《机械测量技术》第2章-测量技术基础知识.ppt

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1、第2 2章 测量技术基础l2.1 概述概述l2.2 测量器具和测量方法的分类测量器具和测量方法的分类l2.3 测量误差测量误差l2.4 各类测量误差的处理各类测量误差的处理知识点：知识点：了解测量的基本概念及四要素。了解测量的基本概念及四要素。了解长度基准和量值传递的概念。了解长度基准和量值传递的概念。掌握检测技术的基本知识，量块的按掌握检测技术的基本知识，量块的按“等等”、“级级”使用。使用。掌握量器具的分类和常用的度量指标。掌握量器具的分类和常用的度量指标。理解测量方法的分类和特点。理解测量方法的分类和特点。了解测量误差的应用了解测量误差的应用。2.2.1 1 概述1、测量 就是把被测之量

2、与具有计量单位的标准量进行比较，从而确定被测量的量值过程。一个完整的测量过程应包括如下四个要素：一个完整的测量过程应包括如下四个要素：（1）被测对象：被测对象：本课程主要是几何量，即长度、角度、形状、位置、表面本课程主要是几何量，即长度、角度、形状、位置、表面粗糙度以及齿轮等零件的几何参数；粗糙度以及齿轮等零件的几何参数；（2）测量单位：测量单位：我国法定计量单位，长度为米，角度为弧度和度、分、秒。我国法定计量单位，长度为米，角度为弧度和度、分、秒。2.1.1 检测的基本检测的基本概念概念（3）测量方法：测量方法：测量时采用的测量原理、测量器具和测量条件的总和。测量时采用的测量原理、测量器具和

3、测量条件的总和。（4）测量精度：测量精度：测量结果与被测真值一致的程度。反义词为测量结果与被测真值一致的程度。反义词为测量误差测量误差。测。测量误差大，测量精度低，测量误差小，测量精度高。量误差大，测量精度低，测量误差小，测量精度高。2、检验 是指判断被测量是否在规定的极限范围之内（是否合格）的过程。3、检测 是测量与检验的总称；是保证产品精度和实现互换性生产的重要前提。1 1、长度基准、长度基准l在国际单位制及我国法定计量单位中，以米作为长度基准，其单位符号为“m”。l在1983年第十七界国际计量大会上通过的米的定义是：“1米是光在真空中于1/299792458秒的时间间隔内所经过的距离”。

4、2 2、用光波波长作为长度基准，不便于生产中直接应用。、用光波波长作为长度基准，不便于生产中直接应用。l我国采用碘吸收稳定的0.633m氦氖激光辐射作为波长基准复现米。l量值传递是“将国家计量基准所复现的计量值，通过检定（或其它方法）传递给下一等级的计量标准（器），并依次逐级传递到工作计量器具上，以保证被测对象的量值准确一致的方式”。2.1.2 长度基准与尺寸传递长度基准与尺寸传递 在计量部门，为了方便，采用多面棱体作为角度量值的在计量部门，为了方便，采用多面棱体作为角度量值的基基准的量值传递系统。多面棱体有准的量值传递系统。多面棱体有4面、面、6面、面、8面、面、12面、面、24面、面、36

5、面及面及72面等。面等。量块是精密测量中经常使用的标准器，分量块是精密测量中经常使用的标准器，分长度量块长度量块和和角度量块角度量块。1 1、量块、量块的材料、形状和尺寸的材料、形状和尺寸 长度量块是长度量块是单值端面量具单值端面量具，形状大多为长方六面体，其，形状大多为长方六面体，其中一对平行平面为量块的工作表面，两工作表面的间距即长中一对平行平面为量块的工作表面，两工作表面的间距即长度量块的工作尺寸。度量块的工作尺寸。量块是用特殊合金钢制成的，两个量块的测量面或一个量块是用特殊合金钢制成的，两个量块的测量面或一个量块的测量面与平晶表面之间具有量块的测量面与平晶表面之间具有研合性研合性（量块

6、表面十分光量块表面十分光洁和工整，用力推合两量块使它们的测量表面紧密接触时，洁和工整，用力推合两量块使它们的测量表面紧密接触时，二者能粘合到一起二者能粘合到一起）。）。2.1.3 量块量块的基本知识的基本知识图23 量块工作表面与平晶研合n长度量块尺寸方面的术语长度量块尺寸方面的术语标称长度标称长度l 量块上标出的长度量块上标出的长度（刻印在量块上的尺寸）（刻印在量块上的尺寸）实际长度实际长度 量块长度的实际测得值，分中心长度量块长度的实际测得值，分中心长度L和任意点长度和任意点长度Li。量块的长度变动量量块的长度变动量 任意点长度任意点长度 Li的最大差：的最大差：Lv=Limax-Limi

7、n ,量块量块长度变动量允许值长度变动量允许值 Tv量块的长度偏差量块的长度偏差 实际值与标称长度的差，其允许值为极限偏差实际值与标称长度的差，其允许值为极限偏差D 2 2、量块的精度等级、量块的精度等级n长度量块的分级长度量块的分级 按按制造精度制造精度分分5级，级，0，1，2，3，K级，级，K级为校准级。级为校准级。“级级”主要是根据长度极限偏差主要是根据长度极限偏差D和长度变动量的允许值和长度变动量的允许值Tv划划分。分。工作尺寸为工作尺寸为标称长度标称长度，含制造误差，不加修正值。，含制造误差，不加修正值。n长度量块的分等长度量块的分等 按按检定精度检定精度分为分为16等，等，1等精度

8、最高，等精度最高，6等最低。等最低。工作尺寸为量块检定书列出的工作尺寸为量块检定书列出的实测中心长度实测中心长度，排除了，排除了量块的制造误差，只含检定时的较小的测量误差。量块的制造误差，只含检定时的较小的测量误差。几点说明：几点说明：按按“等等”使用比按使用比按“级级”使用的测量精度高。使用的测量精度高。量值按长度量值传递系统进行，即低一等量块检定量值按长度量值传递系统进行，即低一等量块检定用高一等量块作标准。用高一等量块作标准。量块的“级”和“等”是从成批制造和单个检定两种不同的角度出发，对其精度进行划分的两种形式。按“级”使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺寸，该尺寸包含其制造误差

9、。按“等”使用时，必须以检定后的实际尺寸作为工作尺寸，该尺寸不包含制造误差，但包含了检定时的测量误差。就同一量块而言，检定时的测量误差要比制造误差小得多。所以，量块按“等”使用时其精度比按“级”使用要高，且能在保持量块原有使用精度的基础上延长其使用寿命。3 3、量块的特性和应用、量块的特性和应用n长度量块的尺寸组合长度量块的尺寸组合 按实际需要，用多个按实际需要，用多个尺寸不同的量块研合组成所需要的尺寸不同的量块研合组成所需要的长度标准量。长度标准量。为了减少量块的组合误差，应尽量减少量块的组合块数，为了减少量块的组合误差，应尽量减少量块的组合块数，一般不超过一般不超过4块。块。选用量块时，采

10、用选用量块时，采用消尾法消尾法，即每选一块至少应减去所需，即每选一块至少应减去所需尺寸的一位尾数。尺寸的一位尾数。量块是成套制成，每套数量不同（量块是成套制成，每套数量不同（8383块、块、4646块、块、9191块）。块）。量块的尺寸组合采用消尾法：量块的尺寸组合采用消尾法：46.725=1.46.725=1.005005+1.+1.2222+4.+4.5 5+40+40n量块的作用量块的作用作为作为尺寸传递的长度标准尺寸传递的长度标准，将国家的长度基准，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，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。实现量值统一。计量仪器示

11、值误差的计量仪器示值误差的检定标准检定标准，检定量仪的示，检定量仪的示值误差。值误差。比较测量时以量块为基准比较测量时以量块为基准，用测量器具比较量，用测量器具比较量块与被测尺寸的差值。块与被测尺寸的差值。也可直接用于精密测量、精密机床和夹具调整也可直接用于精密测量、精密机床和夹具调整时的时的尺寸基准尺寸基准。4、角度量块、角度量块u三角形量块：一个工作角三角形量块：一个工作角（1079）作为测量标准量；作为测量标准量；u四边形量块：四个工作角四边形量块：四个工作角（80 100）作为标准量。作为标准量。2.22.2 测量器具和测量方法的分类2.2.1 测量器具的分类测量器具的分类1.基准量具

12、基准量具2.极限量规极限量规3.检验夹具检验夹具4.通用测量器具通用测量器具1、基准量具量具 通用的有刻度的或无刻度的一系列单值和多值量块和量通用的有刻度的或无刻度的一系列单值和多值量块和量具。具。单值量具：如长度量块、单值量具：如长度量块、90角尺；角尺；多值量具：如线纹尺、游标卡尺、千分尺；多值量具：如线纹尺、游标卡尺、千分尺；游标卡尺游标卡尺2、极限量规极限量规 没有刻度且专用的计量器具，可检验零件要素实际尺寸没有刻度且专用的计量器具，可检验零件要素实际尺寸和形位误差的综合结果。和形位误差的综合结果。特点：得不到工件的具体实际尺寸和形位误差值，只能特点：得不到工件的具体实际尺寸和形位误差

13、值，只能判断工件是否合格。判断工件是否合格。例如：光滑极限量规检验孔轴。例如：光滑极限量规检验孔轴。赛规卡规4、通用测量器具通用测量器具 将被测几何量的将被测几何量的量值转换量值转换成可成可直接观测的示值或等效信息的一直接观测的示值或等效信息的一类计量器具。按原始信号转换原类计量器具。按原始信号转换原理分为：理分为：（1）机械量仪机械量仪 机械方法实现原始信号转换，机械方法实现原始信号转换，有机械测微机构。如：机械式测有机械测微机构。如：机械式测微比较仪（测微仪和比较仪座组微比较仪（测微仪和比较仪座组成）。成）。机械式比较仪（2）光学量仪光学量仪用光学方法实现原用光学方法实现原始信号的转换，始

14、信号的转换，有光学放大机构。有光学放大机构。特点：精度高、性特点：精度高、性能稳定。能稳定。例如：光学比较仪、例如：光学比较仪、工具显微镜等。工具显微镜等。（3）电动量仪电动量仪 原始信号转换为电量信原始信号转换为电量信号，具有放大、滤波号，具有放大、滤波电路。电路。特点：精度高，测量信特点：精度高，测量信号经号经A/D转换后，易于转换后，易于与计算机接口，实现与计算机接口，实现测量和数据处理的自测量和数据处理的自动化。动化。如电感比较仪、圆度仪如电感比较仪、圆度仪等。等。电感比较仪（4）气动量仪气动量仪 以压缩空气为介质，通过气动系统以压缩空气为介质，通过气动系统流量或压力流量或压力变化实现

15、变化实现原始信号转换。原始信号转换。特点：结构简单、测量精度和效率都高，但示值范围小。特点：结构简单、测量精度和效率都高，但示值范围小。如水柱式气动量仪、浮标式气动量仪。如水柱式气动量仪、浮标式气动量仪。2.2.2 测量器具的分类测量器具的分类1.1.按所测得的量（参数）是否为欲测之量分类按所测得的量（参数）是否为欲测之量分类按所测得的量（参数）是否为欲测之量分类按所测得的量（参数）是否为欲测之量分类 直接测量直接测量直接测量直接测量 从测量器具的读数装置上得到欲测之量的数值或对标准从测量器具的读数装置上得到欲测之量的数值或对标准从测量器具的读数装置上得到欲测之量的数值或对标准从测量器具的读数

16、装置上得到欲测之量的数值或对标准值的偏差。例如用游标卡尺、外径千分尺测量外圆直径，用比较仪测量长值的偏差。例如用游标卡尺、外径千分尺测量外圆直径，用比较仪测量长值的偏差。例如用游标卡尺、外径千分尺测量外圆直径，用比较仪测量长值的偏差。例如用游标卡尺、外径千分尺测量外圆直径，用比较仪测量长度尺寸等。度尺寸等。度尺寸等。度尺寸等。间接测量间接测量间接测量间接测量 先测出与欲测之量有一定函数关系的相关量，然后按相先测出与欲测之量有一定函数关系的相关量，然后按相先测出与欲测之量有一定函数关系的相关量，然后按相先测出与欲测之量有一定函数关系的相关量，然后按相应的函数关系式，求得欲测之量的测量结果。应的函

17、数关系式，求得欲测之量的测量结果。应的函数关系式，求得欲测之量的测量结果。应的函数关系式，求得欲测之量的测量结果。一般来说，直接测量比间接测量（受计算公式和计算精度影响）的精一般来说，直接测量比间接测量（受计算公式和计算精度影响）的精一般来说，直接测量比间接测量（受计算公式和计算精度影响）的精一般来说，直接测量比间接测量（受计算公式和计算精度影响）的精度高，无法进行直接测量的场合采用间接测量。度高，无法进行直接测量的场合采用间接测量。度高，无法进行直接测量的场合采用间接测量。度高，无法进行直接测量的场合采用间接测量。2.2.按测量结果的读数值不同分类按测量结果的读数值不同分类按测量结果的读数值

18、不同分类按测量结果的读数值不同分类 绝对测量绝对测量绝对测量绝对测量 从测量器具上直接得到被测参数的整个量值的测量。例从测量器具上直接得到被测参数的整个量值的测量。例从测量器具上直接得到被测参数的整个量值的测量。例从测量器具上直接得到被测参数的整个量值的测量。例如用游标卡尺测量零件轴径值。如用游标卡尺测量零件轴径值。如用游标卡尺测量零件轴径值。如用游标卡尺测量零件轴径值。相对测量相对测量相对测量相对测量 将被测量和与其量值只有微小差别的同一种已知量（一将被测量和与其量值只有微小差别的同一种已知量（一将被测量和与其量值只有微小差别的同一种已知量（一将被测量和与其量值只有微小差别的同一种已知量（一

19、般为测量标准量）相比较，得到被测量与已知量的相对偏差。般为测量标准量）相比较，得到被测量与已知量的相对偏差。般为测量标准量）相比较，得到被测量与已知量的相对偏差。般为测量标准量）相比较，得到被测量与已知量的相对偏差。3.3.按被测件表面与测量器具测头是否有机械接触分类按被测件表面与测量器具测头是否有机械接触分类按被测件表面与测量器具测头是否有机械接触分类按被测件表面与测量器具测头是否有机械接触分类 接触测量接触测量接触测量接触测量 测量器具的测头与零件被测表面接触后有机械作用力的测测量器具的测头与零件被测表面接触后有机械作用力的测测量器具的测头与零件被测表面接触后有机械作用力的测测量器具的测头

20、与零件被测表面接触后有机械作用力的测量。如用外径千分尺、游标卡尺测量零件等。为了保证接触的可靠性，测量量。如用外径千分尺、游标卡尺测量零件等。为了保证接触的可靠性，测量量。如用外径千分尺、游标卡尺测量零件等。为了保证接触的可靠性，测量量。如用外径千分尺、游标卡尺测量零件等。为了保证接触的可靠性，测量力是必要的，但它可能使测量器具及被测件发生变形而产生测量误差，还可力是必要的，但它可能使测量器具及被测件发生变形而产生测量误差，还可力是必要的，但它可能使测量器具及被测件发生变形而产生测量误差，还可力是必要的，但它可能使测量器具及被测件发生变形而产生测量误差，还可能造成对零件被测表面质量的损坏。能造

21、成对零件被测表面质量的损坏。能造成对零件被测表面质量的损坏。能造成对零件被测表面质量的损坏。非接触测量非接触测量非接触测量非接触测量 测量器具的感应元件与被测零件表面不直接接触，因而测量器具的感应元件与被测零件表面不直接接触，因而测量器具的感应元件与被测零件表面不直接接触，因而测量器具的感应元件与被测零件表面不直接接触，因而不存在机械作用的测量力。属于非接触测量的仪器主要是利用光、气、电、不存在机械作用的测量力。属于非接触测量的仪器主要是利用光、气、电、不存在机械作用的测量力。属于非接触测量的仪器主要是利用光、气、电、不存在机械作用的测量力。属于非接触测量的仪器主要是利用光、气、电、磁等作为感

22、应元件与被测件表面联系。如干涉显微镜、磁力测厚仪、气动量磁等作为感应元件与被测件表面联系。如干涉显微镜、磁力测厚仪、气动量磁等作为感应元件与被测件表面联系。如干涉显微镜、磁力测厚仪、气动量磁等作为感应元件与被测件表面联系。如干涉显微镜、磁力测厚仪、气动量仪等。用于软质表面或薄壁工件。仪等。用于软质表面或薄壁工件。仪等。用于软质表面或薄壁工件。仪等。用于软质表面或薄壁工件。4.4.按测量在工艺过程中所起作用分类按测量在工艺过程中所起作用分类按测量在工艺过程中所起作用分类按测量在工艺过程中所起作用分类 主动测量主动测量主动测量主动测量 在加工过程中进行的测量。其测量结果直接用来控制零件在加工过程中

23、进行的测量。其测量结果直接用来控制零件在加工过程中进行的测量。其测量结果直接用来控制零件在加工过程中进行的测量。其测量结果直接用来控制零件的加工过程，决定是否继续加工或判断工艺过程是否正常、是否需要进行调的加工过程，决定是否继续加工或判断工艺过程是否正常、是否需要进行调的加工过程，决定是否继续加工或判断工艺过程是否正常、是否需要进行调的加工过程，决定是否继续加工或判断工艺过程是否正常、是否需要进行调整，故能及时防止废品的发生，所以又称为积极测量。整，故能及时防止废品的发生，所以又称为积极测量。整，故能及时防止废品的发生，所以又称为积极测量。整，故能及时防止废品的发生，所以又称为积极测量。被动测

24、量被动测量被动测量被动测量 加工完成后进行的测量。其结果仅用于发现并剔除废品，加工完成后进行的测量。其结果仅用于发现并剔除废品，加工完成后进行的测量。其结果仅用于发现并剔除废品，加工完成后进行的测量。其结果仅用于发现并剔除废品，所以被动测量又称消极测量。所以被动测量又称消极测量。所以被动测量又称消极测量。所以被动测量又称消极测量。5.5.按零件上同时被测参数的多少分类按零件上同时被测参数的多少分类按零件上同时被测参数的多少分类按零件上同时被测参数的多少分类 单项测量单项测量单项测量单项测量 单独地、彼此没有联系地测量零件的单项参数。如分别单独地、彼此没有联系地测量零件的单项参数。如分别单独地、

25、彼此没有联系地测量零件的单项参数。如分别单独地、彼此没有联系地测量零件的单项参数。如分别测量齿轮的齿厚、齿形、齿距等。这种方法一般用于量规的检定、工序间测量齿轮的齿厚、齿形、齿距等。这种方法一般用于量规的检定、工序间测量齿轮的齿厚、齿形、齿距等。这种方法一般用于量规的检定、工序间测量齿轮的齿厚、齿形、齿距等。这种方法一般用于量规的检定、工序间的测量，或为了工艺分析、调整机床等目的。的测量，或为了工艺分析、调整机床等目的。的测量，或为了工艺分析、调整机床等目的。的测量，或为了工艺分析、调整机床等目的。综合测量综合测量综合测量综合测量 检测零件几个相关参数的综合效应或综合参数，从而综检测零件几个相

26、关参数的综合效应或综合参数，从而综检测零件几个相关参数的综合效应或综合参数，从而综检测零件几个相关参数的综合效应或综合参数，从而综合判断零件的合格性。例如齿轮运动误差的综合测量、用螺纹量规检验螺合判断零件的合格性。例如齿轮运动误差的综合测量、用螺纹量规检验螺合判断零件的合格性。例如齿轮运动误差的综合测量、用螺纹量规检验螺合判断零件的合格性。例如齿轮运动误差的综合测量、用螺纹量规检验螺纹的作用中径等。综合测量一般用于终结检验，其测量效率高，能有效保纹的作用中径等。综合测量一般用于终结检验，其测量效率高，能有效保纹的作用中径等。综合测量一般用于终结检验，其测量效率高，能有效保纹的作用中径等。综合测

27、量一般用于终结检验，其测量效率高，能有效保证互换性，在大批量生产中应用广泛。证互换性，在大批量生产中应用广泛。证互换性，在大批量生产中应用广泛。证互换性，在大批量生产中应用广泛。6.6.按被测工件在测量时所处状态分类按被测工件在测量时所处状态分类按被测工件在测量时所处状态分类按被测工件在测量时所处状态分类 静态测量静态测量静态测量静态测量 测量时被测件表面与测量器具测头处于静止状态。例如测量时被测件表面与测量器具测头处于静止状态。例如测量时被测件表面与测量器具测头处于静止状态。例如测量时被测件表面与测量器具测头处于静止状态。例如用外径千分尺测量轴径、用齿距仪测量齿轮齿距等。用外径千分尺测量轴径

28、、用齿距仪测量齿轮齿距等。用外径千分尺测量轴径、用齿距仪测量齿轮齿距等。用外径千分尺测量轴径、用齿距仪测量齿轮齿距等。动态测量动态测量动态测量动态测量 测量时被测零件表面与测量器具测头处于相对运动状态，测量时被测零件表面与测量器具测头处于相对运动状态，测量时被测零件表面与测量器具测头处于相对运动状态，测量时被测零件表面与测量器具测头处于相对运动状态，或测量过程是模拟零件在工作或加工时的运动状态，它能反映生产过程中或测量过程是模拟零件在工作或加工时的运动状态，它能反映生产过程中或测量过程是模拟零件在工作或加工时的运动状态，它能反映生产过程中或测量过程是模拟零件在工作或加工时的运动状态，它能反映生

29、产过程中被测参数的变化过程，测量效率高。例如用激光比长仪测量精密线纹尺，被测参数的变化过程，测量效率高。例如用激光比长仪测量精密线纹尺，被测参数的变化过程，测量效率高。例如用激光比长仪测量精密线纹尺，被测参数的变化过程，测量效率高。例如用激光比长仪测量精密线纹尺，用电动轮廓仪测量表面粗糙度等。用电动轮廓仪测量表面粗糙度等。用电动轮廓仪测量表面粗糙度等。用电动轮廓仪测量表面粗糙度等。7.7.按测量中测量因素是否变化分类按测量中测量因素是否变化分类按测量中测量因素是否变化分类按测量中测量因素是否变化分类 等精度测量等精度测量等精度测量等精度测量 在测量过程中，决定测量精度的全部因素或条件不在测量过

30、程中，决定测量精度的全部因素或条件不在测量过程中，决定测量精度的全部因素或条件不在测量过程中，决定测量精度的全部因素或条件不变。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，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，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，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，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，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，同样仔细地测量同一个量。在一般情况

31、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。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。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。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在测量过程中，决定测量精度的全部因在测量过程中，决定测量精度的全部因在测量过程中，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。由于不等精度测量的数据素或条件可能完全改变或部分改变。由于不等精度测量的数据素或条件可能完全改变或部分改变。由于不等精度测量的数据

32、素或条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。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。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。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。1 1、刻度间距刻度间距 计量器具的标尺或分度盘上相邻两刻线中心之计量器具的标尺或分度盘上相邻两刻线中心之间的距离或圆弧长度。（间的距离或圆弧长度。（1 12.5mm)2.5mm)2 2、分度值分度值 计量器具的标尺或分度盘上每一刻度间距所代计量器具的标尺或分度盘上每一刻度间距所代表的量值。（表的量值。（0.1mm0.0

33、01mm)0.1mm0.001mm)分度值越小，精度越高。分度值越小，精度越高。2.2.3 计量器具的基本度量指标计量器具的基本度量指标3、示值范围示值范围 计量器具计量器具所能显示或指示所能显示或指示的被测几何量的被测几何量起始值到起始值到终止值终止值的范围。的范围。4、测量范围测量范围 计量器具在允许误差限度内计量器具在允许误差限度内所能测出所能测出的被测几何的被测几何量的量的下限值到上限值下限值到上限值的范围。测量范围上限值与下限值之差称的范围。测量范围上限值与下限值之差称为为量程。量程。5、灵敏度灵敏度 计量器具对被测几何量微小变化的响应变化能力。计量器具对被测几何量微小变化的响应变化

34、能力。机械式比较仪机械式比较仪6 6、示值误差示值误差 计量器具的示值与被测几何量的真值的代数差。计量器具的示值与被测几何量的真值的代数差。一般可一般可用量块作为真值用量块作为真值来检定计量器具的示值误差。来检定计量器具的示值误差。7 7、修正值修正值 为消除或减小系统误差，用代数法为消除或减小系统误差，用代数法加到测量结果加到测量结果上的数值上的数值。其大小与示值误差绝对值相等，符号相反。其大小与示值误差绝对值相等，符号相反。8 8、测量重复性测量重复性 相同测量条件，对同一被测几何量多次测量，相同测量条件，对同一被测几何量多次测量，各测量结果间的一致性。各测量结果间的一致性。9 9、不确定

35、度不确定度 由于测量误差的存在而对被测几何量量值不能由于测量误差的存在而对被测几何量量值不能确定的程度。确定的程度。在测量过程中，由于计量器具本身的误差以及测量方法和测量条件的在测量过程中，由于计量器具本身的误差以及测量方法和测量条件的限制，任何一次测量的测得值都不可能是被测几何量的真值，两者限制，任何一次测量的测得值都不可能是被测几何量的真值，两者存在这差异。这种差异在数值上则表现为存在这差异。这种差异在数值上则表现为测量误差。测量误差。测量误差可用测量误差可用绝对误差绝对误差和和相对误差相对误差来表示。来表示。1、绝对误差、绝对误差 被测几何量的测得值与其真值之差，绝对误差可能是正被测几何

36、量的测得值与其真值之差，绝对误差可能是正值，也可为负值，则有值，也可为负值，则有 2、相对误差、相对误差 绝对误差（取绝对值）与真值之比，真值无法得到，用绝对误差（取绝对值）与真值之比，真值无法得到，用测得值代替。测得值代替。2.32.3 测量误差2.3.1 测量误差的概念测量误差的概念1、计量器具的误差、计量器具的误差 计量器具本身的误差，设计、制造和使用过程中的误差，计量器具本身的误差，设计、制造和使用过程中的误差，总和反映在示值误差和测量重复性上。总和反映在示值误差和测量重复性上。阿贝原则是指测量长度时，应使阿贝原则是指测量长度时，应使被测零件的尺寸线被测零件的尺寸线和量仪和量仪中作为标

37、准中作为标准的刻度尺的刻度尺重合或顺次排成一条直线。例如，重合或顺次排成一条直线。例如，游游标卡尺标卡尺与与千分尺千分尺。计量器具零件的制造和装配误差也会产生测量误差。例如：计量器具零件的制造和装配误差也会产生测量误差。例如：游标卡尺的刻线距离之间不准确；指示表的分度盘与指针游标卡尺的刻线距离之间不准确；指示表的分度盘与指针回转轴的安装有偏心。回转轴的安装有偏心。相对测量中量块的制造误差。相对测量中量块的制造误差。2.3.2 测量误差的来源测量误差的来源2、方法误差、方法误差 测量方法不完善引起的。包括工件安装、定位不准确、计算公式不准测量方法不完善引起的。包括工件安装、定位不准确、计算公式不

38、准确、测量方法选择不当等。确、测量方法选择不当等。例如：测量大型工件的直径，可用直接测量法，也可以用弓高弦长法，例如：测量大型工件的直径，可用直接测量法，也可以用弓高弦长法，测量误差不同。测量误差不同。再如：接触测量时，测头测量力的存在，被测零件和测量装置发生变再如：接触测量时，测头测量力的存在，被测零件和测量装置发生变形。形。3、环境误差、环境误差 测量时环境条件（温度、湿度、气压、照明、电磁场等）不符合标准测量时环境条件（温度、湿度、气压、照明、电磁场等）不符合标准的测量条件。的测量条件。例如，温度的影响，设规定的测量温度例如，温度的影响，设规定的测量温度20，产生的测量误差。，产生的测量

39、误差。4、人员误差、人员误差 测量人员人为差错，如瞄准不准、读数或估读错误。测量人员人为差错，如瞄准不准、读数或估读错误。1、系统误差系统误差 定值系统误差定值系统误差 在一定测量条件下，多次测取同一量值时，绝对值和符在一定测量条件下，多次测取同一量值时，绝对值和符号均保持不变的测量误差。例如：比较仪上量块的误差。号均保持不变的测量误差。例如：比较仪上量块的误差。变值系统误差变值系统误差 在一定测量条件下，多次测取同一量值时，绝对值和符在一定测量条件下，多次测取同一量值时，绝对值和符号按某一规律变化的测量误差。例如：量仪分度盘与指针回转轴偏心号按某一规律变化的测量误差。例如：量仪分度盘与指针回

40、转轴偏心产生的示值误差。产生的示值误差。2、随机误差、随机误差 在相同的测量条件下，多次测取同一量值时，其绝对值大小和符号均以在相同的测量条件下，多次测取同一量值时，其绝对值大小和符号均以不可预知的方式变化的误差。不可预知的方式变化的误差。产生原因：产生原因：计量器具变形、测量力不稳定、温度波动等计量器具变形、测量力不稳定、温度波动等 特点：特点：单次测量，无法预知绝对值大小和符号，多次重复测量，符合一单次测量，无法预知绝对值大小和符号，多次重复测量，符合一定的概率统计规律。定的概率统计规律。2.3.3 测量误差的分类测量误差的分类3、粗大误差、粗大误差 超出一定测量条件预计下的测量误差，对测

41、量结果产生超出一定测量条件预计下的测量误差，对测量结果产生明显歪曲，为异常值明显歪曲，为异常值。产生原因：主观原因如人员疏忽的读数误差；客观原因产生原因：主观原因如人员疏忽的读数误差；客观原因如外界突然震动。如外界突然震动。1.正确度正确度 反映测量结果受系统误差的影响程度，系统误反映测量结果受系统误差的影响程度，系统误差小，正确度高；差小，正确度高；2.精密度精密度 反映测量结果受随机误差的影响程度。指在一反映测量结果受随机误差的影响程度。指在一定测量条件下连续多次测量所得的测量值之间相互接定测量条件下连续多次测量所得的测量值之间相互接近的程度。随机误差小，精密度高。近的程度。随机误差小，精

42、密度高。3.准确度准确度 反映测量结果同时受系统误差和随机误差的综反映测量结果同时受系统误差和随机误差的综合影响程度。系统误差和随机误差都小，准确度高。合影响程度。系统误差和随机误差都小，准确度高。a)精密度高，正确度低b)正确度高，精密度低 c)准确度高2.3.4 测量精度分类测量精度分类 测量列测量列 对对某一被测几何量某一被测几何量进行连续多次的重复测量，得到的一系列测量数据。进行连续多次的重复测量，得到的一系列测量数据。1、随机误差的特性及分布规律、随机误差的特性及分布规律 通常服从正态分布规律（其他分布规律，如等概率分布、三角分布、反正弦分布等）通常服从正态分布规律（其他分布规律，如

43、等概率分布、三角分布、反正弦分布等）正态分布的随机误差的四个基本特征：正态分布的随机误差的四个基本特征：单峰性单峰性 绝对值越小的随机误差出现概率大，反之小；绝对值越小的随机误差出现概率大，反之小；对称性对称性 绝对值相等的正负随机误差出现概率相等；绝对值相等的正负随机误差出现概率相等；有界性有界性 在一定测量条件下，随机误差绝对值不超过一定界限；在一定测量条件下，随机误差绝对值不超过一定界限；抵偿性抵偿性 测量次数增加，算术平均值趋于零。测量次数增加，算术平均值趋于零。正态分布的数学表达式：正态分布的数学表达式：O 分布曲线（正态 分布)2.4.1 测量列中随机误差的处理测量列中随机误差的处

44、理2.42.4 各类测量误差的处理2、随机误差的标准偏差随机误差的标准偏差 y的大小与随机误差的大小与随机误差 和标准偏差和标准偏差 关。关。y 1、发现系统误差的方法发现系统误差的方法 目前还无找到可以发现各种系统误差的方法，只介绍适用于发目前还无找到可以发现各种系统误差的方法，只介绍适用于发现某些系统误差的两种方法。现某些系统误差的两种方法。（1）实验对比法实验对比法 通过通过改变产生系统误差的测量条件改变产生系统误差的测量条件，进行不同，进行不同测量条件下的测量来发现系统误差。适于发现测量条件下的测量来发现系统误差。适于发现定值系统误差定值系统误差。（2）残差观察法残差观察法 根据测量列

45、的各个残差大小和符号的变化规律，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，主要适直接由残差数据或残差曲线图形来判断有无系统误差，主要适用于发现大小和符号按一定规律变化的用于发现大小和符号按一定规律变化的变值系统误差变值系统误差。2.4.2 测量列中系统误差的处理测量列中系统误差的处理2、消除系统误差的方法消除系统误差的方法 （1）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(托盘天平的托盘天平的调零）调零）（2）用修正法消除系统误差）用修正法消除系统误差 （3）用抵消法消除定值系统误差）用抵消法消除定值系统误差 （4）用半周期法消除系统误差）用半周期法消除系统误差拉依达准则（拉依达准则（3 准则）准则）2.4.2 测量列中粗大误差的处理测量列中粗大误差的处理