第二章測量(cèliáng)技術基礎精度(jīnɡdù)測量的基本概念精品資料基本(jīběn)內容概述：檢測的意義、測量的基本要素、檢測的一般步驟計量單位與量值傳遞：長度單位及其基準、量塊、長度的量值傳遞測量器具與測量方法：測量器具的分類(fēnlèi)、測量器具的技術性能指標、測量方法分類(fēnlèi)測量誤差：測量誤差及表達式、誤差的分類(fēnlèi)、誤差的來源及減小其影響的措施、測量不確定度、測量數據的處理精品資料檢測(jiǎncè)的意義為了滿足機械產品的功能要求，在正確合理地完成了可靠性、使用壽命、運動精度等方面的設計以后，還須進行加工和裝配過程的制造工藝設計，即確定加工方法、加工設備、工藝參數、生產流程及檢測手段。其中，特別重要(zhòngyào)的環節就是質量保證措施中的精度檢測。“檢測”就是確定產品是否滿足設計要求的過程，即判斷產品合格性的過程。檢測的方法可以分為兩類：定性檢驗和定量測試。定性檢驗的方法只能得到被檢驗對象合格與否的結論，而不能得到其具體的量值。因其檢驗效率高、檢驗成本低而在大批量生產中得到廣泛應用。定量測試的方法是在對被檢驗對象進行測量后，得到其實際值并判斷其是否合格的方法。精品資料測量(cèliáng)的基本要素“測量”是以確定量值為目的的全部操作。測量過程實際上就是一個比較(bǐjiào)過程，也就是將被測量與標準的單位量進行比較(bǐjiào)，確定其比值的過程。若被測量為x，計量單位為E，確定的比值為q，則被測幾何量的量值可表示為：x=q?E一個完整的測量過程應包含被測對象、計量單位、測量方法（含測量器具）和測量精度等四個要素。精品資料被測對象(duìxiàng)被測對象在機械精度的檢測中主要是有關幾何精度方面的參數量，其基本對象是長度和角度。但是，長度量和角度量在各種機械零件上的表現形式卻是多種多樣的，表達被測對象性能的特征參數也可能是相當復雜的。因此，認真分析被測對象的特性，研究被測對象的含義是十分(shífēn)重要的。例如，表面粗糙度的各種評定參數，齒輪的各種誤差項目，尺寸公差與形位公差之間的獨立與相關關系等等。精品資料計量單位計量單位（簡稱單位）是以定量表示同種量的量值而約定采用的特定量。我國規定采用以國際單位制（SI）為基礎的“法定計量單位制”。它是由一組選定的基本單位和由定義公式與比例因數確定的導出單位所組成的。如“米”、“千克”、“秒”、“安”等為基本單位。機械工程中常用的長度單位有“毫米”、“微米”和“納米”，常用的角度單位是非國際單位制的單位“度”、“分”、“秒”和國際單位制的輔助單位“弧度”、“球面度”。在測量過程中，測量單位必須以物質形式(xíngshì)來體現，能體現計量單位和標準量的物質形式(xíngshì)有：光波波長、精密量塊、線紋尺、各種圓分度盤等。精品資料測量方法測量方法是根據一定的測量原理，在實施測量過程中對測量原理的運用及其實際操作。廣義地說，測量方法可以理解為測量原理、測量器具（計量器具）和測量條件（環境和操作者）的總和。在實施測量過程中，應該根據被測對象的特點（如材料硬度(yìngdù)、外形尺寸、生產批量、制造精度、測量目的等）和被測參數的定義來擬定測量方案、選擇測量器具和規定測量條件，合理地獲得可靠的測量結果。精品資料測量(cèliáng)精度測量結果與真值的一致程度。不考慮測量精度而得到的測量結果是沒有任何意義的。真值的定義為：當某量能被完善地確定并能排除所有測量上的缺陷時，通過測量所得到的量值。由于(yóuyú)測量會受到許多因素的影響，其過程總是不完善的，即任何測量都不可能沒有誤差。對于每一個測量值都應給出相應的測量誤差范圍，說明其可信度。精品資料檢測(jiǎncè)的一般步驟確定被檢測項目認真審閱被測件圖紙及有關的技術資料，了解被測件的用途，熟悉各項技術要求，明確需要檢測的項目。設計檢測方案根據檢測項目的性質、具體要求、結構特點、批量大小、檢測設備狀況、檢測環境及檢測人員的能力等多種因素，設計一個能滿足檢測精度要求，且具有低成本、高效率的檢測預案。選擇(xuǎnzé)檢測器具按照規范要求選擇(xuǎnzé)適當的檢測器具，設計、制作專用的檢測器具和輔助工具，并進行必要的誤差分析。精品資料檢測(jiǎncè)的一般步驟（續）檢測前準備清理檢測環境并檢查是否滿足檢測要求，清洗標準器、被測件及輔助工具，對檢測器具進行調整使之處于正常的工作狀態。采集數據安裝被測件，按照設計預案采集測量數據并規范地作好原始記錄。數據處理對檢測數據進行計算和處理，獲得檢測結果。填報檢測結果將檢測結果填寫在檢測報告單及有關的原始記錄中，并根據技術(jìshù)要求作出合格性的判定。精品資料長度單位(dānwèi)與計量基準在國際(guójì)單位制及我國法定計量單位中，長度的基本單位名稱是“米”，其單位符號為“m”。“米”的定義于18世紀末始于法國，當時規定“米等于經過巴黎的地球子午線的四千萬分之一”。19世紀“米”逐漸成為國際(guójì)通用的長度單位。1889年在法國巴黎召開了第一屆國際(guójì)計量大會，從國際(guójì)計量局訂制的30根米尺中，選出了作為統一國際(guójì)長度單位量值的一根米尺，把它稱之為“國際(guójì)米原器”。1983年第17屆國際(guójì)計量大會又更新了米的定義，規定：“米”是光在真空中在1/299792458s的時間間隔內行進路程的長度。精品資料量塊(liànɡkuài)使用波長(bōcháng)作為長度基準，雖然可以達到足夠的精確度，但因對復現的條件有很高的要求，不便在生產中直接用于尺寸的測量。因此，需要將基準的量值按照定義的規定，復現在實物計量標準器上。常見的實物計量標準器有量塊（塊規）和線紋尺。量塊用鉻錳鋼等特殊合金鋼或線膨脹系數小、性質穩定、耐磨以及不易變形的其它材料制成。其形狀有長方體和圓柱體兩種，常用的是長方體。精品資料量塊(liànɡkuài)的構成長方體的量塊有兩個平行的測量面，其余為非測量面。測量面極為光滑、平整，其表面粗糙度Ra值達0.012μm以上(yǐshàng)，兩測量面之間的距離即為量塊的工作長度（標稱長度）。標稱長度到5.5mm的量塊，其公稱值刻印在上測量面上；標稱長度大于5.5mm的量塊，其公稱長度值刻印在上測量面左側較寬的一個非測量面上。精品資料量塊(liànɡkuài)的用途作為長度尺寸標準的實物載體，將國家的長度基準按照一定的規范逐級傳遞到機械產品制造環節，實現量值統一。作為標準長度標定量儀，檢定量儀的示值誤差。相對測量時以量塊為標準，用測量器具比較量塊與被測尺寸的差值。也可直接用于精密(jīngmì)測量、精密(jīngmì)劃線和精密(jīngmì)機床的調整。精品資料量塊(liànɡkuài)的精度（級）量塊按制造精度分5級，即0、K、1、2、3級，其中00級精度最高，3級最低，K級為校準級，主要根據量塊長度極限偏差和量塊長度變動量的允許值來劃分的。量塊生產(shēngchǎn)企業大都按“級”向市場銷售量塊。用量塊長度極限偏差（中心長度與標稱長度允許的最大誤差）控制一批相同規格量塊的長度變動范圍；用量塊長度變動量（量塊最大長度與最小長度之差）控制每一個量塊兩測量面間各對應點的長度變動范圍。用戶則按量塊的標稱尺寸使用量塊。因此，按“級”使用量塊必然受到量塊長度制造偏差的影響，將把制造誤差帶入測量結果。精品資料量塊(liànɡkuài)的精度（等）制造高精度的量塊的工藝要求高、成本也高，而且即使制造成高精度量塊，在使用一段時間后，也會因磨損而引起尺寸減小，使其原有的精度級別降低。因此，經過維修或使用一段時間后的量塊，要定期送專業部門按照標準對其各項精度指標進行檢定，確定(quèdìng)符合哪一“等”，并在檢定證書中給出的標稱尺寸的修正值。標準規定了量塊按其檢定精度分為5等，即1、2、3、4、5等，其中1等精度最高，5等精度最低，“等”主要依據量塊中心長度測量的極限偏差（測量的不確定(quèdìng)度）和量塊長度變動量的允許值來劃分的。精品資料量塊(liànɡkuài)的“級”與“等”量塊的“級”和“等”是從成批制造和單個檢定兩種不同的角度出發，對其精度進行劃分的兩種形式。按“級”使用時，以標記在量塊上的標稱尺寸作為工作尺寸，該尺寸包含(bāohán)其制造誤差。按“等”使用時，必須以檢定后的實際尺寸作為工作尺寸，該尺寸不包含(bāohán)制造誤差，但包含(bāohán)了檢定時的測量誤差。就同一量塊而言，檢定時的測量誤差要比制造誤差小得多。所以，量塊按“等”使用時其精度比按“級”使用要高，且能在保持量塊原有使用精度的基礎上延長其使用壽命。精品資料量塊(liànɡkuài)的選用量塊是定尺寸量具，一個量塊只有一個尺寸。為了滿足一定范圍的不同要求，量塊可以利用其測量面的高精度所具有粘合性，將多個量塊研合在一起，組合使用(shǐyòng)。根據標準GB6093—85規定，我國成套生產的量塊共有17種套別，每套的塊數分別為91、83、46、12、10、8、6、5、等。表3-4所列為83塊組和91塊組一套的量塊的尺寸系列。粘合性：測量層表面有一層極薄的油膜，在切向推合力的作用下，由于分子間吸引力，使兩量塊研合在一起的特性。精品資料量塊(liànɡkuài)的組合為了減少(jiǎnshǎo)量塊的組合誤差，應盡量減少(jiǎnshǎo)量塊的組合塊數，一般不超過4塊。選用量塊時，應從所需組合尺寸的最后一位數開始，每選一塊至少應減去所需尺寸的一位尾數。例如，從83塊一套的量塊中選取尺寸為36.745mm的量塊組，選取方法為：36.745…………所需尺寸－1.005…………第一塊量塊尺寸－1.24…………第二塊量塊尺寸－4.5…………第三塊量塊尺寸30.0…………第四塊量塊尺寸35.7434.5精品資料量塊使用的注意(zhùyì)事情項量塊必須在使用有效期內，否則應及時送專業部門檢定。使用環境良好，防止各種腐蝕性物質及灰塵對測量面的損傷，影響其粘合(zhānhé)性。分清量塊的“級”與“等”，注意使用規則。所選量塊應用航空汽油清洗、潔凈軟布擦干，待量塊溫度與環境溫度相同后方可使用。輕拿、輕放量塊，杜絕磕碰、跌落等情況的發生。不得用手直接接觸量塊，以免造成汗液對量塊的腐蝕及手溫對測量精確度的影響。使用完畢，應用航空汽油清洗所用量塊，并擦干后涂上防銹脂存于干燥處。精品資料長度(chángdù)的量值傳遞量值傳遞是“將國家計量基準所復現的計量值，通過檢定（或其它方法）傳遞給下一等級的計量標準（器），并依次逐級傳遞到工作計量器具上，以保證被測對象的量值準確一致的方式”。我國長度量值傳遞系統如圖所示，從最高基準譜線向下傳遞，有兩個平等(píngděng)的系統，即端面量具（量塊）和刻線量具（線紋尺）系統。其中尤以量塊傳遞系統應用最廣。精品資料量值的傳遞(chuándì)量值系統的建立和執行，保證了國家計量行政機關自上而下的對量值進行合理的統一控制(kòngzhì)。企業要確保產品質量，增強市場競爭力，必須主動采取措施，保證量值的可靠。因此，在GB/T9000“質量管理和質量保證”系列標準中，對企業的測量設備（器具）提出了“溯源性”的要求，即測量結果必須具有能與國家計量基準或國際計量基準相聯系的特性。所用計量器具要獲得這一特性，就必須經過具有較高準確度的計量標準的檢定，而該計量標準又需受到上一級計量標準的檢定，逐級往上溯源，直至國家計量基準或國際計量基準，實現企業的量值在國際范圍內的合理的統一。精品資料角度(jiǎodù)的量值傳遞角度基準與長度基準有本質的區別。角度的自然基準是客觀存在的，不需要建立(jiànlì)，因為一個整圓所對應的圓心角是定值（2πrad或360°）。因此，將整圓任意等分得到的角度的實際大小，可以通過各角度相互比較，利用圓周角的封閉性求出，實現對角度基準的復現。為了檢定和測量需要，仍然要建立(jiànlì)角度度量的基準。精品資料測量(cèliáng)器具的分類按計量器具的結構特點可分為以下幾類：量具是一種具有固定形態、用以復現或提供一個或多個已知量值的器具。單值量具只能體現一個單一量值的量具。可來校對和調整其它測量器具或作為標準(biāozhǔn)量與被測量直接進行比較。如量塊、角度量塊等。多值量具可體現一組同類量值的量具。同樣能校對和調整其它測量器具或作為標準(biāozhǔn)量與被測量直接進行比較，如線紋尺、90°角尺等。計量器具和測量方法精品資料測量(cèliáng)器具的分類（續）量規量規是沒有刻度的專用計量器具，用以檢驗零件要素實際尺寸和形位誤差的綜合結果。專門用來檢驗某種特定參數的量具。常見的有：檢驗光滑圓柱孔或軸的光滑極限量規，判斷內螺紋或外螺紋合格性的螺紋量規，判斷復雜形狀的表面輪廓合格性的檢驗樣板等等。計量儀器能將被測幾何量的量值轉換成可直接觀測的指示值或等效信息的計量器具。如游標卡尺(yóubiāokǎchǐ)、外徑千分尺、百分表光學分度頭、圓度儀、水柱式氣動量儀等。計量裝置為確定被測幾何量量值所必需的計量器具和輔助設備的總體。精品資料測量(cèliáng)器具的技術性能指標量具的標稱值標注在量具上用以標明其特性或指導其使用的量值。如標在量塊上的尺寸，標在刻線尺上的尺寸，標在角度(jiǎodù)量塊上的角度(jiǎodù)等。刻線間距測量器具標尺或刻度盤上兩相鄰刻線中心間的距離。為便于讀數，一般做成刻線間距為0.75～2.5mm的等距離刻線。分度值測量器具的標尺上，相鄰兩刻線間所代表的量值。如一外徑千分尺的微分筒上相鄰兩刻線所代表的量值之差為0.01mm，則該測量器具的分度值為0.01mm。分度值是一種測量器具所能直接讀出的最小單位量值，它反映了讀數精度的高低，從一個側面說明了該測量器具的測量精度高低。精品資料測量(cèliáng)器具的技術性能指標（續）示值由測量器具所指示的被測量值。示值范圍由測量器具所顯示或指示的最低值到最高值的范圍。如機械式比較儀的示值范圍為-0.1～+0.1mm（或±0.1mm），如圖所示。測量范圍在允許不確定(quèdìng)度內，測量器具所能測量的被測量值的下限值至上限值的范圍。例如，外徑千分尺的測量范圍有0～25mm、25～50mm等，機械式比較儀的測量范圍為0～180mm，如圖所示。測量力在接觸式測量過程中，測量器具測頭與被測量面間的接觸壓力。測量力太大會引起彈性變形，測量力太小會影響接觸的穩定性。精品資料測量器具(qìjù)的技術性能指標（續）靈敏度計量器具反映被測幾何量微小變化的能力。如果被測參數的變化量為ΔL，引起測量器具示值變化量為Δx，則靈敏度S=Δx/ΔL。當分子分母(fēnmǔ)為同一類量時，靈敏度又稱放大比K。靈敏閾引起測量器具示值可覺察變化的被測量值的最小變化量。反映量儀對被測量值微小變動的不敏感程度。測量重復性在相同的測量條件下，對同一被測幾何量進行多次測量時，各測量結果之間的一致性。反映的是測量儀器的工作穩定性。精品資料測量器具(qìjù)的技術性能指標（續）示值誤差測量儀器的示值與被測幾何量的真值之差。示值誤差是測量儀器本身各種(ɡèzhǒnɡ)誤差的綜合反映。因此，儀器示值范圍內的不同工作點，示值誤差是不相同的。一般可用適當精度的量塊或其它計量標準器，來檢定測量器具的示值誤差。回程誤差在相同條件下，被測量值不變，測量器具行程方向不同時，兩示值之差的絕對值。它是由測量器具中測量系統的間隙、變形和磨擦等原因引起的。精品資料測量方法分類(fēnlèi)1.按所測得的量（參數）是否為欲測之量分類⑴直接測量從測量器具的讀數裝置上得到欲測之量的數值或對標準值的偏差。例如用游標卡尺(yóubiāokǎchǐ)、外徑千分尺測量外圓直徑，用比較儀測量長度尺寸等。⑵間接測量先測出與欲測之量有一定函數關系的相關量，然后按相應的函數關系式，求得欲測之量的測量結果。精品資料相對(xiāngduì)法測量舉例例如(lìrú)用“弦高法”測量大尺寸圓柱體的直徑，由弦長S與弦高H的測量結果，可求得直徑D的實際值，如圖所示。由圖可得對上式微分后，得到測量結果的測量誤差為式中dS——弦長S的測量誤差dH——弦高H的測量誤差。精品資料測量方法分類(fēnlèi)（續）2.按測量結果是否為被測幾何量分類⑴絕對測量從測量器具上直接得到被測參數的整個量值的測量。例如用游標卡尺測量零件軸徑值。⑵相對測量將被測量和與其量值只有微小(wēixiǎo)差別的同一種已知量（一般為測量標準量）相比較，得到被測量與已知量的相對偏差。例如比較儀用量塊調零后，測量軸的直徑，比較儀的示值就是量塊與軸徑的量值之差。精品資料測量方法分類(fēnlèi)（續）3.按被測件表面與測量器具測頭是否有機械接觸分類⑴接觸測量測量器具的測頭與零件被測表面接觸后有機械作用力的測量。如用外徑千分尺、游標卡尺測量零件等。為了保證接觸的可靠性，測量力是必要的，但它可能使測量器具及被測件發生變形而產生測量誤差，還可能造成(zàochénɡ)對零件被測表面質量的損壞。⑵非接觸測量測量器具的感應元件與被測零件表面不直接接觸，因而不存在機械作用的測量力。屬于非接觸測量的儀器主要是利用光、氣、電、磁等作為感應元件與被測件表面聯系。如干涉顯微鏡、磁力測厚儀、氣動量儀等。精品資料測量方法分類(fēnlèi)（續）4.按測量在工藝過程中所起作用分類(fēnlèi)⑴主動測量在加工過程中進行的測量。其測量結果直接用來控制零件的加工過程，決定是否繼續加工或判斷工藝過程是否正常、是否需要進行調整，故能及時防止廢品的發生，所以又稱為積極測量。⑵被動測量加工完成后進行的測量。其結果僅用于發現并剔除廢品，所以被動測量又稱消極測量。精品資料測量方法分類(fēnlèi)（續）5.按零件上同時被測參數的多少分類⑴單項測量單獨地、彼此沒有聯系地測量零件的單項參數。如分別測量齒輪的齒厚、齒形、齒距等。這種方法一般用于量規的檢定、工序間的測量，或為了工藝分析、調整機床等目的。⑵綜合測量檢測零件幾個相關參數的綜合效應或綜合參數，從而綜合判斷零件的合格性。例如齒輪運動誤差的綜合測量、用螺紋(luówén)量規檢驗螺紋(luówén)的作用中徑等。綜合測量一般用于終結檢驗，其測量效率高，能有效保證互換性，在大批量生產中應用廣泛。精品資料測量方法分類(fēnlèi)（續）6.按被測工件在測量時所處狀態分類⑴靜態測量測量時被測件表面與測量器具測頭處于靜止狀態。例如用外徑千分尺測量軸徑、用齒距儀測量齒輪齒距等。⑵動態測量測量時被測零件表面與測量器具測頭處于相對運動狀態，或測量過程是模擬零件在工作或加工時的運動狀態，它能反映生產過程中被測參數的變化過程。例如用激光(jīguāng)比長儀測量精密線紋尺，用電動輪廓儀測量表面粗糙度等。精品資料測量方法分類(fēnlèi)（續）7.按測量中測量因素是否變化分類⑴等精度測量在測量過程中，決定測量精度的全部因素或條件不變。例如，由同一個人，用同一臺儀器，在同樣的環境中，以同樣方法，同樣仔細地測量同一個量。在一般情況下，為了簡化測量結果的處理，大都(dàdōu)采用等精度測量。實際上，絕對的等精度測量是做不到的。⑵不等精度測量在測量過程中，決定測量精度的全部因素或條件可能完全改變或部分改變。由于不等精度測量的數據處理比較麻煩，因此一般用于重要的科研實驗中的高精度測量。精品資料幾何量測量(cèliáng)基礎測量誤差精品資料測量誤差的基本概念絕對測量誤差：被測幾何量的量值與其(yǔqí)真值之差，即δ=x–x。相對測量誤差：絕對誤差與真值之比，即

精品資料測量誤差的來源(láiyuán)計量器具的誤差方法誤差環境(huánjìng)誤差人員誤差精品資料測量誤差的分類(fēnlèi)系統誤差：在一定(yīdìng)的測量條件下，多次測取同一量值時，絕對值和符號均保持不變的測量誤差，或者絕對值和符號按某一規律變化的測量誤差，稱定值系統誤差或變值系統誤差。隨機誤差：在一定(yīdìng)的測量條件下，多次測取同一量值時，絕對值和符號以不可預定的方式變化著的測量誤差。粗大誤差：超出在一定(yīdìng)測量條件下預計的測量誤差，即對測量結果產生明顯歪曲的測量誤差。精品資料測量(cèliáng)精度的分類正確度：反映測量結果中系統誤差的影響程度。系統誤差小，正確度高。精密度：反映測量結果中隨機誤差的影響程度。它是指在一定測量條件(tiáojiàn)下連續多次測量所得的測得值之間相互接近的程度。準確度：反映測量結果中系統誤差和隨機誤差的綜合影響程度。精品資料精密度、正確度和準確度精品資料幾何量測量(cèliáng)基礎各類測量誤差的處理(chǔlǐ)精品資料隨機誤差的處理(chǔlǐ)隨機誤差不可能被修正或消除，但可應用概率論與數理統計的方法，估計出隨機誤差的大小和規律，并設法減小其影響。隨機誤差的分布規律及特性隨機誤差通常服從正態分布規律，具有(jùyǒu)四個基本特性：單峰性，對稱性，有界性，抵償性。如圖示。精品資料隨機誤差的評定指標是標準偏差σ，它表征各測得值的精密度。因此關鍵(guānjiàn)是估算出標準偏差，從而確定測量結果。正態分布曲線(qūxiàn)數學表達式精品資料ˉˉ—測量列中隨機誤差的處理(chǔlǐ)步驟（1）計算測量列中各個測得值的算術平均值（2）計算殘差vi=xi-x（3）估算(ɡūsuàn)測量列中單次測量值的標準偏差單次測量值的測量結果為xe=xi±3σ（4）計算測量列算術平均值的標準偏差多次測量所得算術平均值的測量結果為xe=x±3σx—

N精品資料系統誤差的處理(chǔlǐ)發現系統誤差的方法（1）實驗對比法（2）殘差觀察法消除系統誤差的方法（1）從產生誤差的根源上消除系統誤差（2）用修正法消除系統誤差（3）用抵消(dǐxiāo)法消除定值系統誤差（4）用半周期法消除周期性系統誤差精品資料粗大誤差(wùchā)的處理粗大誤差(