第二章--测量技术的基础优秀PPT.ppt

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1、第一节第一节 概述概述 一、“测量”就是将被测的量与作为单位或标准的量，在量值上进行比较，从而确定二者比值的试验过程。若被测量为L，标准量为E，那么测量就是确定L是E的多少倍。即确定比值q=L/E，最终获得被测量L的量值，即 L=qE一个完整的测量过程应包含:测量对象对象计量单位单位测量方法方法测量精确度精确度（或准确度准确度）四个要素二、检测二、检测 为了满足机械产品的功能要求，在正确合理地完成了牢为了满足机械产品的功能要求，在正确合理地完成了牢靠性、运用寿命、运动精度等方面的设计以后，还须进行加靠性、运用寿命、运动精度等方面的设计以后，还须进行加工和装配过程的制造工艺设计，即确定加工方法、

2、加工设备、工和装配过程的制造工艺设计，即确定加工方法、加工设备、工艺参数、生产流程及检测手段。其中特殊重要的环节就是工艺参数、生产流程及检测手段。其中特殊重要的环节就是质量保证措施中的精度检测。质量保证措施中的精度检测。“检测检测”就是确定产品是否满足设计要求的过程，即推断就是确定产品是否满足设计要求的过程，即推断产品合格性的过程。产品合格性的过程。检测的方法可以分为两类：定性检验和定量测试。检测的方法可以分为两类：定性检验和定量测试。定性检验的方法只能得到被检验对象合格与否的结论，定性检验的方法只能得到被检验对象合格与否的结论，而不能得到其具体的量值。因其检验效率高、检验成本低而而不能得到其

3、具体的量值。因其检验效率高、检验成本低而在大批量生产中得到广泛应用。在大批量生产中得到广泛应用。定量测试的方法是在对被检验对象进行测量后，得到其定量测试的方法是在对被检验对象进行测量后，得到其实际值并推断其是否合格的方法。实际值并推断其是否合格的方法。三、被测量三、被测量 被测量在机械精度的检测中主要是有关几何精度被测量在机械精度的检测中主要是有关几何精度方面的参数量，其基本对象是长度和角度。方面的参数量，其基本对象是长度和角度。但是，长度量和角度量在各种机械零件上的表现但是，长度量和角度量在各种机械零件上的表现形式却是多种多样的，表达被测对象性能的特征参数形式却是多种多样的，表达被测对象性能

4、的特征参数也可能是相当困难的。也可能是相当困难的。因此，细致分析被测对象的特性，探讨被测对象因此，细致分析被测对象的特性，探讨被测对象的含义是特别重要的。的含义是特别重要的。例如，表面粗糙度的各种评定参数，齿轮的各种例如，表面粗糙度的各种评定参数，齿轮的各种误差项目，尺寸公差与形位公差之间的独立与相关关误差项目，尺寸公差与形位公差之间的独立与相关关系等等。系等等。四、计量单位四、计量单位 计量单位（简称单位）是以定量表示同种量的量计量单位（简称单位）是以定量表示同种量的量值而约定接受的特定量。值而约定接受的特定量。我国规定接受以国际单位制（我国规定接受以国际单位制（SISI）为基础的）为基础的

5、“法法定计量单位制定计量单位制”。它是由一组选定的基本单位和由定。它是由一组选定的基本单位和由定义公式与比例因数确定的导出单位所组成的。义公式与比例因数确定的导出单位所组成的。如如“米米”、“千克千克”、“秒秒”、“安安”等为基本单位。等为基本单位。机械工程中常用的长度单位有机械工程中常用的长度单位有“毫米毫米”、“微米微米”和和“纳米纳米”，常用的角度单位是非国际单位制的单位，常用的角度单位是非国际单位制的单位“度度”、“分分”、“秒秒”和国际单位制的协助单位和国际单位制的协助单位“弧度弧度”、“球面度球面度”。在测量过程中，测量单位必需以物质形式来体在测量过程中，测量单位必需以物质形式来体

6、现，能体现计量单位和标准量的物质形式有：光波波现，能体现计量单位和标准量的物质形式有：光波波长、精密量块、线纹尺、各种圆分度盘等。长、精密量块、线纹尺、各种圆分度盘等。五、测量方法 测量方法是依据确定的测量原理，在实施测量过程中对测量原理进行运用及其实际操作。广义地说，测量方法可以理解为测量原理、测量器具（计量器具）和测量条件（环境和操作者）的总和。在实施测量过程中，应当依据被测对象的特点（如材料硬度、外形尺寸、生产批量、制造精度、测量目的等）和被测参数的定义来拟定测量方案、选择测量器具和规定测量条件，合理地获得牢靠的测量结果。六、测量精度 测量精度测量结果与真值的一样程度。请留意：不考虑测量

7、精度而得到的测量结果是没有任何意义的。真值的定义为：当某量能被完善地确定并能解除全部测量上的缺陷时，通过测量所得到的量值。由于测量会受到很多因素的影响，其过程总是不完善的，即任何测量都不行能没有误差。对于每一个测量值都应给出相应的测量误差范围，说明其可信度。七、检测的一般步骤1、确定被检测项目 细致批阅被测件图纸及有关的技术资料，了解被测件的用途，熟悉各项技术要求，明确须要检测的项目。2、设计检测方案 依据检测项目的性质、具体要求、结构特点、批量大小、检测设备状况、检测环境及检测人员的实力等多种因素，设计一个能满足检测精度要求，且具有低成本、高效率的检测预案。3、选择检测器具 依据规范要求选择

8、适当的检测器具，设计、制作专用的检测器具和协助工具，并进行必要的误差分析。4 4、检测前准备、检测前准备 清理检测环境并检查是否满足检测要求，清洗标准器、清理检测环境并检查是否满足检测要求，清洗标准器、被测件及协助工具，对检测器具进行调整使之处于正常的工被测件及协助工具，对检测器具进行调整使之处于正常的工作状态。作状态。5 5、采集数据、采集数据 安装被测件，依据设计预案采集测量数据并规范地作好安装被测件，依据设计预案采集测量数据并规范地作好原始记录。原始记录。6 6、数据处理、数据处理 对检测数据进行计算和处理，获得检测结果。对检测数据进行计算和处理，获得检测结果。7 7、填报检测结果、填报

9、检测结果 将检测结果填写在检测报告单及有关的原始记录中，并将检测结果填写在检测报告单及有关的原始记录中，并依据技术要求作出合格性的判定。依据技术要求作出合格性的判定。其次节其次节 长度和角度长度和角度计量单位与尺寸传递计量单位与尺寸传递一、长度单位一、长度单位 在国际单位制及我国法定计量单位中，长度的在国际单位制及我国法定计量单位中，长度的基本单位名称是基本单位名称是“米米”，其单位符号为，其单位符号为“m”“m”。“米米”的定义于的定义于1818世纪末始于法国，当时规定世纪末始于法国，当时规定“米米等于经过巴黎的地球子午线的四千万分之一等于经过巴黎的地球子午线的四千万分之一”。19 19世纪

10、世纪“米米”渐渐成为国际通用的长度单位。渐渐成为国际通用的长度单位。1889 1889年在法国巴黎召开了第一届国际计量大会，年在法国巴黎召开了第一届国际计量大会，从国际计量局订制的从国际计量局订制的3030根米尺中，选出了作为统一根米尺中，选出了作为统一国际长度单位量值的一根米尺，把它称之为国际长度单位量值的一根米尺，把它称之为“国际米国际米原器原器”。1983 1983年第年第1717届国际计量大会又更新了米的定义，届国际计量大会又更新了米的定义，规定：规定：“米米”是在真空中在是在真空中在1/299792458s1/299792458s的时间间隔内的时间间隔内行进路程的长度。行进路程的长度

11、。二、长度量值传递系统 量值系统的建立和执行，保证了国家计量行政机关自上而下的对量值进行合理的统一限制。企业要确保产品质量，增加市场竞争力，必需主动实行措施，保证量值的牢靠。因此，在GB/T9000“质量管理和质量保证”系列标准中，对企业的测量设备（器具）提出了“溯源性”的要求，即测量结果必需具有能与国家计量基准或国际计量基准相联系的特性。所用计量器具要获得这一特性，就必需经过具有较高精确度的计量标准的检定，而该计量标准又需受到上一级计量标准的检定，逐级往上溯源，直至国家计量基准或国际计量基准，实现企业的量值在国际范围内的合理的统一。长度量值传递系统图长度量值传递系统图二、量块一）量块的应用背

12、景 1、运用波长作为长度基准，虽然可以达到足够的精确度，但因对复现的条件有很高的要求，不便在生产中干脆用于尺寸的测量。因此，须要将基准的量值依据定义的规定，复现在实物计量标准器上。常见的实物计量标准器有量块（块规）和线纹尺。2、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。其形态有长方体和圆柱体两种，常用的是长方体。二）量块的构成 长方体的量块有长方体的量块有两个平行两个平行的测量面，其余为非测量面。的测量面，其余为非测量面。测量面极为光滑、平整，测量面极为光滑、平整，其表面粗糙度其表面粗糙度RaRa值达值达0.012m0.012m以上，以上，两测量面之间的

13、距离即两测量面之间的距离即为量块的工作长度（标称长度）为量块的工作长度（标称长度）标称长度到标称长度到5.5mm5.5mm的量块，的量块，其公称值刻印在上测量面上；其公称值刻印在上测量面上；标称长度标称长度大于大于5.5mm5.5mm的量块，的量块，其公称长度值刻印在上测量面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。左侧较宽的一个非测量面上。三）量块的用途 1、作为长度尺寸标准的实物载体，将国家的长度基准依据确定的规范逐级传递到机械产品制造环节，实现量值统一。作为标准长度标定量仪，检定量仪的示值误差。2、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。3、也可干脆用于精密

14、测量、精密划线和精密机床的调整。四）量块的精度：四）量块的精度：四）量块的精度：四）量块的精度：量块的精度（级）：量块的精度（级）：量块的精度（级）：量块的精度（级）：GB/T6093GB/T609320012001按制造精度按制造精度按制造精度按制造精度将量块分为将量块分为将量块分为将量块分为0000，0 0，1 1，2 2，3 3和和和和K K级共级共级共级共6 6级，其中级，其中级，其中级，其中0000级精级精级精级精度最高，度最高，度最高，度最高，3 3级精度最低，级精度最低，级精度最低，级精度最低，K K级为校准级。级为校准级。级为校准级。级为校准级。主要依据量块长度极限偏差、测量面

15、的平面度、主要依据量块长度极限偏差、测量面的平面度、主要依据量块长度极限偏差、测量面的平面度、主要依据量块长度极限偏差、测量面的平面度、粗糙度及量块的研合性等指标来划分的。粗糙度及量块的研合性等指标来划分的。粗糙度及量块的研合性等指标来划分的。粗糙度及量块的研合性等指标来划分的。请留意：量块按请留意：量块按请留意：量块按请留意：量块按“级级级级”运用时，以量块的标称长度运用时，以量块的标称长度运用时，以量块的标称长度运用时，以量块的标称长度为工作尺寸，该尺寸包含了量块的制造误差，并将被为工作尺寸，该尺寸包含了量块的制造误差，并将被为工作尺寸，该尺寸包含了量块的制造误差，并将被为工作尺寸，该尺寸

16、包含了量块的制造误差，并将被引入到测量结果中。由于不须要加修正值，故运用较引入到测量结果中。由于不须要加修正值，故运用较引入到测量结果中。由于不须要加修正值，故运用较引入到测量结果中。由于不须要加修正值，故运用较便利。便利。便利。便利。量块的精度（等）：量块的精度（等）：量块的精度（等）：量块的精度（等）：国家计量局标国家计量局标JJG146JJG14620032003量块检定规程按检定精度将量块检定规程按检定精度将量块分为量块分为6 6等，即等，即1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6等。等。其中其中1 1等等精度最高，精度最高，6 6等等精度最低。精度最低。“等等”主要依据量块中心

17、长度测量的主要依据量块中心长度测量的极限偏差和平面平行性允极限偏差和平面平行性允极限偏差和平面平行性允极限偏差和平面平行性允许偏差许偏差许偏差许偏差来划分的。来划分的。五）量块的五）量块的五）量块的五）量块的“级级级级”与与与与“等等等等”:”:量块的量块的量块的量块的“级级级级”和和和和“等等等等”是从成批制造和单个检定两种不同的是从成批制造和单个检定两种不同的是从成批制造和单个检定两种不同的是从成批制造和单个检定两种不同的角度动身，对其精度进行划分的两种形式。角度动身，对其精度进行划分的两种形式。角度动身，对其精度进行划分的两种形式。角度动身，对其精度进行划分的两种形式。按按按按“级级级级

18、”运用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺寸，运用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺寸，运用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺寸，运用时，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。该尺寸包含其制造误差。该尺寸包含其制造误差。该尺寸包含其制造误差。按按按按“等等等等”运用时，必需以检定后的实际尺寸作为工作尺寸，运用时，必需以检定后的实际尺寸作为工作尺寸，运用时，必需以检定后的实际尺寸作为工作尺寸，运用时，必需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。该尺寸不包含制造误差，但包含了检定时的测量误差。该尺寸不包含制造误差，但包含了检定

19、时的测量误差。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就同一量块而言，检定时的测量误差要比制造误差小得就同一量块而言，检定时的测量误差要比制造误差小得就同一量块而言，检定时的测量误差要比制造误差小得多。所以，量块按多。所以，量块按多。所以，量块按多。所以，量块按“等等等等”运用时其精度比按运用时其精度比按运用时其精度比按运用时其精度比按“级级级级”运用要高，并运用要高，并运用要高，并运用要高，并且能在保持量块原有运用精度的基础上延长其运用寿命。且能在保持量块原有运用精度的基础上延长其运用寿命。且能在保持量块原有运用精度的基础上延长其运用寿

20、命。且能在保持量块原有运用精度的基础上延长其运用寿命。量块在运用时，常常用几个量块组合运用。为了能用较少的块数组合成所须要的尺寸，量块应按确定的尺寸系列成套生产供应。国家标准共规定了17种系列的成套量块。组合量块时，为削减量块组合的累积误差，应尽量削减量块的组合块数，一般不超过4块。选用量块时，应从所需组合尺寸的最终一位数起先，每选一块至少应减去所需尺寸的一位尾数。六）量块的选用六）量块的选用：1.005201.286.528.7851.1.量块必需在运用有效期内，否则应刚好送专业部门检定。量块必需在运用有效期内，否则应刚好送专业部门检定。量块必需在运用有效期内，否则应刚好送专业部门检定。量块

21、必需在运用有效期内，否则应刚好送专业部门检定。2.2.运用环境良好，防止各种腐蚀性物质及灰尘对测量面的损运用环境良好，防止各种腐蚀性物质及灰尘对测量面的损运用环境良好，防止各种腐蚀性物质及灰尘对测量面的损运用环境良好，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。伤，影响其粘合性。伤，影响其粘合性。伤，影响其粘合性。3.3.分清量块的分清量块的分清量块的分清量块的“级级级级”与与与与“等等等等”，留意运用规则。，留意运用规则。，留意运用规则。，留意运用规则。4.4.所选量块应用航空汽油清洗、干净软布擦干，待量块温度所选量块应用航空汽油清洗、干净软布擦干，待量块温度所选量块应用航空汽油清

22、洗、干净软布擦干，待量块温度所选量块应用航空汽油清洗、干净软布擦干，待量块温度与环境温度相同后方可运用。与环境温度相同后方可运用。与环境温度相同后方可运用。与环境温度相同后方可运用。5.5.轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等状况的发生。轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等状况的发生。轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等状况的发生。轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等状况的发生。6.6.不得用手干脆接触量块，以免造成汗液对量块的腐蚀及手不得用手干脆接触量块，以免造成汗液对量块的腐蚀及手不得用手干脆接触量块，以免造成汗液对量块的腐蚀及手不得用手干脆接触量块，以免造成汗液对量块的腐蚀及手温对测量精确度的影响。温对

23、测量精确度的影响。温对测量精确度的影响。温对测量精确度的影响。7.7.运用完毕，应用航空汽油清洗所用量块，并擦干后涂上防运用完毕，应用航空汽油清洗所用量块，并擦干后涂上防运用完毕，应用航空汽油清洗所用量块，并擦干后涂上防运用完毕，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。锈脂存于干燥处。锈脂存于干燥处。锈脂存于干燥处。七）量块运用的留意事情项：七）量块运用的留意事情项：量块图片量块图片第三节第三节 计量器具与测量方法计量器具与测量方法一、计量器具的分类 计量器具是一种具有固定形态、用以复现或供应一个或多个已知量值的器具。按用途的不同量具可分为以下几类：单值量具 只能体现一个单一量

24、值的量具。可来校对和调整其它测量器具或作为标准量与被测量干脆进行比较。如量块、角度量块等。多值量具 可体现一组同类量值的量具。同样能校对和调整其它测量器具或作为标准量与被测量干脆进行比较。如线纹尺、90角尺等。专用量具专用量具 特地用来检验某种特定参数的量具。特地用来检验某种特定参数的量具。常见的有：常见的有：检验光滑圆柱孔或轴的光滑极限量规，检验光滑圆柱孔或轴的光滑极限量规，推断内螺纹或外螺纹合格性的螺纹量规，推断内螺纹或外螺纹合格性的螺纹量规，推断困难形态的表面轮廓合格性的检验样板，推断困难形态的表面轮廓合格性的检验样板，用模拟装配通过性来检验装配精度的功能量规等等。用模拟装配通过性来检验

25、装配精度的功能量规等等。通用量具通用量具 我国习惯上将结构比较简洁的测量仪器称为通用量具。我国习惯上将结构比较简洁的测量仪器称为通用量具。如游标卡尺、外径千分尺、百分表等。如游标卡尺、外径千分尺、百分表等。二、计量器具的技术性能指标二、计量器具的技术性能指标 1 1、量具的标称值、量具的标称值 标注在量具上用以标明其特性或指导其运用的标注在量具上用以标明其特性或指导其运用的量值。如标在量块上的尺寸，标在刻线尺上的尺寸，量值。如标在量块上的尺寸，标在刻线尺上的尺寸，标在角度量块上的角度等。标在角度量块上的角度等。2 2、刻线间距、刻线间距 测量器具标尺或刻度盘上两相邻刻线中心间的距测量器具标尺或

26、刻度盘上两相邻刻线中心间的距离。为便于读数，一般做成刻线间距为离。为便于读数，一般做成刻线间距为0.750.752.5mm2.5mm的等距离刻线。的等距离刻线。3 3、分度值、分度值 测量器具的标尺上，相邻两刻线所代表的量值之测量器具的标尺上，相邻两刻线所代表的量值之差。如一外径千分尺的微分筒上相邻两刻线所代表的差。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量值之差为0.01mm0.01mm，则该测量器具的分度值为，则该测量器具的分度值为0.01mm0.01mm。分度值是一种测量器具所能干脆读出的最小单分度值是一种测量器具所能干脆读出的最小单位量值，它反映了读数精度的凹凸，从一个侧面

27、说明位量值，它反映了读数精度的凹凸，从一个侧面说明白该测量器具的测量精度凹凸。白该测量器具的测量精度凹凸。4 4、示值、示值 由测量器具所指示的被测量值。由测量器具所指示的被测量值。5 5、示值范围、示值范围 由测量器具所显示或指示的最低值到最高值的范围由测量器具所显示或指示的最低值到最高值的范围。如。如机械式比较仪的示值范围为机械式比较仪的示值范围为-0.1-0.1+0.1mm+0.1mm（或（或0.1mm0.1mm），如），如图所示。图所示。6 6、测量范围、测量范围 在允许不确定度内，测量器具所能测量的被测量值的下在允许不确定度内，测量器具所能测量的被测量值的下限值至上限值的范围限值至上

28、限值的范围。例如，外径千分尺的测量范围有。例如，外径千分尺的测量范围有0 025mm25mm、252550mm50mm等。等。7 7、测量力、测量力 在接触式测量过程中，测量器具测头与被测量面间的接在接触式测量过程中，测量器具测头与被测量面间的接触压力。测量力太大会引起弹性变形，测量力太小会影响接触压力。测量力太大会引起弹性变形，测量力太小会影响接触的稳定性。触的稳定性。8 8、灵敏度、灵敏度 计量器具反映被测几何量微小变更的实力。假如被测参计量器具反映被测几何量微小变更的实力。假如被测参数的变更量为数的变更量为LL，引起测量器具示值变更量为，引起测量器具示值变更量为xx，则灵敏度，则灵敏度S

29、=x/LS=x/L。当分子分母为同一类量时，灵敏度又称放大比。当分子分母为同一类量时，灵敏度又称放大比K K。9 9、灵敏阈、灵敏阈 引起测量器具示值可觉察变更的被测量值的最小变更量。引起测量器具示值可觉察变更的被测量值的最小变更量。反映量仪对被测量值微小变动的不敏感程度。反映量仪对被测量值微小变动的不敏感程度。1010、重复性、重复性 在规定的运用条件下，重复用相同的激励，测量仪器赐在规定的运用条件下，重复用相同的激励，测量仪器赐予出特别相像响应的实力。予出特别相像响应的实力。反映的是测量仪器的工作稳定性。反映的是测量仪器的工作稳定性。1111、示值误差、示值误差 测量仪器的示值与被测量的真

30、值之差。示值误测量仪器的示值与被测量的真值之差。示值误差是测量仪器本身各种误差的综合反映。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，示值误因此，仪器示值范围内的不同工作点，示值误差是不相同的。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，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。来检定测量器具的示值误差。1212、回程误差、回程误差 在相同条件下，被测量值不变，测量器具行程在相同条件下，被测量值不变，测量器具行程方向不同时，两示值之差的确定值。方向不同时，两示值之差的确定值。它是由测量器具中测量系统的间隙、变形和磨它是由测量器具中测量

31、系统的间隙、变形和磨擦等缘由引起的。擦等缘由引起的。第四节第四节 测量误差与数据处理测量误差与数据处理一、测量误差的概述（自学）二、随机误差1.随机误差的分布规律及其特性 随机误差可用试验方法来确定。实践表明，大多数状况下，随机误差符合正态分布。为便于理解，现举例说明：表3-2 测量数据统计表尺寸分组区间/mm组号区间中心值/mm每组出现的次数（频数n i）频率（n i/n）19.99019.99219.99219.99419.99419.99619.99619.99819.99820.00020.00020.00220.00220.00420.00420.00620.00620.00820.

32、00820.01020.01020.012123456789101119.99119.99319.99519.99719.99920.00120.00320.00520.00720.00920.0112410243745392312310.010.020.050.120.1850.2250.1950.1150.060.0150.005yO正态分布曲线教材图3-9频率直方图和正态分布曲线19.99120.0070.2250.120.01x=20.0 ni/n实际分布曲线 从理论上讲，正态分布中心位置的均值代表被测量的真值Q，标准偏差代表测得值的集中与分散程度。不同的对应不同形态的正态分布曲线。越小，ymax值越大，曲线越陡，随机误差越集中，即测得值分布越集中，测量精密度越高；越大，ymax值越小，曲线越平坦，随机误差越分散，即测得值分布越分散，测量精密度越低。图3-10所示为123S （3-22）剔除具有粗大误差的测量值后，应依据剩下的测量值重新计算S，然后再依据3准则去推断剩下的测量值中是否还存在粗大误差。每次只能剔除一个，直到剔除完为止。在测量次数较少(小于10次）的状况下，最好不用3准则，而用其他准则。小结 本节课主要内容包括测量的基本概念；量块基本学问。