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测量的种类第1页，本讲稿共42页一、一、测量方法测量方法1.1.测量方法是根据测量对象的特点来选择和确定的。测量方法是根据测量对象的特点来选择和确定的。特特特特点点点点：主主主主要要要要是是是是指指指指测测测测量量量量对对对对象象象象的的的的尺尺尺尺寸寸寸寸大大大大小小小小、精精精精度度度度要要要要求求求求、形形形形状状状状特特特特点点点点、材料性质以及数量等材料性质以及数量等材料性质以及数量等材料性质以及数量等 第2页，本讲稿共42页一、一、测量方法测量方法2.测量方法的分类 2.1 按获得被测结果的方法分类直接测量直接测量：测量时，直接从测量器具上读出被测几 何量的大小值 间接测量间接测量：被测几何量无法直接测量时，首先测出与被测几何量有关的其他几何量，然后，通过一定的数学关系式进行计算来求得被测几何量的尺寸值 第3页，本讲稿共42页一、一、测量方法测量方法 例如：在测量一个截面为圆的劣弧的几何量所在圆的直径D。由于无法直接测量，可以间接测量圆的直径1.测出该劣弧的弦长b以及相应的弦高h2.通过公式D=h+b2/4h计算出其直径D第4页，本讲稿共42页一、一、测量方法测量方法2.测量方法的分类 2.2 据被测结果读数值的不同分类（读数值是否直接表示被测尺寸）绝对测量（全值测量）绝对测量（全值测量）：测量器具的读数值直接表示被测尺寸。相对测量（微差或比较测量）相对测量（微差或比较测量）测量器具的读数值表示被测尺寸相对于标准量的微差值或偏差。(特点：对零、精度高）第5页，本讲稿共42页一、一、测量方法测量方法2.测量方法的分类 2.3 根据零件的被测表面是否与测量器具的测量头有机械接触分类 接触测量：接触测量：测量器具的测量头与零件被测表面以机械测量力接触。不接触测量：不接触测量：测量器具的测量头与被测表面不接触，不存在机械测量力。第6页，本讲稿共42页一、一、测量方法测量方法2.测量方法的分类 2.4 根据同时测量参数的多少分类 单项测量单项测量：单独测量零件的每一个参数。综合测量综合测量：测量零件两个或两个以上相关参数的综合效应或综合指标。第7页，本讲稿共42页一、一、测量方法测量方法2.测量方法的分类 2.5 根据测量对机械制造工艺过程所起的作用不同 被动测量被动测量：在零件加工后进行的测量。主动测量主动测量：在零件加工过程中进行的测量。第8页，本讲稿共42页一、一、测量方法测量方法2.测量方法的分类 2.6 根据被测量或敏感元件（测量头）在测量中相对状态的不同分类 静态测量静态测量：测量时，被测表面与测量头处于相对静止状态。动态测量动态测量：测量时，被测表面与测量头处于工作（或模拟）过程中的相对运动状态。第9页，本讲稿共42页二、二、测量器具测量器具 1.1.1.1.分类：按其测量原理、结构特点及用途分为五类分类：按其测量原理、结构特点及用途分为五类分类：按其测量原理、结构特点及用途分为五类分类：按其测量原理、结构特点及用途分为五类l l 基准量具和量仪基准量具和量仪l l 通用量具和量仪通用量具和量仪 ：固定刻线量具、游标量具、螺旋测微：固定刻线量具、游标量具、螺旋测微量具、机械式量仪、光学量仪、气动量仪、电动量仪量具、机械式量仪、光学量仪、气动量仪、电动量仪l l 极限规极限规l l 检验量具检验量具l l 主动测量装置主动测量装置第10页，本讲稿共42页二、二、测量器具测量器具 常用通用量具和量仪常用通用量具和量仪 游标卡尺游标卡尺第11页，本讲稿共42页二、二、测量器具测量器具 常用通用量具和量仪常用通用量具和量仪 螺旋测微器螺旋测微器第12页，本讲稿共42页二、二、测量器具测量器具 2.2.2.2.度量指标：度量指标：度量指标：度量指标：测量中应考虑的测量工具的主要性能测量中应考虑的测量工具的主要性能 它是选择和使用测量工具的依据。它是选择和使用测量工具的依据。第13页，本讲稿共42页二、二、测量器具测量器具 机械比较仪第14页，本讲稿共42页二、二、测量器具测量器具 刻度间距（隔）刻度间距（隔）刻度间距（隔）刻度间距（隔）C C C C：简称刻度，标尺上相：简称刻度，标尺上相邻两刻线中心线之间的实际距离（或圆周弧邻两刻线中心线之间的实际距离（或圆周弧长）。（长）。（12.5mm12.5mm）分度值（刻度值、精度值）分度值（刻度值、精度值）i i：简称精度，简称精度，它是指测量器具标尺上一个刻度间距所它是指测量器具标尺上一个刻度间距所代表的测量数值。代表的测量数值。示值范围：测量器具标尺上全部刻度间隔示值范围：测量器具标尺上全部刻度间隔所代表的测量数值。所代表的测量数值。2.2.度量指标：度量指标：第15页，本讲稿共42页二、二、测量器具测量器具 量程量程量程量程：计量器具示值范围的上限值与：计量器具示值范围的上限值与下限值之差。下限值之差。灵敏度灵敏度：能引起量仪指示数值变化的能引起量仪指示数值变化的被测尺寸的最小变动量。被测尺寸的最小变动量。示值误差：量具或量仪上的读数与示值误差：量具或量仪上的读数与被测尺寸实际数值之差。被测尺寸实际数值之差。2.2.度量指标：度量指标：第16页，本讲稿共42页二、二、测量器具测量器具 测量范围：测量器具所能测量出测量范围：测量器具所能测量出的最大和最小的尺寸范围。一般地，的最大和最小的尺寸范围。一般地，将测量器具安装在表座上，包括：将测量器具安装在表座上，包括：1 1）标尺的示值范围）标尺的示值范围 2 2）表座上）表座上安装仪表的悬臂能够上下移动的安装仪表的悬臂能够上下移动的最大和最小的尺寸范围。最大和最小的尺寸范围。2.2.度量指标：度量指标：第17页，本讲稿共42页二、二、测量器具测量器具 测量力：测量力：在测量过程中量具或在测量过程中量具或量仪的测量头与被测表面之间的量仪的测量头与被测表面之间的接触力。接触力。放大比（传动比）放大比（传动比）K K：指量仪指指量仪指针的直线位移（或角位移）与引起针的直线位移（或角位移）与引起这个位移的原因（即被测量尺寸变这个位移的原因（即被测量尺寸变化）之比。这个比等于刻度间距与化）之比。这个比等于刻度间距与分度值之比，即分度值之比，即K=C/iK=C/i。2.2.度量指标：度量指标：第18页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 1.1.1.1.测量误差测量误差测量误差测量误差 被测量的实际测得值与被测量的真值之间的差异被测量的实际测得值与被测量的真值之间的差异被测量的实际测得值与被测量的真值之间的差异被测量的实际测得值与被测量的真值之间的差异 =XQ=XQ 测量误差绝对误差：=XQ 相对误差：=/Q（/X）用来判定相同被测几何量的测量精确度 用来判定不同大小的同类几何量的测量精确度 第19页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 例例例例如如如如：有有有有两两两两个个个个被被被被测测测测量量量量的的的的实实实实际际际际测测测测得得得得值值值值X X1 1=100mm=100mm，X X2 2=10mm=10mm，1 1=2 2=0.01mm=0.01mm，则其相对误差为：则其相对误差为：则其相对误差为：则其相对误差为：1 1=1 1/X/X1 1100%=0.01/100100%=0.01%100%=0.01/100100%=0.01%2 2=2 2/X/X2 2100%=0.01/10100%=0.1%100%=0.01/10100%=0.1%由由由由上上上上例例例例可可可可以以以以看看看看出出出出，两两两两个个个个不不不不同同同同大大大大小小小小的的的的被被被被测测测测量量量量，虽虽虽虽然然然然具具具具有有有有相相相相同同同同大大大大小小小小的的的的绝对误差，其相对误差是不同的，绝对误差，其相对误差是不同的，绝对误差，其相对误差是不同的，绝对误差，其相对误差是不同的，显然，显然，显然，显然，1 12 2，表示前者的精确度比后者高。，表示前者的精确度比后者高。，表示前者的精确度比后者高。，表示前者的精确度比后者高。第20页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 2.2.2.2.测量误差产生的原因测量误差产生的原因测量误差产生的原因测量误差产生的原因 计量器具误差计量器具误差计量器具误差计量器具误差计量器具误差是指由于计量器具本身存在的误差而计量器具误差是指由于计量器具本身存在的误差而计量器具误差是指由于计量器具本身存在的误差而计量器具误差是指由于计量器具本身存在的误差而引起的测量误差。引起的测量误差。引起的测量误差。引起的测量误差。具体地说是由于计量器具本身的设计、制造以及具体地说是由于计量器具本身的设计、制造以及具体地说是由于计量器具本身的设计、制造以及具体地说是由于计量器具本身的设计、制造以及装配、调整不准确而引起的误差，一般表现在计量器装配、调整不准确而引起的误差，一般表现在计量器装配、调整不准确而引起的误差，一般表现在计量器装配、调整不准确而引起的误差，一般表现在计量器具的示值误差和重复精度上。具的示值误差和重复精度上。具的示值误差和重复精度上。具的示值误差和重复精度上。第21页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 2.2.2.2.测量误差产生的原因测量误差产生的原因测量误差产生的原因测量误差产生的原因 基准件误差基准件误差基准件误差基准件误差所有的基准件或基准量具，虽然制作的非常精确，所有的基准件或基准量具，虽然制作的非常精确，所有的基准件或基准量具，虽然制作的非常精确，所有的基准件或基准量具，虽然制作的非常精确，但是都不可避免的存在误差。基准件误差就是指作为但是都不可避免的存在误差。基准件误差就是指作为但是都不可避免的存在误差。基准件误差就是指作为但是都不可避免的存在误差。基准件误差就是指作为标准量的基准件本身存在的误差。标准量的基准件本身存在的误差。标准量的基准件本身存在的误差。标准量的基准件本身存在的误差。基准件的误差应不超过总测量误差的基准件的误差应不超过总测量误差的基准件的误差应不超过总测量误差的基准件的误差应不超过总测量误差的1/31/5 1/31/5 第22页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 2.2.2.2.测量误差产生的原因测量误差产生的原因测量误差产生的原因测量误差产生的原因 方法误差方法误差方法误差方法误差方方方方法法法法误误误误差差差差是是是是指指指指选选选选择择择择的的的的测测测测量量量量方方方方法法法法和和和和定定定定位位位位方方方方法法法法不不不不完完完完善善善善所引起的误差。所引起的误差。所引起的误差。所引起的误差。环境误差环境误差环境误差环境误差环境误差是指由于环境因素与要求的标准状态不环境误差是指由于环境因素与要求的标准状态不环境误差是指由于环境因素与要求的标准状态不环境误差是指由于环境因素与要求的标准状态不一致所引起的测量误差。一致所引起的测量误差。一致所引起的测量误差。一致所引起的测量误差。影响测量结果的环境因素有温度、湿度、振动和影响测量结果的环境因素有温度、湿度、振动和影响测量结果的环境因素有温度、湿度、振动和影响测量结果的环境因素有温度、湿度、振动和灰尘等。灰尘等。灰尘等。灰尘等。长度计量中规定标准温度为20第23页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 2.2.2.2.测量误差产生的原因测量误差产生的原因测量误差产生的原因测量误差产生的原因 人员误差及读数误差人员误差及读数误差人员误差及读数误差人员误差及读数误差人员误差是指由于人的主观和客观原因所引起的测量误差。人员误差是指由于人的主观和客观原因所引起的测量误差。人员误差是指由于人的主观和客观原因所引起的测量误差。人员误差是指由于人的主观和客观原因所引起的测量误差。测量力引起的变形误差测量力引起的变形误差测量力引起的变形误差测量力引起的变形误差使用计量器具进行接触测量时，测量力使零件与测使用计量器具进行接触测量时，测量力使零件与测使用计量器具进行接触测量时，测量力使零件与测使用计量器具进行接触测量时，测量力使零件与测量头接触的部分发生微小变形而产生测量误差。量头接触的部分发生微小变形而产生测量误差。量头接触的部分发生微小变形而产生测量误差。量头接触的部分发生微小变形而产生测量误差。第24页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 3.3.3.3.测量误差分类测量误差分类测量误差分类测量误差分类 系统误差系统误差系统误差系统误差系统误差是指在同一条件下，对同一被测几何量系统误差是指在同一条件下，对同一被测几何量系统误差是指在同一条件下，对同一被测几何量系统误差是指在同一条件下，对同一被测几何量进行多次重复测量时，误差的数值大小和符号均保持进行多次重复测量时，误差的数值大小和符号均保持进行多次重复测量时，误差的数值大小和符号均保持进行多次重复测量时，误差的数值大小和符号均保持不变；或按某一确定规律变化的误差，称为系统误差。不变；或按某一确定规律变化的误差，称为系统误差。不变；或按某一确定规律变化的误差，称为系统误差。不变；或按某一确定规律变化的误差，称为系统误差。定值系统误差 变值系统误差 第25页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 3.3.3.3.测量误差分类测量误差分类测量误差分类测量误差分类 随机误差随机误差随机误差随机误差 指指指指在在在在同同同同一一一一条条条条件件件件下下下下，对对对对同同同同一一一一被被被被测测测测几几几几何何何何量量量量进进进进行行行行多多多多次次次次重重重重复复复复测测测测量量量量时时时时，绝绝绝绝对对对对值值值值和和和和符符符符号号号号以以以以不不不不可可可可预预预预定定定定的的的的方方方方式式式式变变变变化化化化着着着着的误差称为随机误差。的误差称为随机误差。的误差称为随机误差。的误差称为随机误差。从从从从表表表表面面面面看看看看，随随随随机机机机误误误误差差差差没没没没有有有有任任任任何何何何规规规规律律律律，表表表表现现现现为为为为纯纯纯纯粹粹粹粹的的的的偶偶偶偶然然然然性，因此也讲其称为偶然误差。性，因此也讲其称为偶然误差。性，因此也讲其称为偶然误差。性，因此也讲其称为偶然误差。第26页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 3.3.3.3.测量误差分类测量误差分类测量误差分类测量误差分类 随机误差随机误差随机误差随机误差 指指指指在在在在同同同同一一一一条条条条件件件件下下下下，对对对对同同同同一一一一被被被被测测测测几几几几何何何何量量量量进进进进行行行行多多多多次次次次重重重重复复复复测测测测量量量量时时时时，绝绝绝绝对对对对值值值值和和和和符符符符号号号号以以以以不不不不可可可可预预预预定定定定的的的的方方方方式式式式变变变变化化化化着着着着的的的的误误误误差差差差称称称称为为为为随随随随机机机机误误误误差差差差。从从从从表表表表面面面面看看看看，随随随随机机机机误误误误差差差差没没没没有有有有任任任任何何何何规规规规律律律律，表表表表现现现现为为为为纯纯纯纯粹的偶然性，因此也将其称为偶然误差。粹的偶然性，因此也将其称为偶然误差。粹的偶然性，因此也将其称为偶然误差。粹的偶然性，因此也将其称为偶然误差。多多多多次次次次重重重重复复复复测测测测量量量量，误误误误差差差差的的的的变变变变化化化化服服服服从从从从统统统统计计计计规规规规律律律律，所所所所以以以以，可利用统计原理和概率论对它进行处理。可利用统计原理和概率论对它进行处理。可利用统计原理和概率论对它进行处理。可利用统计原理和概率论对它进行处理。第27页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 3.3.3.3.测量误差分类测量误差分类测量误差分类测量误差分类 粗大误差（也叫过失误差）粗大误差（也叫过失误差）粗大误差（也叫过失误差）粗大误差（也叫过失误差）是指超出了在一定条件下可能出现的误差。是指超出了在一定条件下可能出现的误差。是指超出了在一定条件下可能出现的误差。是指超出了在一定条件下可能出现的误差。它它它它的的的的产产产产生生生生是是是是由由由由于于于于测测测测量量量量时时时时疏疏疏疏忽忽忽忽大大大大意意意意（如如如如读读读读数数数数错错错错误误误误、计计计计算算算算错错错错误误误误等等等等）或或或或环环环环境境境境条条条条件件件件的的的的突突突突变变变变（冲冲冲冲击击击击、振振振振动动动动等等等等）而而而而造造造造成成成成的的的的某某某某些较大的误差。些较大的误差。些较大的误差。些较大的误差。在处理数据时，必须按一定的准则从测量数据中剔除。在处理数据时，必须按一定的准则从测量数据中剔除。在处理数据时，必须按一定的准则从测量数据中剔除。在处理数据时，必须按一定的准则从测量数据中剔除。第28页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 4.4.4.4.测量精度分类测量精度分类测量精度分类测量精度分类 测量精度是指几何量的测得值与其真值的接近程度。测量精度是指几何量的测得值与其真值的接近程度。测量精度是指几何量的测得值与其真值的接近程度。测量精度是指几何量的测得值与其真值的接近程度。a）精密度高）精密度高 b）正确度高）正确度高 c）准确度高）准确度高 d）准确度低）准确度低 第29页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 4.4.4.4.测量精度分类测量精度分类测量精度分类测量精度分类 精密度精密度精密度精密度 在在在在同同同同一一一一条条条条件件件件下下下下对对对对同同同同一一一一几几几几何何何何量量量量进进进进行行行行多多多多次次次次测测测测量量量量时时时时，该该该该几几几几何何何何量量量量各各各各次测量结果的一致程度。次测量结果的一致程度。次测量结果的一致程度。次测量结果的一致程度。它它它它表表表表示示示示测测测测量量量量结结结结果果果果受受受受随随随随机机机机误误误误差差差差的的的的影影影影响响响响程程程程度度度度。若若若若随随随随机机机机误误误误差差差差小小小小，则则则则精精精精密密密密度度度度高。高。高。高。第30页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 4.4.4.4.测量精度分类测量精度分类测量精度分类测量精度分类 正确度正确度正确度正确度 在在在在同同同同一一一一条条条条件件件件下下下下对对对对同同同同一一一一几几几几何何何何量量量量进进进进行行行行多多多多次次次次测测测测量量量量时时时时，该该该该几几几几何何何何量量量量测测测测量量量量结结结结果与其真值的符合程度。果与其真值的符合程度。果与其真值的符合程度。果与其真值的符合程度。它它它它表表表表示示示示测测测测量量量量结结结结果果果果受受受受系系系系统统统统误误误误差差差差的的的的影影影影响响响响程程程程度度度度。若若若若系系系系统统统统误误误误差差差差小小小小，则则则则正正正正确确确确度高。度高。度高。度高。第31页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 4.4.4.4.测量精度分类测量精度分类测量精度分类测量精度分类 准确度（或称精确度）准确度（或称精确度）准确度（或称精确度）准确度（或称精确度）表表表表示示示示对对对对同同同同一一一一几几几几何何何何量量量量进进进进行行行行连连连连续续续续多多多多次次次次测测测测量量量量所所所所得得得得到到到到的的的的测测测测得得得得值值值值与与与与真真真真值值值值的的的的一一一一致致致致程程程程度度度度。它它它它表表表表示示示示测测测测量量量量结结结结果果果果受受受受系系系系统统统统误误误误差差差差和和和和随随随随机机机机误误误误差差差差的的的的综综综综合合合合影影影影响响响响程程程程度度度度。若若若若系系系系统统统统误误误误差差差差和和和和随随随随机机机机误误误误差差差差都都都都小小小小，则准确度高。则准确度高。则准确度高。则准确度高。第32页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 5.5.5.5.随机误差的特性与处理随机误差的特性与处理随机误差的特性与处理随机误差的特性与处理 实验：对某一零件用相同的方法进行150次重复测量，可得150个测得值，然后将测得的尺寸进行分组。从7.131、7.1327.141mm，每隔0.001mm为一组，分十一组，各测得值及出现次数如表所示：随机误差的特性第33页，本讲稿共42页频率直方图 第34页，本讲稿共42页 将上述实验的测量总次数将上述实验的测量总次数N无限增大（无限增大（N），而分组间），而分组间隔隔x无限减小无限减小(x0)，且用横坐标表示随机误差，纵坐标表，且用横坐标表示随机误差，纵坐标表示对应的随机误差的概率密度，则可以得到如图所示的光滑曲线，示对应的随机误差的概率密度，则可以得到如图所示的光滑曲线，即随机误差的正态分布曲线，也称高斯曲线即随机误差的正态分布曲线，也称高斯曲线。第35页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 5.5.5.5.随机误差的特性与处理随机误差的特性与处理随机误差的特性与处理随机误差的特性与处理 1）对称性：绝对值相等、符号相反的误差出现的概率相等；2）单峰性：绝对值小的误差出现的概率比绝对值大的误差出现的概率大；3）有界性：在一定的测量条件下，误差的绝对值不会超过一定的界限；4）抵偿性：在相同条件下，当测量次数足够多时，各随机误差的算术平均值随测量次数的增加而趋近于零。（对称性）随机误差的特性第36页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 5.5.5.5.随机误差的特性与处理随机误差的特性与处理随机误差的特性与处理随机误差的特性与处理 随机误差的特性 y概率密度随机误差（=测得值真值）标准偏差，也称为均方根误差正态分布函数式为：第37页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 5.5.5.5.随机误差的特性与处理随机误差的特性与处理随机误差的特性与处理随机误差的特性与处理 随机误差的特性标准偏差的大小反映了随机误差的分散特性和测量精度的高低。123 通过计算，随机误差在3范围内出现的概率为99.73%，已接近100%，所以一般以3作为随机误差的极限误差。第38页，本讲稿共42页由由由由于于于于被被被被测测测测量量量量的的的的真真真真值值值值是是是是未未未未知知知知量量量量，在在在在实实实实际际际际应应应应用用用用中中中中常常常常常常常常进进进进行行行行多多多多次次次次测测测测量量量量，测测测测量量量量次次次次数数数数n n n n足足足足够够够够多多多多时时时时 ，以以以以测测测测量量量量值值值值的的的的算算算算术术术术平平平平均均均均值值值值作作作作为为为为真值真值真值真值 （残余误差）第39页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 5.5.5.5.随机误差的特性与处理随机误差的特性与处理随机误差的特性与处理随机误差的特性与处理 随机误差的处理1）采用多次（一般为5-15次）重复测量，减少随机误差的影响。2）取多次测量的算术平均值作为测量结果，以提高测量精度。第40页，本讲稿共42页三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 5.5.5.5.随机误差的特性与处理随机误差的特性与处理随机误差的特性与处理随机误差的特性与处理 随机误差的处理若在相同条件下，重复测量n次，单次测量的标准偏差为则n次测量的算术平均值标准偏差测量结果为第41页，本讲稿共42页例：对一轴进行例：对一轴进行例：对一轴进行例：对一轴进行10101010次测量，其测得值列表如下，求测量结果。次测量，其测得值列表如下，求测量结果。次测量，其测得值列表如下，求测量结果。次测量，其测得值列表如下，求测量结果。第42页，本讲稿共42页