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计量基础知识讲座 顾耀宗／上海市计量测试技术研究院 第二十二讲长度量仪概述 “量仪”本身没有确切的定义。在长度计量领 域，根据“约定俗成”量仪是指利用机械、光学、 电学、气动或其他原理将被测量转换为可直接观 测的指示值或等效信息的计量器具。 １ 长度量仪的分类 根据量仪的工作原理，习惯上将量仪分为机 械量仪、光学机械量仪、电动量仪及气动量仪。 １）机械量仪 利用机械方法对被测量微小线位移或角位移 经过转换或放大后进行测量的仪器，如百分表检 定仪、水平仪检定器等。 ２）光学机械量仪 利用光学、机械方法，对被测量微小线位移 或角位移的转换放大进行测量的仪器，通常也称 为光学仪器。根据仪器中光学系统及用途的不同， 光学机械量仪通常又可分为： ①端度类仪器 一般用来测量如量块、量杆以及制件、零件 等端面尺寸的仪器，如接触式干涉仪、光学计、 测长机、测长仪等。 ②显微镜类仪器 通过显微镜系统放大，可测量工件或零件的 长度、角度、螺纹、样板、滚刀等的尺寸和形状， 如测量显微镜、大、小型工具显微镜、万能工具 显微镜。 ③投影仪类 通过光学投影系统可对复杂零件轮廓进行放 大，适用于对不规则或复杂零件进行批量检验和 测量，如各种光学投影仪。 ３）气动量仪 ５６国内统一刊号ＣＮ３１．１４２４／ＴＢ 以压缩空气为介质，利用气动系统状态的变 化（流量或压力的变化）来实现对微小尺寸的测量。 气动量仪按工作原理的不同，一般又可分为压力 式和流量式两类。 ４）电动量仪 将被测量的微小位移转换成电压、电感、电 容等电信号，然后进行放大、运算处理和显示的 量仪。如电感测微仪、电容测微仪、圆度仪、表 面粗糙度测量仪等。 ２量仪的基本组成部分 长度量仪种类繁多，但可按它的功能将其划 分为若干个基本组成部分。为便于说明，以在工 具显微镜上测量某一工件尺寸为例（如图１所示） 说明。图中１为仪器底座，２为纵向移动工作台， 被测工件３安置于工作台上。测量显微镜４的作 用是通过非接触的光学方法感受被测工件的原始
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第六讲 千分尺类量具
千分尺类量具也称为测微类量具，习惯称作分厘 卡，是机械制造业中常用的计量器具。其结构设计大 多符合长度测量的基本原则：阿贝原则（详见第一 讲），测量的准确度优于卡尺类量具。千分尺类量具 按其用途一般分外径千分尺、杠杆千分尺、公法线千 分尺、螺纹千分尺、Ｖ形砧千分尺、内径千分尺、内测 千分尺、孔径千分尺和测深千分尺等（以下统称千分 尺）。 一、测量读数原理 千分尺是利用精密螺旋副的传动原理，借助测微 螺杆与螺纹轴套作为一对精密螺丝偶合体，将回转运 动变为直线运动后，从固定套管和微分筒所组成的读 数机构读得长度尺寸。其数学形式为 中 一 式中： ——测微螺杆的移动距离，（ｒａｍ）； 中——测微螺杆的旋转角度，（弧度）； ． 一测微螺杆的螺距，（ｒａｍ）。 与精密螺杆ｆ其前端称为测砧，与被测件直接接 触）连成一体的微分筒，通常在其前端锥面上刻有５０格 均匀的圆周刻线，当螺杆螺距为０．５ｍｍ时，微分筒上的 刻线分度值即为０．０１ｍｍ。与固定不动的螺母连成一体 的套管上有分度值为ｌｍｍ的刻线，其下方有错开 ０．５ｍｍ，间隔为１ｍｍ的刻线。两列刻线配合形成 ０．５ｍｍ的分度。两列刻线中问的横线为微分筒读数的指 标线，指标线与微分筒上的刻线可以很方便地估读到 ０．００１ｍｍ。将ｌｍｍ分成１千等分，便是千分尺名称的来 源。 二、主要结构特点 千分尺的测量准确度主要取决于精密螺旋副的传 动精度，考虑到加工工艺的难度和成本，精密螺杆的 测量行程即移动量一般为２５ｍｍ。千分尺通常还有控制 测量力的装置，测力装置多用棘轮柱销式（还有双棘 轮盘式和弹簧摩擦式）。当两测砧与被测件接触好之 后，再转动测力装置的滚花手轮，棘轮爪即在带斜面 的柱销上打滑（柱销由弹簧压靠在棘轮上），并发出 咯咯的响声，此时测微螺杆不应再前移，可读取读 数。 引起千分尺示值误差的主要因素除精密螺旋副的 传动误差外还与测砧和测量杆工作面对测量轴线的垂 直度、工作面的平面度，微分筒的分度误差以及测量 力的变化等有关。 三、常用的各类千分尺 １．外径千分尺 图１为普通外径千分尺，其测砧为固定式，主要用 来测量各种外尺寸。
基础知识讲座（十二）
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第十二讲平面度计量器具
平面度是长度计量中的一个重要参数，也是机械 零件形状误差的一个主要参数。平面度计量器具广泛 应用于光学、机械制造业。 一、平面度计量基准和计量标准 １．平面度计量基准 目前我国平面度国家基准由平面等倾干涉仪、 （ｂ １５０ｒａｍ基准平晶组、２１Ｏｍｍ基准长平晶组和３ｌＯｍｍ 基准长平晶组组成。为保证平面度量值的准确传递， 国家还设置与基准相同类型的平面度国家副基准。国 家基准与副基准之间需定期进行比对。平面度计量基
二等或相当于二等
相当于三等
■墨圈 平面平晶 平行平晶 刀口形直尺 钢、岩石平尺 一等标准平晶（组） 标准长平晶（组） 二等标准平晶 长平晶
带标准平晶平面等厚干涉仪
标准平尺 表１ 准和副基准的不确定度为：对于 １５０ｍｍ平面平品和 ２１０ｒａｍ长平晶Ｕ＝Ｏ．Ｏ１ １ｉ＂１（ｋ－－３）；对于３１０ｎｌＩＹｌ长平晶 ＝０．０２ ｔｘ ｍ（ｋ＝３）。 ２．平面度计量标准器具 我国平面度计量标准计量器具名称、测量范围以 及测量不确定度己，或最大允许误差△见表１。 ３．平面度工作计量器具 平面度工作计量器具的名称、测量范围、最大允 许误差△值见表２。
击１５０ｍｍ Ｌ＝２１０ｍｍ Ｌ＝３ＩＯｍｍ 小１５０ｒａｍ Ｌ＝２：１０ｍｍ Ｌ＝３１０ｍｍ 击（１ＯＯ一２００）ｒｔｌｍ
表２ Ｕ＝０．０１¨ｍ（ｋ＝３） Ｕ＝０．０１“ｍ（ｋ＝３） Ｕ＝０．０２ｕｍ（ｋ＝３） Ｕ＝０．０２Ｈｌ＇ｒｌ（ｋ＝３） Ｕ＝０．０１５ ｍ（ｋ＝３） Ｕ＝Ｏ．０４“ｍ（ｋ＝３） １级：△＝±（０．ｏ１５～Ｏ．０４） ｍ ２级：△＝±（０．０３～０．０８） ｍ １级：／Ｘ＝±（Ｏ．１３～０．５） Ｉｌｌ ２级：△：±（Ｏ．２５～１．ｏ） ｍ
击（３０～３００）ｍｍ 高度（１０～９０）ｍｌｎ （７５～５００）ｌｎｌ￣ｌ （４００～２５００）ｍｍ 铸铁、岩石平板 （１６０×ｌ０Ｏ）～（４００ｘ２５００）ｍ １级
￣海Ｅ ｒ￣ＥＮＴ计Ａ，Ｎ．ＯＴ量ＦＳＴ［，＊４Ｇ测试 讲座Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ Ｌｅｃｔｕｒｅｓ
顾耀宗／上海市计量测试技术研究院 第三讲量 块
量块是长度计量中最基本、也是使用最为广泛的 实物量具之一。在长度计量检定或校准中，通常将量 块作为计量标准器具，对长度计量器具的示值误差进 行检定、校准或赋值。在几何量精密测量或精密机械 加工中也有直接使用量块测量或作为加工时的尺寸定 位。长度计量基准通过各等级的量块将长度量值传递 至工作计量器具，直至机械零件的尺寸。因此，量块 是长度计量中最重要的计量器具之一。 一、量块的定义与术语 １．量块 用耐磨材料制造，横截面为矩形，并具有一对相 互平行测量面的实物量具。 ２．量块的长度ｆ 量块一个测量面上的任意点到与其相对的另一测 量面相研合的辅助体表面之间的垂直距离，见图１。辅 助体的材料和表面质量应与量块相同。 ３．量块的中心长度 对应于量块未研合测量 面中心点的量块长度，见图 ｌ。 ４．量块的标称长度 辅助平板
标记在量块上，用以表 图’ 明其与主单位 ）之间关系的量值，也称为量块长度的 示值。 ５．任意点的量块长度的偏差ｅ 任意点的量块长度与标称长度的代数差，Ｂ［Ｊｅ＝ｌ－ ｆ 。 ６．量块的长度变动量ｖ 量块测量面上任意点中 的最大长度 与最小长度 ｆｍ 之差。 ７．量块测量面的平面度 图２ 度 包容测量面且距离为最小的两个相互平行平面之 间的距离。（图２） ８．研合性 量块的一个测量面与另一量块测量面或与另一经 精加工的类似量块测量面的表面，通过分子力的作用 而相互粘合的性能。 二、量块的外形结构与材料 量块的外形有长方形、正方形和圆柱形３种，并有 公制和英制两个系列。我国量块检定规程规定为公 制、长方形量块，见图３。 后 右前
图３—１ 图３—２
日ｑ 图３—３ 如图３所示，“上”和“下”表示两个测量面； “前”、“后”、“左”、“右”分别表示侧面，即 非测量面。其中数字为量块的标称长度，标称长度小 于５．５ｍｍ的量块，其标称长度的数字刻印在上测量面 上，与其相背的为下测量面。标称长度大于５．５ｍｍ的量 块，其标称长度的数字刻印在面积较大的一个侧面 上。当此侧面顺向面对观察者放置时，其右边的一面 为上测量面，左边的一面为下测量面。量块矩形截面 尺寸： ０．５ｍｍ＜￣厶≤ｌＯｍｍ时，矩形截面长度Ｘ宽度为：
