第二章長度尺寸測量§2－1長度基準和米定義“米”作為長度計量單位起源于1790年。一、米定義的內(nèi)容我國和國際的長度單位是米。在1983年第十七屆國際計量大會上正式通過米的新定義如下：“米是光在真空中1／299792458秒的時間內(nèi)所經(jīng)過的距離。”§2－1長度基準和米定義把國家基準所復現(xiàn)的長度單位量值通過不同精度等級的量塊傳遞到工作用長度計量器具的全部過程稱為量塊的量值傳遞。§2－1長度基準和米定義二、長度量值傳遞

目前，在實際工作中常使用下述兩種實物基準：量塊和線紋尺。首先由穩(wěn)定激光的基準波長傳遞到基準線紋尺和一等量塊，然后再由它們逐次傳遞到工件，以確保量值準確一致。§2－1長度基準和米定義一、量塊的基本概念§2－2量塊的檢定1、概述量塊是一種用兩端平行平面之間的距離來表示長度量值的長方形六面體單值量具。（端度器、塊規(guī)）§2－2量塊的檢定§2－2量塊的檢定量塊按檢定精度分為1、2、3、4、5、6等，其中1等精度最高。量塊的精度分“級”又分“等”量塊按制造精度分為0、1、2、3、4級，其中0級精度最高，量塊“等”和“級”之間的關系是：對研合性及平面平行性偏差規(guī)定為：1、2等于0級，3、4等于1、2級，5、6等于3、4級分別相同。§2－2量塊的檢定2、量塊的基本性質（1）研合性（2）穩(wěn)定性（3）耐磨性（4）線膨脹系數(shù)研合厚度的散發(fā)值約為

三塊：四塊：在溫度范圍內(nèi)，鋼質量塊的線膨脹系數(shù)為§2－2量塊的檢定2、量塊的名詞術語（1）量塊的中心長度與任意長度（2）量塊的平面平行性偏差（3）量塊測量面的平面度（4）量塊測量面的研合性（5）量塊的名義尺寸（6）量塊的實測尺寸（7）量塊的測量誤差合測量的極限誤差（8）量塊的尺寸偏差合允許偏差§2－2量塊的檢定二、量塊的檢定1、量塊的測量面平面度的檢定§2－2量塊的檢定用平晶以技術光波干涉法檢定干涉條紋的彎曲度所用光源的波長相鄰兩條紋的間隔§2－2量塊的檢定平面度較大時平面度測量成圈條紋的間距數(shù)§2－2量塊的檢定2、量塊中心長度和平面平行性的檢定（1）絕對測量法用光的波長作標準直接與量塊比較，求出量塊中心長度的方法。實現(xiàn)絕對測量法的儀器有柯氏干涉儀和激光干涉儀。（2）相對測量法將被測量塊與精度等級比它高一等的標準量塊，在規(guī)定測量精度的儀器上進行比較，求出被測量塊的方法。多用立式干涉儀§2－2量塊的檢定（1）絕對測量法§2－2量塊的檢定§2－2量塊的檢定（2）相對測量法§2－2量塊的檢定§2－2量塊的檢定用3等量塊作為標準，檢定4等量塊。§2－3線紋尺的檢定一、線紋尺概述線紋尺是一種具有等分刻度的多值量具，是以任意兩條刻線間的垂直距離作為長度的高精度基準器和標準器。線紋尺的主要用途（1）作為長度量值傳遞系統(tǒng)中與量塊并行的另一實物基準和標準（2）將各種不同精度等級的線紋尺裝在測量儀器和精密機床上，作為精密測長標準之用§2－3線紋尺的檢定1、線紋尺的基本技術要求外形設計上需要考慮剛性好，自重小，安裝調(diào)整方便。對線紋尺的材料要求穩(wěn)定性好，目前用的金屬線紋尺是用鐵鎳合金（58％鎳，42％鐵）制造。§2－3線紋尺的檢定2、線紋尺的種類按計量學功能及材料分類①基準線紋尺②標準線紋尺（1）基準線紋尺：也稱工作基準尺，由國家的長度基準直接來檢定。（2）標準金屬線紋尺（3）標準玻璃線紋尺：外形多為矩形§2－3線紋尺的檢定2、線紋尺的檢定線紋尺的檢定方法（1）絕對檢定法（2）相對檢定法（3）組合檢定法使被測線紋尺長度直接與光波波長進行比較，用光波波長來確定兩刻線間距離的檢定方法。選擇一支精度等級比被檢線紋尺高一等的標準線紋尺，在線紋比長儀上將兩支線紋尺的刻線間距相比較，借助光學顯微鏡或靜態(tài)光電顯微鏡，讀出兩者刻線間距差值的方法。§2－3線紋尺的檢定（1）絕對檢定法§2－3線紋尺的檢定光電光波比長儀用于檢定1m以下高精度的基準線紋尺和一等標準線紋尺的線紋尺。檢定時的標準狀態(tài)大氣壓為760mm汞高，濕度為50％－60％，溫度為20攝氏度。儀器精度為。測量線紋尺的精度為。§2－3線紋尺的檢定（2）相對檢定法相對法主要用于二等以下線紋尺的檢定。§2－4軸類零件的測量一、用通用量儀測量1、對于一般精度的軸徑常用通用量具2、對較高精度的軸徑，用測長儀等絕對法3、對于高精度的軸徑，常用各種光學計量儀器，機械式測微儀，電動測微儀等進行比較測量。§2－4軸類零件的測量二、用工具顯微鏡測量軸徑1、影像法§2－4軸類零件的測量2、測量刀法§2－4軸類零件的測量斜射照明干涉法3、干涉測量法§2－4軸類零件的測量三、軸徑測量中的誤差對于不同公差等級的軸徑應選用不同的量儀，通常以零件公差的作為測量誤差。量儀的極限測量誤差§2－4軸類零件的測量1、接觸式測量可分為點接觸、線接觸、面接觸三種。點接觸又有一點、兩點、三點接觸等。（1）一點接觸測量（2）兩點接觸測量用卡尺、千分尺、各種指示量儀等測量軸徑都是二點接觸。§2－4軸類零件的測量圖2－9a§2－4軸類零件的測量圖2－9b圖2－10§2－4軸類零件的測量（3）三點接觸測量圖2－11§2－4軸類零件的測量2、非接觸式測量圖2－12被測直徑mm光圈直徑§2－5孔類零件的測量一、接觸法測量孔徑1、用光學靈敏杠桿測量孔徑§2－5孔類零件的測量2、用孔徑測量儀測量孔徑§2－5孔類零件的測量二、非接觸法測量孔徑1、影像法測量孔徑§2－5孔類零件的測量2、電眼法測量孔徑§2－5孔類零件的測量實驗一在工具顯微鏡上用靈敏杠桿測量孔徑一、實驗目的1、了解工具顯微鏡的構造、原理及使用。2、掌握用光學靈敏杠桿測量孔徑的方法。二、儀器使用說明和測量原理三、實驗步驟四、思考題在工具顯微鏡上還可用哪些方法測量孔徑？§2－5孔類零件的測量實驗二在萬能測長儀上用電眼法測量孔徑一、實驗目的1、了解測長儀的基本結構和使用方法。2、熟悉在萬能測長儀上用電眼法測量孔徑的方法。二、儀器簡介和測量原理三、實驗步驟四、思考題測量孔徑時如何保證測量的是孔的直徑，而不是孔的某一弦長？§2－5孔類零件的測量§2－6大尺寸的測量一、概述大尺寸一般指超過500mm以上尺寸。測量的對象有以下幾類（1）大型零部件的外徑、內(nèi)徑和長度。（2）可沿導軌作位移測量的尺寸（3）大型部件安裝位置和大型結構三維形狀空間尺寸§2－6大尺寸的測量二、大尺寸的直接測量法1、用通用量具測量（1）常用的大型通用量具a、游標卡尺b、千分尺c、高度規(guī)d、內(nèi)徑千分尺e、內(nèi)徑千分表（2）大型量具的校準§2－6大尺寸的測量（3）測量誤差分析①受力變形引起的誤差自重和測量力將引起量具的變形。§2－6大尺寸的測量②溫度誤差一般計量室常將被測件放在鑄鐵平板上，當工件長度小于1m時，其等溫時間為1.5h，小于3m時為3h；大于3m時為4h以上。§2－6大尺寸的測量2、用測長機測量測長儀和測長機結構中帶有長度標尺，通常是線紋尺，也可以是光柵尺。測量時，用此尺作為標準尺與被測長度做比較，通過顯微鏡讀數(shù)以得到測量結果。

量程較短的稱為測長儀。根據(jù)測量座在儀器中的布置分立式測長儀和臥式萬能測長儀（簡稱萬能測長儀）兩種。立式測長儀用于測量外尺寸；臥式測長儀除能測量外尺寸外，主要用于測量內(nèi)尺寸。

量程在500mm以上的儀器體形較大，稱為測長機。測長機常用于絕對測量。§2－6大尺寸的測量測長機是一種測量大尺寸的光學精密儀器。常用于對大尺寸量塊、外徑千分尺校對桿、內(nèi)徑千分尺，以及大型工件等精密尺寸的測量．測長機的測長范圍有1，2，3，6，12m等多種．它們的測量原理和方法大體相同。在測長機上可進行相對測量和絕對測量。①儀器工作原理臥式測長儀又稱為萬能測長儀。萬能測長儀是把測量座作臥式布置，測量軸線成水平方向的測長儀器。萬能測長儀除了對外尺寸進行直接和比較測量之外，還可配合儀器的內(nèi)測附件測量內(nèi)尺寸。§2－6大尺寸的測量§2－6大尺寸的測量§2－6大尺寸的測量3、激光干涉測量法①用單頻激光干涉儀測量大尺寸§2－6大尺寸的測量②雙頻激光干涉測長法多普勒效應實驗證明，當光波接收裝置相對光源作相對運動時，單位時間內(nèi)接收裝置所接受到的光波數(shù)（即頻率f），將與光源實際發(fā)出的光波數(shù)量（頻率f0）有所不同。這種現(xiàn)象稱為光的多普勒效應。§2－6大尺寸的測量§2－6大尺寸的測量三、大尺寸的間接測量法1、輔助基面法2、弦高法3、圍繞法4、用長桿規(guī)測量大孔直徑5、用兩桿三點法測量大尺寸6、對滾法7、經(jīng)緯儀法§2－7微小尺寸的測量一、用激光衍射法測量金屬絲直徑一、用激光衍射法測量金屬細絲直徑

一般的鋼絲直徑常用電感測微儀以接觸法進行測量，這種方法受測量力的影響很大，即使在測量力較小的情況下，其相對測量誤差也是較大的，而且容易引起細絲的彎曲變形。此外，如測力過小，也由于測量不穩(wěn)定而無法保證測量精度。近年來由于激光技術的發(fā)展，為測量細絲直徑提供了新的測量原理和方法。

夫瑯和費衍射原理當光源和衍射場(即屏幕P)都距衍射物(小孔、狹縫等)無限遠時的衍射稱為夫瑯和費衍射(或平行光衍射)，實際上只要光源、屏幕離衍射物有足夠大的距離部可認為是夫瑯和費衍射。§2－7微小尺寸的測量式中K＝1，2…正整數(shù)。正負號表示亮暗條紋對稱地分布在中央亮條紋的兩側，＝0給出了中央亮條紋P0的中心位置。由圖可見，隨著衍射角的增加，亮條紋的光強將迅速降低，暗點位置是等距分布的。如采用激光作為光源，由于能量高度集中，條紋可以更加清晰，衍射級次也更高(即能見到的衍射條紋致目多)。衍射條紋的光強分布圖§2－7微小尺寸的測量如圖所示，設被測細絲為d，相