第三章 测量技术基础分析

10，20，…，100
0．5 1
1．005 1．01，1．02，…，1．49
1．5，1．6，…，1．9 2．0，2．5，…，9．5
10，20，…，100
1 1．001，1．002，…1．009 1．01，1．02，…，1．09
1．1，1．2，…，1．9 2，3，…，9
10，20，…，100
1 1．005 1．01，1．02，…，1．09 1．1，1．2，…，1．9 2，3，…，9 10，20，…，100
量块按等使用时，所根据的主要是量块的实际尺寸，忽略的是量 块中心长度测量的极限误差。
就同一量块而言，检定时的测量误差要比制造误差小得多。所以， 量块按等使用时其精度比按级使用要高，且能在保持量块原有使用 精度的基础上延长其使用寿命。
8
2．量块的尺寸组合及使用方法
为了减少量块组合的累积误差，使用量块时，应尽量减少使用的块数， 一般要求不超过4块。选用量块时，应根据所需组合的尺寸，从最后一 位数字开始选择，每选一块，尺寸数字的位数便减少一位，以此类推， 直至组合成完整的尺寸。

例3-1 要组成38．935mm尺寸，试选择组合的量块。
解：以83块一套的量块为例：
38．935
—1．005 ——第一块量块尺寸1.005
37．93
—1．43
——第二块量块尺寸1.43
36．5
—6．5
——第三块量块尺寸6.5
30
——第四块量块尺寸30
共选取4块，尺寸分别为1．005mm，1．43mm，6．5mm，30mm
1
第3章 长度测量技术基础
• 3．1测量的基本概念 测量四个要素
测量对象 计量单位 测量方法 测量的准确度
2

1）量具
量具通常是指结构比较简单的测量工具，包括单值量具、多值量具和标准量 具等。
2）量规
量规是一种没有刻度的，用以检验零件尺寸或形状、相互位置的专用检 验工具。它只能判定零件是否合格，而不能得出具体尺寸。如光滑极限 量规，位置量规等。
3）量仪
量仪即计量仪器，是指能将被测的量值转换成可直接观察的指示值或等效信 息的计量具。按工作原理和结构特征，量仪可分为机械式、电动式、光学式、
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量值的传递系统
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3.量块的基本知识
1）量块的组合
2）研合性
3）量块附件
4）成组量块尺寸表
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在使用组合量块时，为了减小量块组合的累积误差，应尽量减少使用的块数，一般 不超过4∽5块。为了迅速选择量块，应根据所需尺寸的最后一位数字选择量块，每 选一块至少减少所需尺寸的一位小数。
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1．精密度 表示测量结果中随机误差大小的程度。是指在一定 的条件下进行多次测量，所得测量结果彼此之间符合的程度。
精密度可简称“精度”。
2．正确度 表示测量结果中系统误差大小的程度。是 所有系统误差的综合。
3．精确度（准确度） 指测量结果受系统误差与随 机误差综合影响的程度，也就是说，它表示测量结果与 真值的一致程度。精确度亦称为准确度。
气动式，以及它们的组合形式——光机电一体的现代量仪。
4）计量装置
确定被测量值所必需的计量器具和辅助设备的总体。
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量块按“等”使用的测量精度比量块
按“级”使用的高。所以，在精密测量时， 通常按“等”使用量块。
《互换性》第三章 测量技术基础
6 、量块的选用 • 组合量块的原则：尽量减少所组合的量 块数，以减少量块的组合误差。
•
量块组合的方法：根据所需尺寸的最后 一位数选择第一块量块；根据倒数第二位数 选择第二块量块，依次类推。
《互换性》第三章 测量技术基础
测量范围与示值范围的区别在于： • 测量范围既包括示值范围又包括仪器某些 部件的调整范围。示值范围与标尺有关，测量 范围取决于结构。
• 测量范围的最大值与最小值之差称为量程。
5、灵敏度——计量器具对被测几何量变化的响 应变化能力。
S= X / L
《互换性》第三章 测量技术基础
测量的基本要求
1、将测量误差控制在允许的限度内，以保证 测量的准确度； 2、选择合适的测量方法与测量器具，做到经 济性。
《互换性》第三章 测量技术基础
三、量块的基本知识
• 1、 量块的作用
A 生产中被用来检定和校准测量工具或量仪。
B 相对测量时用来调整量具和量仪的零位。
C 还可直接用于精密测量，精密划线和精密 机床的调整。
《互换性》第三章 测量技术基础
对于尺寸基本相同的工件，绝对误差的绝 对值越小，测量精度就越高，反之，测量精 度就越低。 如 l1＝50.135 则 l2＝50.141 L＝50.139，
δ1=50.135－50.139＝－0.004 δ2=50.141－50.139＝＋0.002
可见， l2值的测量精度比l1的高。
《互换性》第三章 测量技术基础
•9、测量不确定度——由于测量误差的 存在，对被测量量值不能肯定的程度。 •常用测量极限误差来表示。

第一节测量误差的来源与分类
第3章 测量误差的基本知识
产生测量误差的原因是多方面的，主要有以下 (1) (2) (3)
1
二、测量误差的分类 观测误差根据其对测量结果影响的性质不同，
2
从单个误差看，偶然误差是随机的，但就大量 的偶然误差来看，则具有一定的统计规律。如，对 一个三角形的3个内角进行观测，由于观测存在误 差，三角形三内角之和L与其真值X(180°)不符，这 个差值就叫真误差Δ，即
8
9
因此，通常取三倍中误差作为偶然误差的容许 误差，即 现行规范中，往往提出更严格的要求，以两倍 中误差作为容许误差，即
10
上述真误差、中误差和容许误差统称为绝对误 差。绝对误差只能表示误差本身的大小，在 有些情况下，仅用绝对误差是不能完全衡量观测值 的精度的。
11
相对误差是绝对误差的绝对值与 观测值之比，它是一个无名数，通常以分子为 1的 分数形式表示。即 在距离观测时，也经常采用往、返观测值的较 差来进行检验，并用较差与往、返观测值的平 均值之比来衡量观测精度，称为相对误差。即
5
6
一、中误差 在相同观测条件下，对某量进行n次观测，其 观测值分别为L1，L2，…，Ln，设该观测值的真值 为X，由式(3.1)得相应的真误差为Δ1，Δ2，…，Δn。 则
7
二、容许误差 根据偶然误差的第一个特性，偶然误差的绝对 值不会超过某一限度。如果某个观测值超过了这个 限度，就认为不符合要求，应舍去重测，这个限度 表3.3中的数据是观测40个三角形的内角根据 内角和计算出的真误差，由式(3.3)可算得观测值 的中误差
28
29
25
得
将上式两端分别平方后再相加，顾及［V］=0， 所以，观测值中误差的计算公式为

19
3.2.1 量块及其量值传递系统
• • • •
量块的“级”和“等”是从成批制造和单个检定两种不同的角度出发，对 其精度进行划分的两种形式。 按“级”使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺寸，该尺寸包含 其制造误差。 按“等”使用时，必须以检定后的实际尺寸作为工作尺寸，该尺寸不包含 制造误差，但包含了检定时的测量误差。 就同一量块而言，检定时的测量误差要比制造误差小得多。所以，量块按 “等”使用时其精度比按“级”使用要高，且能在保持量块原有使用精度 的基础上延长其使用寿命。
定的极限偏差之内的专用量具，如光滑极限量规、螺纹量规、 功能量规等。
检验夹具：专用的检验工具。当配合比较仪时，可用来检
查更多、更复杂的参数。
33
3.3 常用计量器具和测量方法
2、根据构造特点分 • 游标式量仪：游标卡尺、游标高度尺等。
• 微动螺旋副式量仪：千分尺等。 • 机械式量仪：百分表、千分表。 • 光学机械式量仪：光学比较仪等。 • 气动量仪：压力式、气体流量计等。 • 电动量仪：电感式、电容式等。 • 光电式量仪：激光干涉、激光图像、光栅等。
其次，把计量基准的量值传递到工作计量器具（如 游标卡尺、千分尺、光学比较仪等） 计量标准：把计量基准的量值传递到工作计量器具的 一种计量器具。如量块、角度块、砝码等。
8
3.2.1 量块及其量值传递系统
量块gauge block
•耐磨材料制造 •横截面：矩形 •量块的测量面可以和另一量块的测量
面相研合而组合使用，也可以和具有类 似表面质量的辅助体表面相研合而用于 量块长度的测量。
第三章
长度测量技术基础
1、测量的基本概念 2、量值传递系统
3、计量器具和测量方法分类

一、测量方法的分类 二、测量的基本原则
HH2a
29
一、测量方法的分类
1.按获得测量结果的方法,分为直接测量和间接测量 2.按示值是否为被测量的整个量值,分为绝对测量和相对测量 3.按测量时被测表面与计量器具的测头是否接触，分为接触测量 和非接触测量 4.按工件上同时测量被测量的多少，分为单项测量和综合测量 5.按测量在加工过程中所起作用，分为主动测量和被动测量 6.按被测工件在测量时所处的状态，分为等精度测量和不等精度 测量
HH2a
23
6.测量力
测量力指计量器具的测头与被测表面之间的接触力。 在接触测量中，要求有一定的恒定测量力。
HH2a
24
7.示值误差
示值误差指计量器具上的示值与被测量真值的 代数差。
HH2a
25
8.示值变动
示值变动指在测量条件不变的情况下，用计量器具对 被测量测量多次(一般5～10次)所得示值中的最大差值。
HH2a
42
3.最短尺寸链原则
测量时，测量链中各组成环节的误差对测量结果有直 接的影响，即测量链的最终测量误差是各组成环节误 差的累积值。因此，尽量减少测量链的组成环节可以 减小测量误差，这就是最短尺寸链原则。例如在用量 块组合尺寸时，应使量块数量尽可能减少；在用指示 表测量时，在测头与被测工件及工作台之间，应不垫 或尽量少垫量块，表架的悬伸支臂与立柱应尽量缩短 等都是应用了这一原则。
HH2a
46
2.测量误差的来源
(1)计量器具误差 计量器具误差是指计量器具本身在设计、制造 和使用过程中造成的各项误差。 (2)测量方法误差 测量方法误差是指测量方法不完善所引起的误 差。 (3)测量环境误差 测量环境误差是指测量时的环境条件不符合标 准条件所引起的误差。 (4)人员误差 人员误差是指测量人员的主观因素(如技术熟练程 度、分辨能力、思想情绪等)引起的误差。

概 级为校准级。
念
级主要是根据量块长度极限偏差、量
量 块
块长度变动量允许值、测量面的平面度、
的 量块测量面的粗糙度及量块的研合性等指
基 本
标来划分的。
知
识
精品课件
公差与测量技术
量块长度是指量块上测量面上任一点到
技 与此量块下测量面相研合的辅助体(如平晶)
术 表面之间的垂直距离。
测
量块的中心长度是指量块测量面上中心
的
基
本
概
念
精品课件
公差与测量技术
技
术
3.测量方法：是指进行测量时所采
测 用的测量原理、计量器具和测量条件的
量 总和。
的
根据被测对象的特点，如精度、大
概 小、轻重、材质、数量等来确定所用的
念 计量器具，分析研究被测参数的特点和
测 量
它与其它参数的关系，确定最合适的测
的 基
量方法以及测量的主客观条件。
本
概
念
精品课件
公差与测量技术
技 术
4.测量误差：是指测量结果与被测
测 量的真值的差。
量
由于任何测量过程总不可避免地会
的 出现或大或小的测量误差，误差大说明
概 测量结果离真值远、精度低。
念
测
对于每一测量过程的测量结果都应
量 给出一定的测量误差。
的
基
本
概
念
精品课件
公差与测量技术
技 二、量块的基本知识
念
精品课件
公差与测量技术
技
术
2.计量单位：我国计量单位一律采用
测 《中华人民共和国法定计量单位》。
量

..........
9
量块的量值是按长度量值传递系统进行传递的，即 低一等的量块的检定，必须用高一等的量块作基准进行 测量.
量块的基本特性除稳定性和准确性外，还有一个重 要特性——粘合性。
所谓粘合性，是指两量块的测量面互相接触，并在不 大的压力下作切向相对滑动，就能粘附在一起的性质。
每块量块只有一个确定的工作尺寸，因此为了满足一 定尺寸范围内的不同测量尺寸的要求，量块可以组合使用。
..........
10
根据GB6093—1985规定，我国生产的成套量块有91块， 83块，46块，38块等17种规格。例83块一套尺寸Ｐ45页。
量块组合使用的原则：为了减少量块的组合误差，应 尽量减少量块组的量块数目。
通常，总块数不应超过四块。选用量块时应从消去需 要数字的最小尾数开始，逐一选取。
测量不确定度
指由于测量误差的存在而对被测几何量值不能肯定的 程度。
..........
15
3.4 测量误差和测量数据的处理
5．灵敏度K 指测量仪器的指针对被测量的变化的反应能力。对 一般长度量仪，灵敏度又称为放大比（放大倍数）， 它等于刻度间距a与分度值ί之比，K=a /ί。
一般地说，分度值越小，灵敏度就越高。 6．测量仪器的示值
指测量仪器所给出的量的值。
..........
13
7．测量仪器的示值误差 指测量仪器的示值与对应输入量的真值之代数差。
14
11．稳定性 指测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。
12．测量仪器的示值变动量 指在相同测量条件下，对同一个被测量进行多次重 复测量时，一系列测得值的最大差异。
13．回程误差 指当被测的量不变时，在相同的条件下，测量器具 沿正、反行程在同一点上测量结果之差的绝对值。

L4 L L2 L3
L1
量块 平晶
图3-3量块
量块的用途：量块在机械制造厂和各级计量部门中应 用较广，常作为尺寸传递的长度标准和计量仪器示值误差的 检定标准，也可作为精密机械零件测量、精密机床和夹具调 整时的尺寸基准。 量块的精度（级）：GB/T6093－2001按制造精度将 量块分为K，0，1，2，3共5级，其中0级精度最高，3级精 度最低，K级为校准级。主要根据量块长度极限偏差、测量 面的平面度、粗糙度及量块的研合性等指标来划分的。量块 按“级”使用时，以量块的标称长度为工作尺寸，该尺寸包含 了量块的制造误差，并将被引入到测量结果中。由于不需要 加修正值，故使用较方便。
第三章 测量技术的基础知识及 光滑工件尺寸的检测
第一节 测量的基本概念
所谓“测量”就是将被测的量与作为单位或标准的量，在 量值上进行比较，从而确定二者比值的实验过程。 若被测量为L，标准量为E，那么测量就是确定L是E的多少 倍。即确定比值q = L / E，最后获得被测量L的量值，即 L = qE。 一个完整的测量过程应包含: 测量对象 计量单位 测量方法 测量精确度（或准确度）
测量器具的分类（续）
• ⑶专用量具 专门用来检验某种特定参数的 量具。常见的有：检验光滑圆柱孔或轴的 光滑极限量规，判断内螺纹或外螺纹合格 性的螺纹量规，判断复杂形状的表面轮廓 合格性的检验样板，用模拟装配通过性来 检验装配精度的功能量规等等。 • ⑷通用量具 我国习惯上将结构比较简单的 测量仪器称为通用量具。如游标卡尺、外 径千分尺、百分表等。
σx = S
n
（3-19）
由上式可知，多次测量的总体算术平均值的标准偏差 为单次测量值的标准差的。这说明随着测量次数的增 多，越小，测量的精密度就越高。但当S一定时，n＞20 以后，减小缓慢，即用增加测量次数的方法来提高测量 精密度，收效不大，故在生产中，一般取n=5～20，通常 取≤10次为宜。故测量列的算术平均值的测量极限误差 为 （3-20） δ ± 3σ

测量方法。
指在进行测量时所采用的测量原理、计量器具 和测量条件的综合。
第3页
一、测量的概念和测量要素
检验
几何量的检验是指确定零件的实际几何参 数是否在规定的极限范围内，从而做出合 格与否的判断。
检定 检定是指为评定计量器具的 精度指标是否合乎该计量器 具的检定规程的全部过程。 。
第4页
一、测量的概念和测量要素
每块量块只有一个确定的工作尺寸，因此为了满足一定尺 寸范围内的不同测量尺寸的要求，量块可以组合使用。
第 11 页
四、量块及其使用
• 1.根据GB6093—1985规定，我国生产的成套量块有91块，83块，46块，38块等17种规格。 • 2.量块组合使用的原则：为了减少量块的组合误差，应尽量减少量块组的量块数目。通常，总 块数不应超过四块。选用量块时应从消去需要数字的最小尾数开始，逐一选取。
公差配合与测量技术
测量技术基础概述
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一、测量的概念和测量要素
ISO配合制
1.所谓“测量”就是以确定被测对象量值为目的的全部操作。 2.计量单位的选择取决于被测量值所要求的精确程度。 3.几何量基的孔制测配量合 是指测量结果为被测量的具体数值.如用千分尺测量轴的 直径尺寸。 4.一个完整的几何量测量过程应包括：被测对象、计量单位、测量方法及 测量精度等四个要素。
第5页
二、计量单位与长度基准
1.计量单位
国际单位制是我国法定计量单位的基础，一切属于国际单位制的单 位都是我国法定计量单位。在几何量测量中，长度单位是米（m）， 角度单位是弧度（rad）、微弧度（μrad）和度（°）、分（′）、秒 （″）
2.计量单位间的换算
（1）1m=100cm=1000mm=1000000μm=1000000000nm （2）1μrad=10-6rad，1°=0.0174533rad，1°=60′，1′=60″；