(精品)第二章_技术测量基础.ppt
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1、2.1 2.1 技术测量的基础知识技术测量的基础知识2.1.12.1.1技术技术测量的基本概念测量的基本概念测量测量:为确定被测对象的量值而进行的实验过程为确定被测对象的量值而进行的实验过程,即将被测即将被测量量x与与测量单位测量单位E或或标准量标准量在数值上进行比较在数值上进行比较,从而确定两从而确定两者比值的过程。者比值的过程。q(测量值测量值)=x/E主要研究对零件的几何量主要研究对零件的几何量(长度、角度、表面粗糙度、几长度、角度、表面粗糙度、几何形状何形状和和相互位置误差相互位置误差等等)进行测量和检验进行测量和检验,以确定机器或以确定机器或仪器的零部件加工后是否符合设计图样上的技术
2、要求。仪器的零部件加工后是否符合设计图样上的技术要求。一一个完整的几何测量过程包括以下四个要素:个完整的几何测量过程包括以下四个要素:被测对象被测对象:零件的几何量。零件的几何量。计量单位计量单位:几何量中的长度、角度单位。几何量中的长度、角度单位。测量方法测量方法:测量时所采用的测量时所采用的测量原理、计量器具测量原理、计量器具和和测量条测量条件件的综合。的综合。测量精度测量精度:测量结果与真值的一致程度测量结果与真值的一致程度,即测量结果的可靠即测量结果的可靠程度。程度。在测量技术领域和技术监督工作中在测量技术领域和技术监督工作中,常用到常用到:检验检验:确定被检几何量是否在规定的极限范围
3、内确定被检几何量是否在规定的极限范围内,从而判断从而判断其是否合格的实验过程其是否合格的实验过程.通常用通常用无刻度量具无刻度量具来判断被检对来判断被检对象的合格性象的合格性,不能得到具体数值。不能得到具体数值。检定检定:为评定为评定计量器具的精度指标计量器具的精度指标是否合乎该计量器具的是否合乎该计量器具的检定规程的全部过程。检定规程的全部过程。2.1.22.1.2测量基准和尺寸传递系统测量基准和尺寸传递系统1.1.长度尺寸基准和传递系统长度尺寸基准和传递系统在我国法定计量单位中在我国法定计量单位中,长度的基本单位是米(长度的基本单位是米(m m)。)。19831983年规定年规定:1m:1
4、m是光在真空中是光在真空中,在在1/299 792 458s1/299 792 458s的时间间隔内的时间间隔内的行程长度。的行程长度。在实际中在实际中,通常经过通常经过工作基准工作基准线纹尺线纹尺和和量块量块,将长度基准将长度基准的量值逐级传递到生产中的计量器具和零件上去。的量值逐级传递到生产中的计量器具和零件上去。19851985年年3 3月月,我国我国采用国际计量标采用国际计量标准准,用碘吸收稳用碘吸收稳频的频的0.6330.633m m氦氦氖激光辐射波长氖激光辐射波长作为国家长度基作为国家长度基准。准。2.2.角度角度尺寸基准和传递系统尺寸基准和传递系统角度的基本单位是角度的基本单位是
5、弧度弧度,角度计量也属于长度计量范畴,角度计量也属于长度计量范畴(弧度用长度比值求得弧度用长度比值求得)。在实际应用中在实际应用中,为稳定和测量的需要为稳定和测量的需要,仍需建立仍需建立角度量值基角度量值基准及角度量值的传递系统。准及角度量值的传递系统。3.3.量块量块通常用线膨胀系数小、线质稳定、耐磨、不易变形的材料通常用线膨胀系数小、线质稳定、耐磨、不易变形的材料制成。主要形状是长方体,上、下两测量面之间的距离为制成。主要形状是长方体,上、下两测量面之间的距离为其工作尺寸其工作尺寸,是一种是一种无刻度无刻度的标准端面量具。的标准端面量具。作用:作用:尺寸传递系统中的尺寸传递系统中的中间标准
6、量具中间标准量具;在相对法测量时作在相对法测量时作为标准件调整仪器的为标准件调整仪器的零位零位;也可用它直接测量也可用它直接测量零件。零件。量块长度量块长度:是其一个测量面上任意一点到与另一个测量面是其一个测量面上任意一点到与另一个测量面相研和的平晶表面的垂直距离。相研和的平晶表面的垂直距离。标称长度标称长度(量块长度的标称值量块长度的标称值):量块上标出的数字。量块上标出的数字。尺寸尺寸6mm,6mm,长度长度标在测量面上标在测量面上;尺寸尺寸6mm6mm,长度标在长度标在非测量非测量面上。面上。量块的中心长度量块的中心长度:是测量面上中心点的量块长度是测量面上中心点的量块长度L L。(1
7、1)量块的尺寸:量块的尺寸:量块按一定尺寸系列成套生产量块按一定尺寸系列成套生产,国家标准规定了国家标准规定了1717种种成套成套的量块系列。的量块系列。使用组合量块校对或测量时使用组合量块校对或测量时,为获得较高尺寸精度为获得较高尺寸精度,应以最应以最少的块数组成所需的尺寸。少的块数组成所需的尺寸。如:如:组成尺寸组成尺寸38.965mm38.965mm,使用,使用8383块一套的量块。块一套的量块。(2 2)量块的精度量块的精度GB6039-85GB6039-85将量块的将量块的制造精度制造精度从高到低分为从高到低分为0000、0 0、1 1、2 2、3 3和和标准级标准级K K共共6 6
8、个个级别。级别。“级级”是按量块的中心长度的是按量块的中心长度的极极限偏差限偏差()、长度变动量允许值、长度变动量允许值(量块长度的最大值与量块长度的最大值与最小值之差最小值之差)、量块测量面的平面度、粗糙度、量块测量面的平面度、粗糙度及及量块的量块的研合性研合性等质量指标划分的等质量指标划分的。量块按量块按检定精度检定精度由高到低分为由高到低分为16共共六等六等。“等等”是根是根据量块的中心长度的据量块的中心长度的测量极限误差、平面平行性允许偏差测量极限误差、平面平行性允许偏差和研合性和研合性等指标划分的。等指标划分的。各等量块的各等量块的测量总不确定度测量总不确定度和和长度变动量允许值长度
9、变动量允许值见表见表(3 3)量块的使用和检验量块的使用和检验量块精度分量块精度分级级又分又分等等,其目的是,其目的是借助高精度的测量方法,借助高精度的测量方法,来弥补制造精度的不足。来弥补制造精度的不足。按按“级级”使用时使用时,以量块的以量块的标称长度标称长度为工作尺寸为工作尺寸,即不计量即不计量块的制造误差和磨损误差块的制造误差和磨损误差,但它们将被引入到测量结果中但它们将被引入到测量结果中,使测量精度受到影响使测量精度受到影响,但因但因不需加修正值,因此使用方便不需加修正值,因此使用方便。按按“等等”使用时使用时,是用量块经检验后所给定的是用量块经检验后所给定的实际中心长实际中心长度尺
10、寸度尺寸作为工作尺寸。作为工作尺寸。但在检定量块时但在检定量块时,不可避免地存在不可避免地存在一定的测量方法误差一定的测量方法误差,它将作为测量误差而被引入到测量它将作为测量误差而被引入到测量结果中。结果中。因此因此,在在高精度的科学研究、测量工作中高精度的科学研究、测量工作中应按应按等等使用,而使用,而在在一般测量时一般测量时可按可按级级使用,以简化计算使用,以简化计算.2.1.32.1.3 计量器具和测量方法计量器具和测量方法1.1.计量器具计量器具(1)计量器具的分类)计量器具的分类:测量仪器测量仪器和和测量工具测量工具.按按原理、结构特点及用途又分为:原理、结构特点及用途又分为:1)1
11、)基准量具基准量具:校对或调整计量器具校对或调整计量器具,或作为标准尺寸进行相或作为标准尺寸进行相对测量的量具对测量的量具,如量块。如量块。2)2)通用计量器具通用计量器具:将被测量转换成可直接观测的指示值或将被测量转换成可直接观测的指示值或等效信息的测量工具。等效信息的测量工具。游标类量具游标类量具:游标卡尺、游标高度尺等。游标卡尺、游标高度尺等。螺旋类量具螺旋类量具:千分尺、公法线千分尺等。千分尺、公法线千分尺等。机械式量仪机械式量仪:百分表、齿轮杠杆比较仪、扭簧比较仪等。百分表、齿轮杠杆比较仪、扭簧比较仪等。光学量仪光学量仪:光学测角仪、光栅测长仪、激光干涉仪等。光学测角仪、光栅测长仪、
12、激光干涉仪等。电动量仪电动量仪:电感比较仪、电动轮廓仪、容栅测位仪。电感比较仪、电动轮廓仪、容栅测位仪。气动量仪气动量仪:水柱式气动量仪、浮标式气动量仪。水柱式气动量仪、浮标式气动量仪。微机化量仪微机化量仪:微机控制微机控制的数显万能测长仪和三坐标测量机的数显万能测长仪和三坐标测量机立式测长仪工作原理立式测长仪工作原理工作台工作台1 1上放置被测件上放置被测件2 2,通过测量,通过测量轴体轴体4 4上的可换测量头上的可换测量头3 3与被测件接与被测件接触测量。测量轴体触测量。测量轴体4 4是一个高精度圆是一个高精度圆柱体,在精密滚动轴承支持下,通柱体,在精密滚动轴承支持下,通过钢带过钢带8 8
13、,滑轮,滑轮9 9,平衡锤,平衡锤1212和阻尼和阻尼油缸油缸1313完成平稳的轴向升降运动。完成平稳的轴向升降运动。配重配重7 7用来调整测量力。用来调整测量力。测量轴体的轴线上固定有基准测量轴体的轴线上固定有基准标尺标尺(玻璃刻尺玻璃刻尺)5)5,其上有,其上有l01l01条刻条刻线,刻度间隔为线,刻度间隔为1mm1mm。由光源。由光源1111发出发出的光,经透镜的光,经透镜1010,再透过基准玻璃,再透过基准玻璃刻尺,将毫米刻线影象投射入螺旋刻尺,将毫米刻线影象投射入螺旋读数显微镜读数显微镜6 6,进行读数。,进行读数。立式光学计立式光学计黑白透射光栅黑白透射光栅游标卡尺游标卡尺电子卡尺
14、电子卡尺外径千分尺外径千分尺卧式测长仪(万能测长仪)卧式测长仪(万能测长仪)3)极限量规类:)极限量规类:4)检验夹具:)检验夹具:专用的检验工具专用的检验工具,它在它在和相应的计量器具和相应的计量器具配套使用配套使用时时,可方便地检验出被测件的各项参数。可方便地检验出被测件的各项参数。如:检验滚动轴承用的各种检验夹具如:检验滚动轴承用的各种检验夹具,可同时测出轴承套可同时测出轴承套圈的尺寸及径向或端面跳动等。圈的尺寸及径向或端面跳动等。一种没有刻度的专用一种没有刻度的专用检验工具,如塞规、检验工具,如塞规、卡规、螺纹量规、功卡规、螺纹量规、功能量规。能量规。(2)(2)计量器具的度量指标:计
15、量器具的度量指标:表征器具性能和功用的指标表征器具性能和功用的指标,也也是选择和使用计量器具的依据。是选择和使用计量器具的依据。分度值分度值(i):(i):计量器具刻尺或度盘上相邻两刻线所代表的计量器具刻尺或度盘上相邻两刻线所代表的量值之差量值之差(最小刻度最小刻度)。刻度间距刻度间距(a):(a):量仪刻度尺或度盘上两相邻刻线的中心距量仪刻度尺或度盘上两相邻刻线的中心距离离,通常通常a a取取1 11.25mm1.25mm.示值范围示值范围(b):(b):计量器具所指示或显示的最低值到最高值计量器具所指示或显示的最低值到最高值的范围的范围.测量范围测量范围(B):(B):在允许误差限内在允许
16、误差限内,计量器具所能测量零件计量器具所能测量零件的最低值到最高值的范围的最低值到最高值的范围.灵敏度灵敏度(K):(K):计量器具对被测量变化的反应能力计量器具对被测量变化的反应能力.K=L(K=L(被观测变量的增量被观测变量的增量)/x()/x(被测量的增量被测量的增量)灵敏限灵敏限(阀阀):):能引起计量器具示值可觉察变化的被侧量能引起计量器具示值可觉察变化的被侧量的最小变化值的最小变化值.测量力测量力:测量过程中测量过程中,计量器具与被测表面之间的接触计量器具与被测表面之间的接触力力.示值误差示值误差:计量器具示值与被测量真值之间的差值计量器具示值与被测量真值之间的差值.示值变动性示值
17、变动性:在测量条件不变的情况下在测量条件不变的情况下,对同一被测量对同一被测量进行多次重复测量时进行多次重复测量时,其读数的最大变动量其读数的最大变动量.回程误差回程误差:在相同测量条件下在相同测量条件下,对同一被测量进行往返对同一被测量进行往返两个方向测量时两个方向测量时,量仪的示值变化量仪的示值变化.不确定度不确定度:在规定条件下测量时在规定条件下测量时,由于测量误差的存在由于测量误差的存在,对测量值不能确定的程度对测量值不能确定的程度.2.2.测量方法及其分类测量方法及其分类(1)(1)按测得示值方式不同分为按测得示值方式不同分为:绝对测量绝对测量:在计量器具的读数装置上可表示出被测量的
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