面差尺测试原理分析及校准

面差尺测量不确定度分析与评定【摘要】本文介绍了采用现代制造业尤其是汽车制造业中一种常用的计量器具——面差尺的测量方法及测量不确定度分析和评定方法。

文中充分考虑了各项不确定度分量，给出了具体计算公式和方法、完整的评定过程和不确定度相关的数据。

为各计量部门开展面差尺的测量工作提供了参考。

【关键词】面差尺测量方法不确定度【DOI 编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2016.11.008于佃清韩翘楚陈姗姗辽宁省计量科学研究院，辽宁沈阳1100041概述随着我国汽车制造行业的快速发展，面差尺的应用越来越广泛。

但在国家层面对于面差尺的规程规范一直没有出台。

为了规范和统一对面差尺的测量，确保量值的统一、准确，把好生产厂和使用部门的质量关，辽宁省计量科学研究院已经起草了面差尺地方校准规范，规范中对于面差尺的计量特性、测量环境、测量中使用的标准设备、测量不确定度评定都做了相应的介绍。

作为地方校准规范的起草人，作者将就面差尺的测量方法及不确定评定方法在本文中加以介绍。

2测量方法环境条件：环境温度（20±5）℃，相对湿度≤75%。

测量方法：外观检查符合要求后，再进行示值误差的测量。

示值误差测量使用的标准器为：3级或5等量块及1级平板。

对于（0～±10）mm 的面差尺，首先松开面差尺的紧固螺钉，将测头及测量面同时接触到平板上，锁紧紧固螺钉，目力检查被检面差尺的零值误差。

必要时使用工具显微镜进行测量。

对于示值误差的测量：松开紧固螺钉，在测量面紧密接触平板的同时，移动测头，将3.20mm、6.50mm 和9.80mm 的量块分别置于测头下方进行测量，面差尺读数与量块标称值之差即为该测量点的示值误差；反之将3.20mm、6.50mm 和9.80mm 的量块分别置于面差尺测量面下方，将测头与平板相接触，对面差尺的（0～-10）mm 部分进行示值误差的测量。

对于测量范围（0～40）mm 面差尺示值误差的测量方法与（0～±10）mm 面差尺测量方法一致，但由于（0～40）mm 面差尺测量范围较大，需适当增加测量点。

游标卡尺差值法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述游标卡尺是一种常用的测量工具，通过直观地读出被测尺寸与标尺刻度之间的差距来实现精确测量。

它广泛应用于各种工程领域和日常生活中的尺寸测量。

游标卡尺使用了差值法，利用两组刻度尺之间的差值，从而提高了测量的准确性和精度。

其原理基于游标尺的移动，游标尺与主尺之间存在一个固定的小量差距，通过读取游标尺所在位置的刻度值，再加上固定差距，就可以准确地得到被测物体的尺寸。

使用游标卡尺的过程相对简单，首先需要正确握持卡尺并将其与被测尺寸相贴合，然后通过掌握游标卡尺的读数规则，即可读出被测尺寸的值。

同时，游标卡尺还具备可逆性，即可以从两个方向进行读数，并取平均值来提高测量的准确性。

差值法在游标卡尺中的应用使其具有高精度的特点。

通过较小的差距值，游标卡尺可以测量出非常精细的尺寸。

与其他测量工具相比，游标卡尺能够提供更为准确的测量结果。

此外，游标卡尺的结构设计合理，使用方便，使其成为广泛使用的测量工具之一。

然而，游标卡尺差值法也存在一些局限性。

例如，由于读数时需要准确对齐刻度，误差可能会在操作中产生。

此外，游标卡尺在测量较大尺寸时，由于差距的限制，其准确度和测量范围可能受到一定的制约。

总结而言，游标卡尺差值法通过巧妙利用游标尺与主尺之间的固定差距，提高了测量的准确性和精度。

虽然存在一定的局限性，但游标卡尺仍然是一种广泛应用的测量工具，在各个领域起着重要作用。

在下文中我们将详细介绍游标卡尺的定义、原理和使用方法，以及差值法在游标卡尺中的具体应用。

1.2 文章结构本文主要围绕游标卡尺的差值法展开讨论。

具体而言，文章分为引言、正文和结论三个部分。

在引言部分，我们将对游标卡尺进行概述，介绍其定义和原理，以及本文的目的。

通过对游标卡尺的基本情况和使用方法的介绍，读者可以对游标卡尺有一个基本的了解，并且了解到差值法在游标卡尺中的应用。

正文部分将详细阐述游标卡尺的定义和原理，包括其结构、工作原理和使用方法。

游标卡尺的测量误差与校准作者：王丽丽来源：《中国科技博览》2013年第31期[摘要]文章阐述了游标卡尺的测量误差，以及分析产生测量误差的原因。

阐述校准的步骤和注意事项。

[关键词]游标卡尺测量误差测量结果校准中图分类号：TB52+1 文献标识码：TB 文章编号：1009―914X（2013）31―0579―01游标量具是机械制造业中应用十分广泛的量具，可测量内外尺寸、高度、深度以及齿厚等。

游标量具按用途分一般有游标卡尺、高度游标卡尺、深度游标卡尺和齿厚游标卡尺等。

在此，我们主要谈谈游标卡尺。

一、游标卡尺的结构及缺陷游标卡尺按外形分为三用卡尺、二用卡尺、双面卡尺、单面卡尺、无视卡尺、大尺寸卡尺、带表卡尺和电子卡尺。

主要由尺身、尺框和内外量卡构成，尺身的主尺刻度为毫米整数，是利用尺身刻线间距与游标刻线间距差来进行小数读数。

游标卡尺的精度不同，游标分度值也就不同。

为了操作方便，游标卡尺尺身与尺框之间配合为间隙配合，它们在结构上存在共同的缺点：1、因游标刻线面与主尺刻线面有一定的距离，易产生视差。

而且游标卡尺本来存在阿贝误差。

2、没有稳定测量力的装置，操作者用力不同，会使测量结果因测量力的不同而不同。

3、尺身、尺框间隙配合量大小直接影响测量结果的精度。

二、游标卡尺的测量误差首先，游标卡尺的测量误差除了刻线误差外，尚有游标卡尺受力使尺框发生倾斜所引起的示值误差。

游标卡尺在测量时的受力状态。

如图1—1图1—1卡尺受力状况在用游标卡尺进行测量时，夹在尺身和尺框量爪之间的被测量力与千分尺的不同，卡尺没有控制测量力的装置，它将随着使用者的不同而有所差异。

量爪平面度误差将直接反映在测量结果中，通常规定两个量爪的平面度公差相等，因此由它引起的测量误差为△X3=△=0.0028，式中△为量爪的平面度公差：0.002mm。

两量爪测量面的平行度误差也直接反映在测量结果中，它通常以两量爪测量面闭合时的最大间隙作为度量，由此引起的测量误差为△X4=△，式中△为两量爪测量面闭合后的最大间隙，允差为0.06mm测量力引起的变形产生的误差。

检具面差规使用方法
面差尺(断差尺)一用于测量两平面之间的平面差，或阶梯差主要用于汽车行业、各类模具制造。

其主要结构形式分别为面差尺、数显面差尺等。

今天我们主要来说说面差尺的使用方法和注意事项。

一．使用方法:
1、按开关键打开电源，按单位转换键选择所需单位制式
2、把基面和测杆在平面对齐清零即可进行测量
3、可通过距离调节框调节测杆与基面的左右距离
4、测量高低之差时，直接读数即可。

二、注意事项:
1、本产品属精密量具，使用中应防止撞击、跌落，以免丧失精度。

2、应保持清洁，避免水等液态物质渗入表内影响正常使用。

3、任问部位不能施加电压，不要用电笔刻字，以免损伤电子电路。

4、长期不使用，应取出电池。

常用面差规图示：
使用方法图示：。

平面度误差的测量方法
平面度误差是指被测实际表面对其理想平面的变动量。

平面度误差是将被测实际表面与理想平面进行比较，两者之间的线值距离即为平面度误差
值；或通过测量实际表面上若干点的相对高度差，再换算以线值表示的平面度误差值。

平面度误差测量的常用方法有如下几种：
1、平晶干涉法：用光学平晶的工作面体现理想平面，直接以干涉条纹的弯曲程度确定被测
表面的平面度误差值。

主要用于测量小平面，
如量规的工作面和千分尺测头测量面的平面度
误差。

2、打表测量法：打表测量法是将被测零件和测微计放在标准平板上，以标准平板作为测量基准面，
用测微计沿实际表面逐点或沿几条直线方向进行测量。

打表测量法按评定基准面分为三点法和对角线法：
三点法是用被测实际表面上相距最远的三点所决定的理想平面作为评
定基准面，实测时先将被测实际表面上相距最远的三点调整到与标准平板等高；
对角线法实测时先将实际表面上的四个角点按对角线调整到两两等高。

然后用测微计进行测量，
测微计在整个实际表面上测得的最大变动量即为该实际表面的平面度误差。

3、液平面法：液平面法是用液平面作为测量基准面，液平面由“连通罐”内的液面构成，然后用传感器进行测量。

此法主要用于测量大平面的平面度误差。

面差尺和百分表
面差尺和百分表是两种不同的测量工具，具有不同的应用场景和特点。

面差尺是一种用于测量两个平面之间差值的工具，通常用于检测平面度、平行度等参数。

它由一个基准尺和一个可移动的测量尺组成，通过比较测量尺和基准尺之间的差值来得出结果。

面差尺的精度较高，通常在微米级别，因此广泛应用于精密测量领域，如机械加工、光学仪器等。

百分表则是一种用于测量长度和深度等参数的工具，其量程通常为0-10毫米或0-25毫米，精度为0.01毫米。

百分表由一个测量杆
和一个指针组成，通过比较指针的读数和参考长度来得出结果。

百分表通常用于测量工件的外形尺寸、孔的深度等，也可用于检测机床的精度。

总的来说，面差尺和百分表都是重要的测量工具，但应用场景和测量参数不同。

选择合适的测量工具对于保证测量精度和准确性非常重要。

塑料面差尺的使用方法塑料面差尺（Plastic Vernier Caliper）是一种常见的测量工具，广泛应用于制造、建筑、汽车、航空航天等领域。

它具有测量精度高、使用方便、价格低廉等优点，是工程师和技术人员常用的测量工具之一、下面将介绍塑料面差尺的使用方法。

一、了解塑料面差尺的结构和技术参数二、进行测量前的准备工作1.确保塑料面差尺的整体清洁，避免尺身表面有任何杂质或油污，影响测量的准确性。

2.进行初始校准，即使塑料面差尺的副尺刻度与主尺刻度对齐。

三、使用塑料面差尺进行测量1.测量外径首先，将需要测量的物体放入塑料面差尺的测量槽中，尽量使物体与尺身平行。

然后，根据物体的尺寸选择合适的刻度进行测量。

主尺的刻度为毫米（mm），而副尺刻度是0.1毫米（0.1mm）。

在读数时，首先读取主尺刻度上的毫米值，然后再加上副尺刻度上的0.1毫米值。

2.测量内径将塑料面差尺的两个尖端放入需要测量的内径中，保持垂直并与被测物体紧密接触。

然后，通过主尺和副尺上的刻度读取内径的测量值。

3.测量深度将塑料面差尺的尺身打开，并将测量部分的边缘放置在需要测量深度的平面上。

然后，通过尺身两侧的立柱形部分进行测量，将深度值读取到主尺和副尺上的刻度。

四、注意事项1.测量时要保持塑料面差尺与被测物体的垂直，以确保测量结果的准确性。

2.在选择刻度进行测量时，应尽量选择使主尺刻度接近目标尺寸的刻度，以提高测量精度。

3.使用塑料面差尺时应避免使用过大的力量，以免损坏尺具。

4.定期清洁和校准塑料面差尺，以保证测量的准确性和可靠性。

综上所述，塑料面差尺是一种常用的测量工具，具有测量精度高、使用方便、价格低廉等优点。

在使用塑料面差尺时尽量保持垂直，选择合适的刻度进行测量，并注意定期清洁和校准。

希望本文能够帮助您更好地了解和使用塑料面差尺。

第三章误差分析理论测量的目的是确定被测量的量值，然而由于下列因素的存在：1．测量设备的不完善；2．测量方法的不完善；3．测量环境的影响；4．测量人员的能力有限；使得测量值与被测量的真值之间，不可避免地存在差异，这种差异的数值表现即为误差。

一、误差概述测量是将被测的物理量与所规定的参考标准进行比较的过程。

例如，测量某一起重机械的外形尺寸大小，就是用米尺与其比较。

至于测量的标定就是为了提供进行比较的参考标准。

实验测定某一机械量，目的在于测出该机械量的真值。

但是在实测中，只能得到在一定程度上接近于真值的测量值，因此测量结果必然产生失真，这种失真则称为误差，即误差＝测量值－真值用符号表示为第一节误差的分类μ-=∆i x x真值：与给定的特定量的定义一致的值。

理论真值：已知的，如三角形内角和为180°约定真值：不确定的，根据多次测量给出，如平均值误差必然存在：误差产生的必然性已被大量实践所证实，也就是说，一切实验结果都会产生误差。

随着科技的发展，测量误差控制得越来越小，但不论小到什么程度误差总是存在的。

在实际测量中，对给定的测量任务只需达到规定的精度要求就行了，决不是精度愈高愈好，否则将导致浪费。

因此，在实际测量中，必须根据测量目的，全面考虑测量的可靠性、精度、经济性和使用简便性。

（一）按误差本身因次分类1.绝对误差某被测量的绝对误差定义为该量的测量值与真值之差，即：绝对误差＝测量值－真值绝对误差可为正或负。

例1：某一标准长度，其约定真值为X ＝100.02mm ，现有A 、B 两台仪器对其进行测量，测量结果如下：X A ＝100.05mm ，X B ＝100.00mm ，试比较两台仪器绝对误差的大小。

解：A仪器的测量误差为：V A ＝X A －X ＝100.05－100.02＝0.03mmB仪器的测量误差为：V B ＝X B －X ＝100.00－100.02＝-0.02mm由于|V A |>|V B |,所以B仪器的绝对误差小。

千分尺的使用与误差分析千分尺按用途可分为外径千分尺（如图a）、内径千分尺（如图b）、深度千分尺（如图`c）、螺旋千分尺等。

结构：主要由尺架、微分筒、固定套筒、测量力装置、测量面、锁紧机构等组成。

其结构特征是：①结构设计符合阿贝原则。

②以丝杆螺距作为测量的基准量，丝杆和螺母的配合应该精密，配合间隙应能调整。

③固定套筒和微分筒为示数装置，用刻度线进行读数。

④有保证确定测力的棘轮棘爪机构。

读数原理：千分尺的读数原理是：通过螺旋传动，将被测尺寸转换成丝杆的轴向位移和微分筒的圆周位移，并以微分筒上的刻度对圆周位移进行计量，从而实现对螺距的放大细分。

当测量丝杆连同微分筒转过Φ角时，丝杆沿轴向位移量为L。

因此千分尺的传动方程式为螺旋测微器结构图L=p*Φ/2π式中p―丝杆螺距；Ф―微分筒转角。

一般p=0.5mm,而微分套筒的圆周刻度数为50等分，故每一等分所对应的分度值为0.01mm。

读数的整数部分由固定套筒上的刻度给出，其分度值为1mm；读数的小数部分由微分筒上的刻度给出。

使用注意事项：①使用前必须校对零位。

②手应握在隔热垫处，测量器具与被测件必须等温，减少温度对测量精度的影响。

③当测量面与物件表面将接触时，必须使用测量力装置。

测量读数时要特别注意半毫米刻度的读取。

系统误差系统误差又叫做规律误差。

它是在一定的测量条件下，对同一个被测尺寸进行多次重复测量时，误差值的大小和符号（正值或负值）保持不变；或者在条件变化时，按一定规律变化的误差。

在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。

原理系统误差的判定1.不同公式比较法对于等精度测量，可用不同公式计算标准差，通过比较以发现系统误差按贝塞尔公式α=112-∑=n n i ivβ=1.253*()()1*1-∑=n n ni iv v i为绝对值 αβ=1+u 若u 12-≥n则怀疑测量列有系统误差相同待测量大量重复测量的平均结果和待测量真值的差。