计量 既对大地测量 工程测量中使用的电子经纬仪 光学经纬仪 工具经纬仪 陀螺经纬仪 全占仪等仪器仪表的检定 三 常用通用量具的检定 一 游标类量具 主要介绍如下内容 1 游表类量具的读数原理 2 游标类量具的分类 3 游标类量具误差主要来源 4 游标类量具检定规程的理解和应用 二 微分类量具 1微分类量具的结构 工作原理 2 微分类量具的分类 3 微分类量具检定规程的理解和应用三 指示表类量具 1 指示表类量具的结构工作原理 2 指示表类量具的分类 3 指示表类量具的检定规程的理解和应用 一 游标类量具 1 游表类量具的读数原理 游表类量具的读数机构是由主尺和游标尺共同组成的 制造游标尺时 使n个游标刻度的宽度nb 正好等于 n 1 a 主尺刻度的宽度 即使每个游标刻度的宽度b 正好比每个主尺宽度a少a n的量 利用a与b的差值I a n作为游标量具的分度值 以提高游标量具的测量精度 因一般a 1 当n 10时分度值为0 1 当n 20 分度值为0 05 n 50时 分度值为0 02 2 游标类量具的分类 按显示方式可分为机械游标量具和数字显示游标量具按用途分为 卡尺 深度尺 高度尺 按分度值分为 0 1mm 0 05mm 0 02mm按结构分为 单面 双面 三用 3 游标类量具误差主要来源 1 结构不符合阿贝原则引起的误差2 主尺基面与固定测量爪测量面垂直度引起的误差3 读数误差4 刻线误差5 对零误差6 测量面平行度和平面度引起的误差7 测量力引起的变形误差 4 JJG30 2002通用卡尺检定规程的理解和应用 取代的规程 JJG30 1992游标卡尺检定规程 JJG192 1979 游标卡尺 1000 2000 检定规程 JJG400 1985 带标卡尺检定规程 JJG526 1988 数显卡尺检定规程 JJG32 1987 深度游标卡尺检定规程 规定了9个方面的要求 9个方面的要求 1 标尺标记的宽度和宽度差 2 测量面的表面粗糙度 3 测量面的平面度 mm 4 圆弧内量爪基本尺寸和平行度 合并两量爪 圆弧内量爪基本尺寸新制造的应为10或20毫米的整数倍 其偏差应符合下表的要求 使用中及修理后的基本尺寸允许为0 1毫米的整数倍 保证使用的情况下可为卡尺分度值的整数倍 5 刀口内量爪基本尺寸和平行度 6 零值误差 7 示值变动性 带表卡尺不超过分度值的1 2 数显卡尺不超过0 01mm 8 数字显示器的示值稳定性 1小时内不超过0 01mm 9 示值误差 受检点分布 1 300mm的卡尺不少于均匀分布的三点 分别为 101 30 201 60 291 90mm 2 300mm的卡尺不少于均匀分布的六点 如500mm卡尺 分别为80 161 30 240 321 60 400 491 90 或选为80 161 20 240 321 50 400 491 80 二 微分类量具 1 微分类量具工作原理2 JJG21 95千分尺检定规程的理解应用3 微分类量具检定 1 微分类量具工作原理 微分类量具采用螺旋副传动原理 借助测微螺杆与螺母配合 将螺杆的螺旋运动变为直线运动 从固定机构上读出长度尺寸 读数机构有固定套管和微分筒组成 固定套管上刻有纵刻线 为微分筒的读数基准线 纵刻线上下各刻有25条间隔为1mm的 上下两排刻线 并相互错开0 5mm 微分筒圆周刻有50条均匀刻线 测微螺杆螺距为0 5mm 螺杆每转一圈为0 5mm 每转一个刻度为0 5 50 0 01mm实际上千分尺应叫百分尺 2 JJG21 95千分尺检定规程的理解应用检定项目和条件 检定项目和条件 检定条件 技术要求 1 外观2各部分的相互作用3 测微螺杆的轴向窜动和径向摆动 0 01mm4 测占与测微螺杆工作面的相对偏移 5 测力应在6N 10N范围内6 刻线宽度和宽度差 固定套管纵刻线 和微分筒上的刻线宽度0 15 0 20mm 宽度差应不大于0 03mm 刻线盘的刻线宽度为0 20 0 30mm 宽度差应不大于0 05mm7 指针与刻线盘的相对位置 板厚千分尺刻度盘上的指针末端应盖住刻线盘短刻线长度的30 80 指针末端上表面值刻度盘表面的距离应不大于0 05mm 8 微分筒锥面的端面楞边至固定套筒刻线面的距离应不大于0 4mm 9 微分筒锥面的端面与固定套筒毫米刻线相对位置 当测量下限调整正确后 微分筒上的零刻线与固定套管任一毫米刻线的右边缘相切 不相切时呀线应不大于0 05mm 离线不大于0 1mm 10 工作面的表面粗糙度 千分尺 校对量杆表面粗糙度Ra应不大于0 05微米 壁厚 板厚千分尺工作面的表面粗糙度Ra应不大于0 10微米 11 工作面的平面度 0级不大于0 6微米 1级不大于1微米 壁厚千分尺测微螺杆工作面的平面度应不大于1 2微米 板厚千分尺应不大于1微米 12 工作面的平行度 13 示值误差 受捡点 三 表类量具 1 表类量具的分类2 表类量具的结构原理3 表类量具的检定 1 表类量具的分类 表类量具1 百分表2 千分表3 杠杆百分表4 内径百分表5 特殊表类量具 杠杆卡规 表示卡规 杠杆千分表 内径千分表 杠杆式测微仪 2 表类量具的结构原理 参看教材29页视图百分表由4个齿轮和一个齿条及弹簧指针组成 其中齿轮1为10个齿 齿轮2为16个齿 齿轮3为100个齿 齿轮2与齿条模数为0 199 当测杆移动一毫米时 齿条移动 1 0 199 3 14 等于1 6个齿 相当于齿轮2的16个齿的1 10 因齿抡1与齿轮3同轴齿轮3为100齿 即齿轮3转动10个齿 齿轮1为10个齿并与齿轮3同模 当齿条移动1毫米 齿轮1转动一周 指针转动一圈 一圈又划分100个等分 则每等分为0 01毫米 千分表结构 与百分表结构基本相似只是传动级数多 传动比大 根据传动级数和传动比千分表的分度值可分为0 001 0 002 0 005毫米三种 3 表类量具的检定 1 检定前的准备 被检表在市内平衡温度的时间不少于2小时 市内温度20 10度 每小时变化不大于1度 2 主要检定项目和方法示值变动性 测杆径向受力对示值的影响 示值误差 回程误差 示值变动性 测杆径向受力对示值的影响的技术要求 百分表示值误差的技术要求 千分表示值误差的技术要求 表类量具的检定方法 工具 光栅式指示表检定仪 千分表检定仪 和百分表检定仪 方法 1 将被检表和标准器分别对准零位 2 检百分表示值误差应在正反行程的方向上每间隔10个分度检定一次 检千分表示值误差应在在正反行程的方向上每间隔50个分度检定一次 3 检定仪移动规定分度值后 在被检表上读取各点相应的误差值 直到工作行程终点 4 继续压缩测杆 使指针转过10个分度 再进行反向检定 5 在整个检定过程中 中途不得改变测杆移动方向 也不应对被检表 标准器进行任何调整 6 决定反行程误差的正负号与正行程的相同 7 被检表的工作行程示值误差由正行程内各受检点误差中的最大值和最小值值差确定 8 百分表任意0 1mm范围内的示值误差以正行程任意两点上的误差之差确定 9 百分表任意1mm的示值误差分别根据百分表0 1mm 1 2mm 2 3mm 各段正行程范围内所得误差中最大和最小值之差确定 10 千分表任意0 2mm的示值误差分别根据0 0 2 0 2 0 4 0 4 0 6 各段正行程范围内所得误差中最大和最小值之差确定 回程误差 回程误差 1 回程误差的要求如表所示2 检定方法 在示值误差检定结束后取正反行程同一点误差值的最大值确定该被检表的回程误差 3 根据记录表可计算各技术要求如 工作行程示值误差 10 3 13 微米 任意0 1mm范围内示值误差 4 1 5 微米 任意1mm范围内示值误差 10 1 11 微米 回程误差 2 1 3 微米 回程误差范例 记录表 第三部分 力学 质量计量 衡器 力学计量涉及的领域非常广阔 一般认为包括质量计量 力值 扭矩 硬度 压力 真空 振动 冲击 转速 恒加速度 流量 流速 容量等科学内容 一 质量计量基本概念二 质量计量的基本知识及分类三 常用衡器的检定 一 质量计量基本概念 质量计量是研究质量的测量 保证质量量质准确可靠的一门科学 也是最古老和经典的度量衡的重要组成部分 质量 是表示物质惯性和引力大小的量度 关于质量可参阅教材4 6页的详细内容 人类要认识自然改造自然就必须认识这一属性 是一种没有方向的标量 重力 物体重力是物体在宇宙中所受其它物体的万有引力的合力 由于地球上的物体受地球引力比宇宙中其它物体的引力大的很多 所以称物体受地球的引力和地球自转引起的物体惯性离心力的和称为物体的重力 它是一个矢量 W g m式中 w为重力 g为测量地点的重力加速度 m为物体质量 重量 物体重力的度量称为重量 同一物体在地球的不同位置它的重量是不同的 其数值随着当地的重力加速度的不同而变化 随地球纬度和海拔高度变化而变化 赤道上重量最小 两极重量最大 重量随海拔高度的增加而减小 重量和质量的区别 二 质量计量的基本知识及分类 1 质量单位与质量计量质量单位公斤 Kg 是国际单位制中七个基本单位之一 也是力学计量中唯一的基本单位 质量计量单位 质量计量定义质量计量 就是借助天平 秤等专门测量仪器 参用直接测量或组合测量等实验方法 为得到被测物体与国际千克原器所具有的质量量值的对应量值的工作 它有四大要素 1 被测物体2 使用的测量仪器如天平 秤 3 标准 如千克原器 各等级砝码 4 测量方法 如直接比较法 替代衡量法 或连续替代 或交换衡量法等 原理上又可分为杠杆原理 弹性原件变形原理 液压原理 力 电转换原理等 砝码 砝码是质量计量的实物量具根据JJG99 90砝码检定规程我国对砝码分为七级各级砝码允差祥见教材第22 23页 根据我国实际情况保留了JJG99 81检定规程中一等 二等高准确度砝码的分类方法其允差数值祥见教材第24页 实际上我国目前形成了按七级分类和高准确度按一 二等分类的两种不同的分等砝码并存的情况 实际应用时 不管按什么方式分类总的要求是使用的标准砝码的误差 应不大被检计量器具最大允许误差三分之一 2 衡量的概念 衡量的定义 利用衡量仪器确定被测物体质量量值的工作 目前主要使用的方法 A 杠杆原理 m1 g1 L1 m2 g2 L2衡量的结果是质量B 弹性原件变形原理 源于物体弹性变形的虎克定律 n k p 式中n为弹簧的变形量 k为比例常数 即弹簧变形量n与承重物秤正比 当k 1时p n mg 可见弹簧秤上衡量的结果是重量 C 液压原理 源于帕斯卡液压平衡原理 p1 A1 P2 A2P1 m1g1 p2 m2g2 当A1 A2 n时则m1 n m2 所以液压原理衡量的结果是质量 D 力 电转换原理 是通过力 电转换原件将作用于上面的物体重力 按一定的函数关系转换成电参数量 电压 电流 电容或频率 以显示被测物体的重量 与弹性元件变形原理相同 它所得的结果是重量 而不是质量 电子秤等 3 衡器的分类衡量仪器是利用作用于物体上的重力测定物体质量的仪器 按准确度分为四级 按与准确度有关的检定分度值和检定分度数 按操作方式分 结构原理 各种衡器的结构原理清参阅教材第44 72页内容 需重点掌握的是 1 杠杆和杠杆系2 案秤是利用杠杆和罗伯威尔机构制成的 3 台秤由一根计量杠杆和两组和体秤重杠杆组成的 4 各种台 案秤使用注意事项和维护保养方法 三 常用衡器的检定 1 术语解释秤 利用作用于物体上的重力来测定物体质量的计量仪器 非自动秤 在秤重过程中需要人员操作的称 如加载或卸去载荷 最大称量 不计算添加皮重在内的最大秤重能力 Max最小称量 载荷少于该值时称量结果可能产生过大的相对误差 Min 实际分度值 以质量单位表示的 模拟示值 相邻两刻线对应的值的差 和 数字示值 相邻两示值得差 用d表示 检定分度值 用于对秤分级和检定时使用的 以质量单位表示的值 用e表示 通常检定分度值等与实际分度值 e d秤的灵敏度 对于给定的被测质量值的灵敏度k可表示为被观测变量L与被测质量M相应变化量 M之商 即k L M 实际上就是放大被数 鉴别力 秤对载荷微小变化的反应能力 2 衡器的检定 1 一般要求A 所用标准砝码其准确度应不大于相应被检衡器的最大允许误差的三分之一 B 检定时按被检秤的准确度等级确定最大允许误差 秤检定时 加 卸载时最大允许误差表 使用中衡器检定时最大允许误差是首次检定最大允许误差的两倍 2 非自行指示秤的检定 非自行指示秤是完全靠人员操作来取的平衡的秤主要包括各种机械杠杆秤 与懂事的案秤 台秤 固定时地秤 机械吊秤等 步骤和项目 1 检定前的准备 a 被检秤置于平板或平台b 10吨以上的秤 用不少于最大秤量50 的载重车辆往返通过承载器不少于3次 2 零点测试 共十个步骤 3 秤量测试a 秤量测试应按称量由小到大的顺序连续进行 在测试过程中不得重新调整零点 b 称量测试前 重新调整零点平衡 c 确定测试称量 下列称量必须测试 最小称量 增铊标尺的最大量值 最大允许误差改变的秤量 3级秤500e 2000e 4级秤50e 200e 和最大秤量 d 调整游铊至最小秤量 加放最小称量的砝码 加卸小砝码使秤平衡 e 在测试记录上记录砝码m 示值I 误差E f 秤量由小到大的顺序在其它测试秤量上重复d e 步骤 直到最大秤量 再逆向有大到小直到零点 g 每个秤量的误差均应符合相应秤量的最大允许误差 h 确定该秤是否通过了测试 4 偏载测试 偏载测试在秤量测试的过程中进行 加砝码时 先放大砝码后方小砝码 小砝码放在大砝码上面 但应避免不必要的叠放 若用一个砝码营放于测试区域的中心 若用几个砝码则应均匀分布在测试区域内见教材第78页图示 a 确定偏载加载量和支撑点个数 案秤一个支撑点加载量为最大秤量的三分之一 大于4个支撑点的秤加在量为最大秤量的1 n 1 个别的可加载1 10最大秤量的砝码 b 确定偏载区域和方式c 加载小砝码是秤平衡 d 纪录偏载位置和秤的示值 误差 e 载其它偏载位置上重复c d 程序 f 确定该秤是否通过测试 5 灵敏度测试 灵敏度测试也在秤量测试过程中进行a 确定灵敏度测试的秤量 增铊标尺秤和游铊标尺秤在标尺最大量值和最大称量处进行 b 在秤量测试过程中 当测至增铊标尺 游铊标尺最大量值的准确度时调整游铊使计量杠杆停留在距示准器下沿1毫米处不动 c 加载小砝码 量值为秤的最大允许误差 使杠杆摆动 d 用手组织杠杆摆动 e 记录杠杆力点端加小砝码前后的移动距离 f 在最大秤量测试灵敏度时重复b c d e的程序 g 对小于100公斤的秤位移至少应为3毫米 对大于100公斤的秤位移至少应为5毫米 h 确定该秤是否通过测试 6 重复性测试 测试目的是验证在多次往承载器上加放同一砝码时 秤指示的一致性 要求进行两组测试1 为最大称量的50 处 2 为本秤的最大称量处 a 调整空秤平衡 b 确定第一组测试砝码 c 加放测试砝码并记录示值I e 确定误差E并记录 f 取下测试砝码 g 重新调整空秤平衡h 将c e f g步骤重复9遍共10遍 I 计算Imax Imin的值 记录其结果 以及被测量的最大允许误差 j 确定第二组测试砝码 k 重复c e f g h I 步骤m 最大秤量小于1吨的秤或轨道衡 每组测试10次 其它秤每组至少测试3次 n 同一载荷多次秤量所得结果之差 应不大于该称量的最大允许误差 o 确定该秤是否通过了测试 7 游铊标尺测试 游铊标尺秤在安装前应对游铊标尺单独进行测试 具体测试方法见有关教材或检定规程 145 谢谢大家