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第2章测量技术基础本讲稿第一页，共三十一页 测量的四要素被测对象n被测对象被测对象指零件的几何量，即长度、角度、形状和位置误差以及表面粗糙度等。本讲稿第二页，共三十一页 测量的四要素计量单位n计量单位计量单位是进行测量的依据。被指定作为计量单位的量值应该稳定不变，能够复现，便于应用，并且应该是统一的。我国从1984年起实行法定计量单位。确定以米制确定以米制作为我国的基本计量制度。如作为我国的基本计量制度。如“米米”、“千克千克”、“秒秒”、“安安”等为基本单位。等为基本单位。本讲稿第三页，共三十一页 长度单位与计量基准n长度量的基本单位是米（长度量的基本单位是米（m m）。n1983年第17届国际计量大会正式通过了米的新定义：“米”是光在真空中在1/299792458s的时间间隔内行进路程的长度。n机械制造中常用的公制长度单位为mm，技术测量和精密测量时，用m和nm为单位。1mm=10-3m，1 m=10-3mm，1 nm=10-3 m。本讲稿第四页，共三十一页 测量的四要素 测量方法n测量方法测量方法是指测量时所采用的测量原理、计量器具和测量条件的总和。n包括测量的原理、方式、步骤；根据被测对象的特性，如精度、大小、轻重、材质、结构形状、数量等选用计量器具和辅助用具以及测量时的主、客观条件（如温度、湿度、振动、噪声、环境及操作人员的水平、心理素质、情绪）等。本讲稿第五页，共三十一页 测量的四要素测量精度n测量精度测量精度测量结果与被测量真值的一致程度。n不考虑测量精度而得到的测量结果是没有任何意义的。n真值的定义真值的定义：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。本讲稿第六页，共三十一页 量 块n量块又称块规，是一种高精度的平面平行端面量具。它主要用于长度量值的传递、计量器具的检定和校准以及机车、设备、夹具等的精密调整、工件的精密划线和精密测量等。n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。本讲稿第七页，共三十一页 量块的构成n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 本讲稿第八页，共三十一页本讲稿第九页，共三十一页 量块的用途n作为长度尺寸标准的实物载体，将国家的长度基准按照一定的规范逐级传递到机械产品制造环节，实现量值统一。n作为标准长度标定量仪，检定量仪的示值误差。n相对测量时以量块为标准，用测量器具比较量块与被测尺寸的差值。n也可直接用于精密测量、精密划线和精密机床的调整。本讲稿第十页，共三十一页 量块的精度级、等 n根据GB/T6093-2001规定，量块按制造精度分为5级，即0、1、2、3和K级，其中，0级精度最高，3级最低，K级为校准级。n量块分级主要是按量块长度极限偏差和量块长度变动量的允许值等指标来划分的。n根据JG146-1994规定，量块按其检定精度分为6等，即1、2、3、4、5、6等，其中1等精度最高，6等精度最低，“等”主要依据是量块测量的不确定度和量块长度变动量允许值。本讲稿第十一页，共三十一页 量块的选用83块一套的量块组成 尺寸系列（mm）间隔（mm）块数0.51111.00511.011.490.01491.51.90.152.09.50.516101001010本讲稿第十二页，共三十一页 量块的组合n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4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 1.24 第二块量块尺寸 4.5 第三块量块尺寸 30.0 第四块量块尺寸 35.7434.5本讲稿第十三页，共三十一页 量块使用的注意事项n量块必须在使用有效期内，否则应及时送专业部门检定。n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。n分清量块的“级”与“等”，注意使用规则。n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。n轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等情况的发生。n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。n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。本讲稿第十四页，共三十一页 测量器具的分类n标标准准量量具具 用用来来校校对对和和调调整整其其他他测测量量器器具具，或作为标准量与被测工件进行比较或作为标准量与被测工件进行比较。例如，量块。n光光滑滑极极限限量量规规 一种没有刻度的专用检验工具，检验光滑圆柱孔或轴。例如，塞规、卡规。n通用量具通用量具 例如游游标标卡卡尺尺、外外径径千千分分尺尺、百百分分表表、千千分表、光学比较仪分表、光学比较仪等。本讲稿第十五页，共三十一页 测量器具的技术性能指标n刻刻度度间间距距 测测量量器器具具标标尺尺或或刻刻度度盘盘上上两两刻刻线线间间的的距距离离。通常都是等距刻度，一般为12.5mm。n分分度度值值 测测量量器器具具的的标标尺尺上上最最小小一一格格所所代代表表的的被被测测尺尺寸寸。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。本讲稿第十六页，共三十一页刻度间距刻度间距 测量器具标尺或刻度盘上两刻线间的距离测量器具标尺或刻度盘上两刻线间的距离。通常都是等距刻度，一般为12.5mm。适合于眼睛辨别。本讲稿第十七页，共三十一页分度值分度值 测量器具的标尺上最小一格所代表的被测尺测量器具的标尺上最小一格所代表的被测尺寸寸。它反映了该测量器具的测量精度的高低。本讲稿第十八页，共三十一页测量器具的技术性能指标n示示值值范范围围 测测量量器器具具刻刻度度标标尺尺或或度度盘盘内内全全部部刻刻度度所所代代表表的的范范围围。例如比较仪的示值范围为-0.1+0.1mm（或0.1mm），如图所示。n测测量量范范围围 测测量量器器具具所所能能测测量量尺尺寸寸的的最最大大值值和和最最小小值值。例如，外径千分尺的测量范围有025mm、2550mm等，比较仪的测量范围为0180mm。本讲稿第十九页，共三十一页本讲稿第二十页，共三十一页示值范围示值范围 测量器具刻度标尺或度盘内全部刻度所代表测量器具刻度标尺或度盘内全部刻度所代表的范围的范围。本讲稿第二十一页，共三十一页测量范围测量范围 测量器具所能测量尺寸的最大值和最测量器具所能测量尺寸的最大值和最小值小值。本讲稿第二十二页，共三十一页 测量器具的技术性能指标n示示值值误误差差 测测量量仪仪器器的的示示值值与与被被测测量量的的真真值值之之差差。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。n不确定度不确定度指由于测量误差的存在而对指由于测量误差的存在而对被测量值的不肯定程度。被测量值的不肯定程度。受随机误差和系统误差的影响。本讲稿第二十三页，共三十一页 测量方法分类 1、按测量结果获得方法不同分类直直接接测测量量 从从测测量量器器具具的的读读数数装装置置上上直直接接得得到到被被测测量量值值的的测测量量。从测量器具的读数装置读出的示值，可为被测量的全值，如用游标卡尺、外径千分尺测量外圆直径；也可为相对某已知标准量的偏差，如光学比较仪的测量。间接测量间接测量 先测量出与被测量有一定函数关系的先测量出与被测量有一定函数关系的相关量，然后按相应的函数关系式，求得被测量的相关量，然后按相应的函数关系式，求得被测量的测量结果。测量结果。本讲稿第二十四页，共三十一页 间接测量举例n例如用“弦高法”测量大尺寸圆柱体的直径，由弦长L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 D=L2/4H+H 本讲稿第二十五页，共三十一页 测量方法分类 2、按测量结果的读数值不同分类绝绝对对测测量量 从从测测量量器器具具上上直直接接得得到到被被测测参参数数的的整整个个量量值值的的测测量量。例如用游标卡尺测量轴径值。相对测量相对测量 读数值只表示被测尺寸相对于读数值只表示被测尺寸相对于标准量的偏差标准量的偏差。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。本讲稿第二十六页，共三十一页 测量方法分类3、按测量中测量因素是否变化分类等等精精度度测测量量 在在测测量量过过程程中中，决决定定测测量量精精度度的的全全部部因因素素或或条条件件不不变变。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。本讲稿第二十七页，共三十一页 第2章思考题n教材P28习题2：2-1、2-2、2-3、2-7。n补充题：填空题1、量块按制造精度分为5级，即 、和 级。2、测量的“四要素”是 、。3、欲从83块一套的量块中组合尺寸87.985mm，所选各量块的标称尺寸应分别为即 、mm。4、是指读数值只表示被测尺寸相对于标准量的偏差。5、是指测量器具标尺或刻度盘上两刻线间的距离。一般为 mm。6、是指测量器具的标尺上最小一格所代表的被测尺寸。本讲稿第二十八页，共三十一页 思考题答案本讲稿第二十九页，共三十一页 思考题答案本讲稿第三十页，共三十一页 思考题答案本讲稿第三十一页，共三十一页