第2章_长度测量基础基础课件.pptx

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1、互换性与技术测量互换性与技术测量Interchangeability and Technical Measurement互换性与技术测量第2章_长度测量基础基础第第2 2章章 技术测量基础技术测量基础 2.1 2.1 测量与检验的概念测量与检验的概念 2.2 2.2 基准与量值传递基准与量值传递 2.3 2.3 计量器具和测量方法计量器具和测量方法 2.4 2.4 测量误差及数据处理测量误差及数据处理第2章 技术测量基础互换性与技术测量第2章_长度测量基础基础v教学内容教学内容光滑工件的检验方法，量规设计原则，光滑极限量规的光滑工件的检验方法，量规设计原则，光滑极限量规的种类、用途、量规公差带

2、及尺寸公差带的配置关系，量种类、用途、量规公差带及尺寸公差带的配置关系，量规工作尺寸的计算，量规型式及选用。光滑工件尺寸检规工作尺寸的计算，量规型式及选用。光滑工件尺寸检验中有关误收、误废、安全裕度的基本概念，验收极限验中有关误收、误废、安全裕度的基本概念，验收极限的确定，通用计量器具的选择。的确定，通用计量器具的选择。v教学要求教学要求 重点：零件的检测方法和数据处理的方法。重点：零件的检测方法和数据处理的方法。 掌握测量技术的应用。掌握测量技术的应用。第2章 技术测量基础互换性与技术测量第2章_长度测量基础基础2.1 2.1 测量与检验的概念测量与检验的概念国家标准国家标准vGB/T 31

3、771997光滑工件尺寸检验光滑工件尺寸检验vGB/T 19572006光滑极限量规技术条件光滑极限量规技术条件vGB/T 63221986 光滑极限量规型式与尺寸光滑极限量规型式与尺寸vGB/T 6093-2001几何量技术规范（几何量技术规范（GPS）长度）长度标准量块标准量块vJJG 1462003 中华人民共和国国家检定规程中华人民共和国国家检定规程 量块量块vJJF 10011998 中华人民共和国国家计量技术中华人民共和国国家计量技术规范通用计量术语及定义规范通用计量术语及定义 互换性与技术测量第2章 技术测量基础第2章_长度测量基础基础2.1.1 2.1.1 测量的定义测量的定义

4、1. 1. 测量测量 v所谓的测量是以确定被测对象的量值为目的的一组操作。所谓的测量是以确定被测对象的量值为目的的一组操作。 2. 2. 测试测试 v测试是指具有试验研究性质的测量，也可理解为试验和测测试是指具有试验研究性质的测量，也可理解为试验和测量的全过程。量的全过程。3. 3. 检验检验 v检验是判断被测物理量（参数）是否合格（在极限范围内）检验是判断被测物理量（参数）是否合格（在极限范围内）的过程。的过程。v通常不能测出被测对象的具体数值，例如用光滑极限量规通常不能测出被测对象的具体数值，例如用光滑极限量规检验孔和轴，用螺纹量规检验螺纹工件。检验孔和轴，用螺纹量规检验螺纹工件。 4.

5、4. 计量计量 v计量是为实现测量单位的统一和量值准确可靠的活动。测计量是为实现测量单位的统一和量值准确可靠的活动。测量有时也称计量。量有时也称计量。第2章 技术测量基础互换性与技术测量第2章_长度测量基础基础第2章_长度测量基础基础v2.1.2 2.1.2 测量过程的四要素测量过程的四要素1. 1. 测量对象测量对象 v在机械制造中，测量对象主要是几何量，包括长度、角度、在机械制造中，测量对象主要是几何量，包括长度、角度、表面粗糙度轮廓、形状和位置误差以及螺纹、齿轮的几何表面粗糙度轮廓、形状和位置误差以及螺纹、齿轮的几何参数等。参数等。2. 2. 计量单位计量单位v计量单位是定量表示同种量的

6、大小而约定地定义和采用的计量单位是定量表示同种量的大小而约定地定义和采用的特定量。特定量。3. 3. 测量方法测量方法 v测量方法是进行测量时所用的，按类别叙述的一组操作逻测量方法是进行测量时所用的，按类别叙述的一组操作逻辑次序。辑次序。4 4测量误差测量误差 v测量误差是指测得量值与被测量的真值之间的差。测量误差是指测得量值与被测量的真值之间的差。v由于测量过程总不可避免地会出现测量误差，测量结果只由于测量过程总不可避免地会出现测量误差，测量结果只是在一定范围内近似真值，绝对等于真值是不可能的。是在一定范围内近似真值，绝对等于真值是不可能的。v测量误差大说明测量精度低，所以误差和精度是两个相

7、对测量误差大说明测量精度低，所以误差和精度是两个相对的概念。的概念。第2章 技术测量基础互换性与技术测量第2章_长度测量基础基础v在生产和科学实验中测量需要标准量，而标准量所体现的在生产和科学实验中测量需要标准量，而标准量所体现的量值需要由基准提供，因此，为了保证测量的准确性，就量值需要由基准提供，因此，为了保证测量的准确性，就必须建立起统一、可靠的计量单位基准。必须建立起统一、可靠的计量单位基准。1. 1. 计量基准计量基准 v计量基准是为了定义、实现、保存和复现计量单位的一个计量基准是为了定义、实现、保存和复现计量单位的一个或多个量值，用作参考的实物量具、测量仪器、参考物质或多个量值，用作

8、参考的实物量具、测量仪器、参考物质和测量系统。和测量系统。2.2.测量基准可分为长度基准和角度基准两类。测量基准可分为长度基准和角度基准两类。2.2.2 2.2.2 量块量块v量块的横截面形状为矩形，并具有一对相互平行的测量面量块的横截面形状为矩形，并具有一对相互平行的测量面的实物量具，又称块规。的实物量具，又称块规。v它是保证长度量值统一的一种端面长度标准，用耐磨材料它是保证长度量值统一的一种端面长度标准，用耐磨材料制造。除了作为工作基准之外，量块还可以用来调整仪器、制造。除了作为工作基准之外，量块还可以用来调整仪器、机床或直接测量零件。机床或直接测量零件。第2章 技术测量基础互换性与技术测

9、量2.2 2.2 基准与量值传递基准与量值传递第2章_长度测量基础基础第2章_长度测量基础基础量块第2章_长度测量基础基础2.3 2.3 计量器具和测量方法计量器具和测量方法2.3.1 2.3.1 测量仪器的基本技术性能指标测量仪器的基本技术性能指标v测量仪器的基本技术性能指标是合理选择和使用计量器具的测量仪器的基本技术性能指标是合理选择和使用计量器具的重要依据。重要依据。v依据国家计量技术规范标准依据国家计量技术规范标准JJF1001-1998JJF1001-1998通用计量术语及通用计量术语及定义定义。 1 1标尺间距标尺间距v标尺间距是指计量器具沿着标尺长度的同一条线测得的两相标尺间距是

10、指计量器具沿着标尺长度的同一条线测得的两相邻标尺标记之间的距离。邻标尺标记之间的距离。2 2标尺间隔标尺间隔 v标尺间隔也称为分度值，是指计量器具标尺对应两相邻标记标尺间隔也称为分度值，是指计量器具标尺对应两相邻标记的两个值之差。的两个值之差。 3 3分辨率分辨率 v分辨率是指计量器具所能有效辨别的最小的示值。分辨率是指计量器具所能有效辨别的最小的示值。4 4示值范围示值范围 v示值范围是极限示值界限内的一组值。示值范围是极限示值界限内的一组值。第2章 技术测量基础互换性与技术测量第2章_长度测量基础基础千分尺第2章_长度测量基础基础5 5测量范围测量范围 v测量范围是指测量仪器的误差处在规定

11、极限内的一组被测测量范围是指测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量的值，也称为工作范围。量的值，也称为工作范围。v测量范围的上限值与下限值之差称为量程。测量范围的上限值与下限值之差称为量程。6 6灵敏度灵敏度 v灵敏度是指测量仪器响应的变化除以对应的激励变化，即灵敏度是指测量仪器响应的变化除以对应的激励变化，即量仪对被测量变化的反应能力。量仪对被测量变化的反应能力。7 7示值误差示值误差v示值误差是指测量仪器的示值与被测几何量的真值之差。示值误差是指测量仪器的示值与被测几何量的真值之差。v通常示值误差越小，则测量仪器的精度就越高。通常示值误差越小，则测量仪器的精度就越高。8 8修正值修正值

12、v修正值用代数法与未修正测量结果相加，以补偿其系统误修正值用代数法与未修正测量结果相加，以补偿其系统误差的值。差的值。9 9测量结果的重复性测量结果的重复性 v测量结果的重复性是指在相同的测量条件下，对同一个被测量结果的重复性是指在相同的测量条件下，对同一个被测几何量进行连续多次测量所得结果之间的一致性测几何量进行连续多次测量所得结果之间的一致性1010测量不确定度测量不确定度 v测量不确定度是表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量不确定度是表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。测量结果相联系的参数。第2章 技术测量基础互换性与技术测量第2章_长度测量基础基础第2章_长度

13、测量基础基础第2章_长度测量基础基础2.3.2 2.3.2 测量仪器及分类测量仪器及分类v测量仪器（计量器具），是指单独地或连同辅助设备一起用测量仪器（计量器具），是指单独地或连同辅助设备一起用以进行测量的器具。以进行测量的器具。1 1实物量具实物量具 v实物量具是指以固定形式复现或提供给定量的一个或多个已实物量具是指以固定形式复现或提供给定量的一个或多个已知值的计量器具。该种器具结构往往比较简单。它可分为单知值的计量器具。该种器具结构往往比较简单。它可分为单值量具和多值量具两种。值量具和多值量具两种。v单值量具是指复现单一量值的量具。单值量具是指复现单一量值的量具。v多值量具是指能复现同一物

14、理量一系列不同量值的量具。多值量具是指能复现同一物理量一系列不同量值的量具。 2 2测量传感器测量传感器 v测量传感器是指提供与输入量有确定关系的输出量的器件。测量传感器是指提供与输入量有确定关系的输出量的器件。3 3测量系统测量系统 v测量系统是指组装起来以进行特定测量的全套测量仪器和其测量系统是指组装起来以进行特定测量的全套测量仪器和其它设备。它设备。第2章 技术测量基础互换性与技术测量第2章_长度测量基础基础4 4显示式测量仪器显示式测量仪器 v显示式测量仪器是指能将被测几何量的量值转换成可直接显示式测量仪器是指能将被测几何量的量值转换成可直接观测的指示值观测的指示值( (示值示值) )

15、的测量仪器。的测量仪器。5 5记录式测量仪器记录式测量仪器 v记录式测量仪器是指提供示值记录的测量仪器。记录式测量仪器是指提供示值记录的测量仪器。6 6数字式测量仪器数字式测量仪器 v数字式测量仪器是指提供数字化输出或显示的测量仪器。数字式测量仪器是指提供数字化输出或显示的测量仪器。7. 7. 测量设备测量设备 v测量设备是指为确定被测几何量量值所必需的测量仪器、测量设备是指为确定被测几何量量值所必需的测量仪器、测量标准、参考物质和辅助设备的总称。测量标准、参考物质和辅助设备的总称。第2章 技术测量基础互换性与技术测量第2章_长度测量基础基础第2章_长度测量基础基础2.3.3 2.3.3 测量

16、方法及分类测量方法及分类v测量方法是指在进行测量时所用的，按类别叙述的一组操测量方法是指在进行测量时所用的，按类别叙述的一组操作逻辑次序。作逻辑次序。1. 1. 直接测量和间接测量直接测量和间接测量 直接测量直接测量 v直接测量是指被测的量值直接由计量器具读出。直接测量是指被测的量值直接由计量器具读出。 间接测量间接测量 v间接测量是指欲测量的量值由几个实测的量值按一定的函间接测量是指欲测量的量值由几个实测的量值按一定的函数关系式运算后获得的。数关系式运算后获得的。2 2绝对测量和相对测量绝对测量和相对测量 绝对测量绝对测量 v绝对测量是指计量器具显示或指示的示值即是被测几何量绝对测量是指计量

17、器具显示或指示的示值即是被测几何量的量值。的量值。 相对测量相对测量 v相对测量也称为比较测量，是指计量器具显示或指示出被相对测量也称为比较测量，是指计量器具显示或指示出被测几何量相对于已知标准量的偏差，测量结果为已知标准测几何量相对于已知标准量的偏差，测量结果为已知标准量与该偏差值的代数和。量与该偏差值的代数和。第2章 技术测量基础互换性与技术测量第2章_长度测量基础基础3 3接触测量和非接触测量接触测量和非接触测量 接触测量接触测量 v接触测量是指测量时计量器具的测头与被测表面直接接触。接触测量是指测量时计量器具的测头与被测表面直接接触。 非接触测量非接触测量 v非接触测量是指测量时计量器

18、具的测头不与被测表面接触。非接触测量是指测量时计量器具的测头不与被测表面接触。4 4单项测量和综合测量单项测量和综合测量 单项测量单项测量 v单项测量是指分别对工件上的各被测几何量进行独立测量。单项测量是指分别对工件上的各被测几何量进行独立测量。 综合测量综合测量 v综合测量是指同时测量零件上几个相关参数的综合效应或综综合测量是指同时测量零件上几个相关参数的综合效应或综合指标，以判断综合结果是否合格。合指标，以判断综合结果是否合格。第2章 技术测量基础互换性与技术测量第2章_长度测量基础基础5 5被动测量和主动测量被动测量和主动测量 被动测量被动测量 v被动测量是指在零件加工后进行测量。测量结

19、果只能判断零被动测量是指在零件加工后进行测量。测量结果只能判断零件是否合格。件是否合格。 主动测量主动测量 v主动测量是指在零件加工过程中进行测量。其测量结果可及主动测量是指在零件加工过程中进行测量。其测量结果可及时显示加工是否正常，并可以随时控制加工过程，及时防止时显示加工是否正常，并可以随时控制加工过程，及时防止废品的产生，缩短零件生产周期。废品的产生，缩短零件生产周期。6 6动态测量和静态测量动态测量和静态测量 动态测量动态测量v动态测量是指在测量过程中，被测表面与测头处于相对运动动态测量是指在测量过程中，被测表面与测头处于相对运动状态。状态。 静态测量静态测量 v静态测量是指在测量过程

20、中，量值不随时间变化的测量，即静态测量是指在测量过程中，量值不随时间变化的测量，即被测表面与测头处于相对静止状态。被测表面与测头处于相对静止状态。第2章 技术测量基础互换性与技术测量第2章_长度测量基础基础第2章_长度测量基础基础2.4.1 2.4.1 测量误差的基本概念测量误差的基本概念v绝对误差：绝对误差：是测量结果减去被测量的真值，常称为测量误差是测量结果减去被测量的真值，常称为测量误差或误差。或误差。 v相对误差：相对误差：是测量误差（取绝对值）除以被测量的真值。是测量误差（取绝对值）除以被测量的真值。 2.4 2.4 测量误差及数据处理测量误差及数据处理第2章 技术测量基础互换性与技

21、术测量第2章_长度测量基础基础2.4.2 2.4.2 测量误差的来源：测量误差的来源：1. 1. 测量方法误差测量方法误差 v指测量方法的不完善引起的误差。指测量方法的不完善引起的误差。2. 2. 计量器具的误差计量器具的误差 v指计量器具本身所具有的误差以及各种辅助测量工具、附件指计量器具本身所具有的误差以及各种辅助测量工具、附件等的误差。等的误差。 原理误差原理误差 制造和调整误差制造和调整误差 测量力引起的测量误差测量力引起的测量误差 3. 3. 测量环境误差测量环境误差 v指测量时环境条件不符合标准的测量条件所引起的误差。指测量时环境条件不符合标准的测量条件所引起的误差。4 4主观误差

22、主观误差v主观误差是指测量人员主观因素造成的人为差错，它也会产主观误差是指测量人员主观因素造成的人为差错，它也会产生测量误差。生测量误差。第2章 技术测量基础互换性与技术测量第2章_长度测量基础基础v2.4.3 2.4.3 测量误差的分类测量误差的分类1. 1. 系统误差系统误差 v指在相同的条件下，多次测取同一量值时，绝对值和符号均保持指在相同的条件下，多次测取同一量值时，绝对值和符号均保持不变，或者绝对值和符号按某一规律变化的测量误差。不变，或者绝对值和符号按某一规律变化的测量误差。v前者称为定值系统误差，后者称为变值系统误差。前者称为定值系统误差，后者称为变值系统误差。v定值系统误差定值

23、系统误差，对测量引起的误差大小是不变的。，对测量引起的误差大小是不变的。v变值系统误差变值系统误差，对测量的影响是按一定的规律变化的。，对测量的影响是按一定的规律变化的。2. 2. 随机误差随机误差 v指在相同的条件下，多次测取同一量值时，绝对值和符号以不可指在相同的条件下，多次测取同一量值时，绝对值和符号以不可确定的方式变化着的测量误差。确定的方式变化着的测量误差。v主要是由测量过程中一些偶然性因素或不稳定因素引起的。主要是由测量过程中一些偶然性因素或不稳定因素引起的。3. 3. 粗大误差粗大误差 v指超出在规定测量条件下预计的测量误差。指超出在规定测量条件下预计的测量误差。 v由于测量者粗

24、心大意造成不正确的测量、读数、记录及计算上的由于测量者粗心大意造成不正确的测量、读数、记录及计算上的错误，外界条件的突然变化等原因造成的误差。错误，外界条件的突然变化等原因造成的误差。第2章 技术测量基础互换性与技术测量第2章_长度测量基础基础2.4.4 2.4.4 测量精度测量精度v测量精度是指被测几何量的测得值与其真值的接近程度。测量精度是指被测几何量的测得值与其真值的接近程度。1. 1. 正确度正确度 v反映测量结果中系统误差的影响程度。反映测量结果中系统误差的影响程度。v系统误差小，则正确度就高。系统误差小，则正确度就高。2. 2. 精密度精密度 v反映测量结果中随机误差的影响程度。反

25、映测量结果中随机误差的影响程度。v随机误差小，则精密度就高。随机误差小，则精密度就高。3. 3. 准确度准确度 v反映测量结果中系统误差和随机误差的综合影响程度。反映测量结果中系统误差和随机误差的综合影响程度。v如果系统误差和随机误差都小，则准确度就高。如果系统误差和随机误差都小，则准确度就高。第2章 技术测量基础互换性与技术测量第2章_长度测量基础基础正确度、准确度、精确度第2章_长度测量基础基础2.4.5 2.4.5 随机误差的特征及其评定随机误差的特征及其评定1. 1. 随机误差的处理随机误差的处理v随机误差的特性及分布规律：服从随机误差的特性及分布规律：服从正态分布正态分布规律。规律。

26、 v其正态分布曲线具有如下四个基本特性。其正态分布曲线具有如下四个基本特性。 单峰性单峰性 v绝对值越小的随机误差出现的概率越大，反之则越小。绝对值越小的随机误差出现的概率越大，反之则越小。 对称性对称性 v绝对值相等的正、负随机误差出现的概率相等。绝对值相等的正、负随机误差出现的概率相等。 有界性有界性 v在一定测量条件下，随机误差的绝对值不会超过一定的界限。在一定测量条件下，随机误差的绝对值不会超过一定的界限。 抵偿性抵偿性 v随着测量次数的增加，各次随机误差的算术平均值趋于零。随着测量次数的增加，各次随机误差的算术平均值趋于零。 第2章 技术测量基础互换性与技术测量第2章_长度测量基础基

27、础正态分布曲线第2章_长度测量基础基础2.4.6 2.4.6 各类测量误差的处理各类测量误差的处理1 1）发现系统误差的方法）发现系统误差的方法v系统误差分为定值系统误差和变值系统误差。系统误差分为定值系统误差和变值系统误差。 实验对比法实验对比法v指改变产生系统误差的条件而进行不同条件下的测量，以发指改变产生系统误差的条件而进行不同条件下的测量，以发现系统误差。现系统误差。 残差观察法残差观察法v指根据测量列的各个残差大小和符号的变化规律，直接由残指根据测量列的各个残差大小和符号的变化规律，直接由残差数据或残差曲线图形来判断有无系统误差。差数据或残差曲线图形来判断有无系统误差。v这种方法主要

28、适用于发现大小和符号按一定规律变化的变值这种方法主要适用于发现大小和符号按一定规律变化的变值系统误差。系统误差。第2章 技术测量基础互换性与技术测量第2章_长度测量基础基础2 2）消除系统误差的方法）消除系统误差的方法 从产生误差根源上消除系统误差从产生误差根源上消除系统误差 用修正法消除系统误差用修正法消除系统误差v这种方法是预先将计量器具的系统误差检定或计算出来，作出误这种方法是预先将计量器具的系统误差检定或计算出来，作出误差表或误差曲线，然后取与系统误差数值相同而符号相反的值作差表或误差曲线，然后取与系统误差数值相同而符号相反的值作为修正值，将测得值加上相应的修正值，即可得到不包含系统误

29、为修正值，将测得值加上相应的修正值，即可得到不包含系统误差的测量结果。差的测量结果。 用抵消法消除定值系统误差用抵消法消除定值系统误差v这种方法要求在对称位置上分别测量一次，以使这两次测量中测这种方法要求在对称位置上分别测量一次，以使这两次测量中测得的数据出现的系统误差大小相等，符号相反，取这两次测量中得的数据出现的系统误差大小相等，符号相反，取这两次测量中数据的平均值作为测得值，即可消除定值系统误差。数据的平均值作为测得值，即可消除定值系统误差。 用半周期法消除周期性系统误差用半周期法消除周期性系统误差v对周期性系统误差，可以每相隔半个周期进行一次测量，以相邻对周期性系统误差，可以每相隔半个

30、周期进行一次测量，以相邻两次测量的数据的平均值作为一个测得值，即可有效消除周期性两次测量的数据的平均值作为一个测得值，即可有效消除周期性系统误差。系统误差。第2章 技术测量基础互换性与技术测量第2章_长度测量基础基础3 3测量列中粗大误差的处理测量列中粗大误差的处理 3 3准则（莱以特准则）准则（莱以特准则） v当测量列服从正态分布时，残余误差落在当测量列服从正态分布时，残余误差落在3 3外的概率仅有外的概率仅有0.270.27，即测量列中超出，即测量列中超出3 3的残差概率非常小。因此，当测的残差概率非常小。因此，当测量列中出现绝对值大于量列中出现绝对值大于3 3的残差时，即：的残差时，即：

31、 v vj j3 3 如果该式成立，则认为该残差对应的测得值含有粗大误差，应予如果该式成立，则认为该残差对应的测得值含有粗大误差，应予以剔除。以剔除。 罗曼诺夫斯基准则罗曼诺夫斯基准则 （t t检验准则）检验准则）v应用于测量次数较少的情况下，当对某量进行多次等精度测量后，应用于测量次数较少的情况下，当对某量进行多次等精度测量后，获得系列测量值，首先将其中的一个测得值获得系列测量值，首先将其中的一个测得值L Lj j作为可疑值剔除，作为可疑值剔除，然后计算剔除了然后计算剔除了L Lj j后的测量列的平均值和标准差。后的测量列的平均值和标准差。 v vj jKK 如果该式成立，则认为剔除的测得值

32、如果该式成立，则认为剔除的测得值L Lj j含有粗大误差，剔除也是含有粗大误差，剔除也是正确的，否则认为正确的，否则认为L Lj j不含有粗大误差，剔除是不正确的，应该将不含有粗大误差，剔除是不正确的，应该将该值保留。该值保留。第2章 技术测量基础互换性与技术测量第2章_长度测量基础基础v4 4等精度测量结果的数据处理等精度测量结果的数据处理v等精度测量是指在测量条件（包括量仪、测量人员、测量方等精度测量是指在测量条件（包括量仪、测量人员、测量方法及环境条件等）不变的情况下，对某一被测几何量进行的法及环境条件等）不变的情况下，对某一被测几何量进行的连续多次测量。连续多次测量。1 1）直接测量列的数据处理）直接测量列的数据处理v对某量进行直接测量，为了得到正确的测量结果，应按前述对某量进行直接测量，为了得到正确的测量结果，应按前述误差理论对随机误差系统误差和粗大误差进行分析处理。误差理论对随机误差系统误差和粗大误差进行分析处理。2 2）间接测量列的数据处理）间接测量列的数据处理v间接测量是指直接测量的量与被测量之间有一定的函数关系，间接测量是指直接测量的量与被测量之间有一定的函数关系，因此直接测量的测得值误差也按一定的函数关系传递到被测因此直接测量的测得值误差也按一定的函数关系传递到被测量的测量结果中。量的测量结果中。第2章 技术测量基础互换性与技术测量第2章_长度测量基础基础