六章节测量种类.ppt

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1、六章节测量种类 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一、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、形状特点、材料性质以及数量等形状特点、材料性质以及数量等形状特点、材料性质以及数量等形状特点、材料性质以及数量等 一、一、测量方

2、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 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）

3、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）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。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

4、上相关参数的综合效应或综合指标。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。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。二、二、测量器具测量器具 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 基准量具和量仪

5、 通用量具和量仪：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 极限规 检验量具 主动测量装置二、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二、二、测量器具测量器具 2.2.度量指标：度量指标：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。二、二、测量器具测量器具 机械比较仪机械比较仪二、二、测量器具测量器具 刻度间距（隔）刻度间距（隔）C C：简称刻度，标尺上相邻两刻线中心线之间的实际距离（或圆周弧长）。（12.5mm）分度

6、值（刻度值、精度值）i：简称精度，它是指测量器具标尺上一个刻度间距所代表的测量数值。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。2.2.度量指标：度量指标：二、二、测量器具测量器具 量程量程：计量器具示值范围的上限值与下限值之差。灵敏度：能引起量仪指示数值变化的被测尺寸的最小变动量。示值误差：量具或量仪上的读数与被测尺寸实际数值之差。2.2.度量指标：度量指标：二、二、测量器具测量器具 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，将测量器具安装在表座上，包括：1）标尺的示值范围 2）表座上安装仪表的悬臂能够上下移动的最大和最小的尺寸范围。2.2.度量指标：度量指标：二

7、、二、测量器具测量器具 测量力：在测量过程中量具或量仪的测量头与被测表面之间的接触力。放大比（传动比）K：指量仪指针的直线位移（或角位移）与引起这个位移的原因（即被测量尺寸变化）之比。这个比等于刻度间距与分度值之比，即K=C/i。2.2.度量指标：度量指标：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 =X=XQQ 测量误差测量误差绝对误差：绝对误差：=XQ 相对误差：相对误差：=

8、/Q（/X）用来判定相同被用来判定相同被测几何量的测量测几何量的测量精确度精确度 用来判定不同大用来判定不同大小的同类几何量小的同类几何量的测量精确度的测量精确度 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%

9、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大小的绝对误差，其相对误差是不同的，同大小的绝对误差，其相对误差是不同的，同大小的绝对误差，其相对误差是不同的，同大小的绝对误差，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

10、比后者高。，表示前者的精确度比后者高。三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 2.2.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是指由于计量器具本身存在的误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。差而引起的测量误差。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，一般表现在计及装配、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。量器具的示值误差和重复精度上。三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 2.2.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

11、件误差所有的基准件或基准量具，虽然制作的非常精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。基准件误差就是确，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。指作为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1/31/5 三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 2.2.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方法法误误差差是是指指选选择择的的测测量量方方法法和和定定位位方方法法不不完完善善所引起的误差。所引起的误差。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

12、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。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。长度计量中规定标长度计量中规定标准温度为准温度为20三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 2.2.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是指由于人的主观和客观原因所引起的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

13、部分发生微小变形而产生测量误差。测量头接触的部分发生微小变形而产生测量误差。三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 3.3.测量误差分类测量误差分类 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量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，称为系保持不变；或按某一确定规律变化的误差，称为系统误差。统误差。定值系统误差定值系统误差 变值系统误差变值系统误差 三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 3.3.测量误差分类测量误差分类 随机误差随机误差 指指在在同同一

14、一条条件件下下，对对同同一一被被测测几几何何量量进进行行多多次次重重复复测测量量时时，绝绝对对值值和和符符号号以以不不可可预预定定的的方方式式变变化化着的误差称为随机误差。着的误差称为随机误差。从从表表面面看看，随随机机误误差差没没有有任任何何规规律律，表表现现为为纯纯粹粹的偶然性，因此也讲其称为偶然误差。的偶然性，因此也讲其称为偶然误差。三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 3.3.测量误差分类测量误差分类 随机误差随机误差 指指在在同同一一条条件件下下，对对同同一一被被测测几几何何量量进进行行多多次次重重复复测测量量时时，绝绝对对值值和和符符号号以以不不可可预预定定的的方方式式变变化化

15、着着的的误误差差称称为为随随机机误误差差。从从表表面面看看，随随机机误误差差没没有有任任何何规规律，表现为纯粹的偶然性，因此也将其称为偶然误差。律，表现为纯粹的偶然性，因此也将其称为偶然误差。多多次次重重复复测测量量，误误差差的的变变化化服服从从统统计计规规律律，所所以以，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。三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 3.3.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）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。它它的的产产生生是是由由于于测测量量时时疏疏忽忽大大意

16、意（如如读读数数错错误误、计计算算错错误误等等）或或环环境境条条件件的的突突变变（冲冲击击、振振动动等等）而而造造成成的某些较大的误差。的某些较大的误差。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。三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 4.4.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。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 三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 4.4.测量精度分类测量精度分类 精密度精密

17、度 在在同同一一条条件件下下对对同同一一几几何何量量进进行行多多次次测测量量时时，该该几几何何量量各次测量结果的一致程度。各次测量结果的一致程度。它它表表示示测测量量结结果果受受随随机机误误差差的的影影响响程程度度。若若随随机机误误差差小小，则精密度高。则精密度高。三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 4.4.测量精度分类测量精度分类 正确度正确度 在在同同一一条条件件下下对对同同一一几几何何量量进进行行多多次次测测量量时时，该该几几何何量量测量结果与其真值的符合程度。测量结果与其真值的符合程度。它它表表示示测测量量结结果果受受系系统统误误差差的的影影响响程程度度。若若系系统统误误差差小小

18、，则正确度高。则正确度高。三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 4.4.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）表表示示对对同同一一几几何何量量进进行行连连续续多多次次测测量量所所得得到到的的测测得得值值与与真真值值的的一一致致程程度度。它它表表示示测测量量结结果果受受系系统统误误差差和和随随机机误误差差的的综综合合影影响响程程度度。若若系系统统误误差差和和随随机机误误差差都小，则准确度高。都小，则准确度高。三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 5.5.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

19、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：随机误差的特性随机误差的特性频率直方图频率直方图 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），而分组间隔分组间隔x无限减小无限减小(x0)，且用横坐标表示随机误，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，即随机误差的正态分布曲线，到如图所示的光滑曲线，即随机误差的正态分布曲线，也称高斯曲线也称高斯曲线。三、三、测量误差及其处理测量误差

20、及其处理 5.5.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）随机误差的特性随机误差的特性三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 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：三、三、测量误差及其处

21、理测量误差及其处理 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。由由于于被被测测量量的的真真值值是是未未知知量量，在在实实际际应应用用中中常常常常进进行行多多次次测测量量，测测量量次次数数n n足足够够多多时时 ，以以测测量量值值的的算算术术平平均值作为真值均值作为真值 （残余误差）三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 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。三、三、测量误差及其处理测量误差及其处理 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例例：对对一一轴轴进进行行1010次次测测量量，其其测测得得值值列列表表如如下下，求求测测量量结果。结果。