第五章 测量技术基础

1. 第五章 测量技术基础

2. 基本概念 一 常用测量方法和测量器具 二 测量误差及数据处理 三 光滑工件尺寸的检测 四 内容提要

3. 基本概念 一 测量和要素 概念：“测量”是以确定量值为目的的全部操作。 实质： 将被测量与标准的单位量进行比较，确定其比值的过程。 若被测量为L，计量单位为E，确定的比值为q，则测量可表示为： L = q • E

4. 四要素： 一个完整的测量过程应包含被测对象、计量单位、测量方法和测量精度四个要素。 一 基本概念 1.被测对象 主要指几何量。包括：长度、角度、 表面粗糙度状和 位置误差及螺纹、齿轮的几何参数等。 2.计量单位 长度计量单位：米(m) 毫米(mm) 微米(μm )纳米(nm ) 角度计量单位：弧度(rad)、度、分、秒；

5. 3.测量方法 一 基本概念 测量原理 测量器具（计量器具） 3者总和 测量条件（环境和操作者） 4.测量精度 指测量结果和被测几何量的真值的一致程度； 结 论 测量结果越接近真值，测量精度越高。

6. 计量单位和长度基准 一 基本概念 我国法定计量单位中，长度的基本单位 名称“米”其单位符号为“m”。 1983年第17届国际计量大会通过的米的定义， 规定： “米”是光在真空中在1/299792458s的时 间间隔内行进路程的长度。

7. 量值的传递 一 基本概念

8. 量块 （1）定义：无刻度、截面为矩形的平面平行端面量具； 一 基本概念 （2）材料：特殊合金钢； （3）形状：正六面体； （4）尺寸：标称尺寸； （5）精度等级： 按制造精度分为6级：00、0、K、1、2、3级； 按检定精度分为6等：1、2、3、4、5、6等； 使用时，“等”比“级”的测量精度要高。

9. （6）量块的组合应用 我国成套生产的量块共有17种套别，每套的块数分别为91 、83、46、12、10、8、6、5等。 下表所列为83块组和46块组一套的量块的尺寸系列。 一 基本概念

10. 消尾法：从所需组合尺寸的最后一位非0尾数开始，每选择 一块量块至少去掉一位尾数。 一 基本概念 注意：为了减少量块组合的累计误差，组合时量块不超过4块。 例：从83块一套的量块中选取尺寸为36.745mm的量块组； 36.745 ………… 所需尺寸 － 1.005 ………… 第一块量块尺寸 35.740 － 1.240 ………… 第二块量块尺寸 34.500 － 4.500 ………… 第三块量块尺寸 30.000 ………… 第四块量块尺寸 结论： 36.745 = 1.005 + 1.24 + 4.5 + 30

11. 常用测量方法和测量器具 二 常用测量方法（狭义） 1.按被测量值是否直接从测量器具获得分： （1）直接测量 直接从测量器具上获得被测几何量的整 个量值。 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。 （2）间接测量 通过测量与被测几何量有函数关系的其他 量，再经过计算得到该被测几何量值。

12. 二 常用测量方法及器具 2.按示值是否是被测几何量的整个量值分： （1）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。 例如：用游标卡尺测量零件轴径值。 （2）相对测量（比较测量） 从计量器具上仅读出被测量对已知标准量的偏差值 ， 而被测几何量的量值等于该偏差值与标准量值的代数和。 例如：用内径百分表测孔径。

13. 二 常用测量方法及器具 3.按测量时计量器具的侧头与被测件表面是否接触分： （1）接触测量 测量器具的测头与被测表面相接触的测量。 例如：用游标卡尺测量零件轴径值。 （2）非接触测量 测量器具的测头不与被测表面相接触 的测量。 例如：用光切显微镜测量表面粗糙度。

14. 二 常用测量方法及器具 4.按测量在加工过程中所起的作用分： （1）主动测量（在线测量） 在加工过程中进行的测量。 作用：控制加工质量，防止废品的产生 （2）被动测量（离线测量） 加工完后进行的测量。 作用：发现并剔除废品

15. 二 常用测量方法及器具 5.按零件上同时被测参数的多少分类 ： （1）单项测量 分别对不同参数进行单独测量。 例如：用工具显微镜测量螺纹的螺距、大径、中径、牙 型半角等。 （2）综合测量 同时对零件上几个相关的不同参数进行综合 测量。 例如：用螺纹量规检验螺纹的作用中径。 综合测量测量效率高，在大批量生产中应用广泛。

16. 二 常用测量方法及器具 6.按被测工件在测量时所处状态分类 ： （1）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：用外径千分尺测量轴径。 （2）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。 例如：用电动轮廓仪测量表面粗糙度等。

17. 二 常用测量方法及器具 7.按测量中测量因素是否变化分类 ： （1）等精度测量 在测量过程中，决定测量精度的 全部因素或条件不变。 （2）不等精度测量 在测量过程中，决定测量精度的 全部因素或条件可能完全改变或 部分改变。

18. 二 常用测量方法及器具 常用测量器具 1.计量器具的分类 （1）量具：指以固定形式复现量值的计量器具。 单值量具 类别 多值量具 （2）量规：指无刻度的计量器具，用来检验零件加工的实际尺寸和 形位误差综合效果是否在规定的范围内。 （3）量仪：指将被测几何量转换成可直接观测的指示值或等效信息的 计量器具。 （4）测量装置：指为确定被测几何量量值所必需的辅助装置。

19. 二 常用测量方法及器具 2.测量器具的基本度量指标 （1）分度值（刻度值） 测量器具的标尺上，相邻两刻线所代表的量值。 例如：一外径千分尺的微分筒上相邻两刻线所代表的量值 为0.01mm，则该测量器具的分度值为0.01mm。 分度值越小，计量器具的测量精度越高 （2）刻度间距 测量器具标尺或刻度盘上两 （分度间距） 相邻刻线之间的实际距离。 为便于读数，一般做成刻线间距为0.75～2.5mm的等距离刻线

20. 二 常用测量方法及器具 （3）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。 例如：机械式比较仪的示值范围为-0.1～+0.1mm。 （4）测量范围 测量器具所能测量的被测量值的最小值到最大值的范围。 例如：外径千分尺的测量范围有0～25mm、25～50mm等， 机械式比较仪的测量范围为0～180mm。

21. 二 常用测量方法及器具

22. 二 常用测量方法及器具 （5）灵敏度 计量器具反映被测几何量微小变化的能力。 如果被测参数的变化量为ΔL，引起测量器具示值变化量为Δx， 则灵敏度S=Δx/ΔL。 当分子分母为同一类量时，灵敏度又称放大比K。 （6）示值误差 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 （7）不确定度 指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。 不确定度大，则测量精度低

23. 测量误差及数据处理 三 测量误差种类和产生的原因 1.概念 测量误差是指实际测得值与被测量真值的偏移量。 用绝对误差和相对误差表示。 (１)绝对误差δ 　 绝对误差是指被测量的测得值ｘ与其真值ｘ。之差； 即： δ ＝ｘ－ｘ。 由于测得值ｘ可能大于或小于真值ｘ。，因此测量误差可能是正值也可能是负值。

24. 三 测量误差及数据处理 (２)相对误差ε 指绝对误差δ的绝对值与被测量真值ｘ。之比。 故相对误差ε比绝对误差δ更精确。 2.测量误差的来源 （1）计量器具的误差 （2）标准件的误差 （3）测量方法的误差 （4）测量环境的误差 （5）人员的误差

25. 三 测量误差及数据处理 3.测量误差的分类和特性 (１)系统误差 指在相同条件下多次重复测量同一量时，误差的大小与符号保持 不变或按一定规律变化的误差。 前者称为定值系统误差，后者称为变值系统误差。 （2）随机误差 指在相同条件，多次测量同一量值时，其误差的大小和符号以不可 预见的方式变化的误差。 （3）粗大误差 指明显超出规定条件下预计的误差。

26. 三 测量误差及数据处理 4.测量精度的几个概念 （1）精密度 指在一定测量条件下连续多次测量所得的测得值之间相互接近的程度。 反映：测量结果中随机误差的影响程度 随机误差小，则精密度高

27. 三 测量误差及数据处理 （2）正确度 反映系统误差的影响程度 系统误差小，正确度高。 （3）准确度 反映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。

28. 各类测量误差的处理 三 测量误差及数据处理 1.随机误差的处理（自学） 2.系统误差的处理： 处理方法： （1）测量前将计量仪器进行调零； （2）加修正值； 3.粗大误差的处理： 处理方法：直接剔除不用。

29. 光滑工件尺寸的检测 四 国家标准《极限与配合》中测量与检验部分规定了两种 检测方法的国家标准： 《光滑工件尺寸的检验》（GB/T 3177－1997） 《光滑极限量规》（GB/T 1957－1981）

30. 轴最小极限尺寸 孔最大极限尺寸 孔公差 轴公差 通 止 止 通 孔最小极限尺寸 轴最大极限尺寸 四 光滑工件尺寸的检测 光滑极限量规 孔用塞规 轴用卡规或环规

31. 四 光滑工件尺寸的检测 按用途可分为三类： （1）工作量规 指工人在生产过程中用来检验工件的量规。 （2）验收量规 验收产品时所用的量规。 （3）校对量规 用以检验工作量规或验收量规的量规。

32. 四 光滑工件尺寸的检测 验收极限及测量器具的选择 1.误收和误废 （1）误收 将超差的不合格零件误判为合格品接受。 （2）误废 将不超差的合格品误判为不合格品报废。

33. 四 光滑工件尺寸的检测 (１)方式一：内缩的验收极限 2.验收极限 内缩的验收极限是规定最大实体尺寸和最小实体尺寸分别向工件公 差带内移动一个安全裕度。 验收极限与安全裕度

34. 四 光滑工件尺寸的检测 工件上验收极限＝最大极限尺寸－Ａ　 　　　工件下验收极限＝最小极限尺寸＋Ａ 　　　生产公差＝上验收极限－下验收极限 (２)方式二：不内缩的验收极限 不内缩验收极限等于规定的最大实体尺寸和最小实体尺寸， 即安全裕度Ａ=0。　

35. 确定验收极限的方式 验收极限 应用 内缩 方式 将工件的验收极限从工件的极限尺寸向工件的公差带内缩一个安全裕度A 上验收极限尺寸＝ 最大极限尺寸－A 下验收极限尺寸＝ 最小极限尺寸＋A 主要用于采用包容要求的尺寸和公差等级较高的尺寸 不内缩方式 安全裕度A＝0 上验收极限尺寸＝ 最大极限尺寸 下验收极限尺寸＝ 最小极限尺寸 主要用于非配合尺寸和一般公差尺寸 四 光滑工件尺寸的检测 （3）验收极限方式的选择

36. 四 光滑工件尺寸的检测 3.测量器具的选择 按照计量器具的测量不确定度允许值选择计量器具。 表5-6 安全裕度（A）与计量器具的测量不确定度允许值（u1）