长度测量(计量检定培训教材)课件_第一章[44P][820KB]

两个比较实例
(1)、用高精度直角尺进行比较测量 被检定的方形角尺 高精度直角尺
在测量时先将两指示器A和B用直角尺C调至零位，这样A、B两 点的连线与平板定位基准面间就建立了一个直角基准。 图 (b)所示：为依次与方形角尺D的各角相比较，就可得到各角 对90。的偏差值。
两个比较实例
(2) 、自检法
例如：u为mm，K＝50，则被测长度为50mm。
被测量
被测量在机械精度的检测中主要是有关几何精度方面的参数
量，其基本对象是长度和角度。但是，长度量和角度量在各 种机械零件上的表现形式却是多种多样的，表达被测对象性 能的特征参数也可能是相当复杂的。因此，认真分析被测对 象的特性，研究被测对象的含义是十分重要的。例如，表面 粗糙度的各种评定参数，齿轮的各种误差项目，尺寸公差与 形位公差之间的独立与相关关系等等。
在规定的条件下，对相同不确定度等级的同类基准、标准或工作用计量 器具之间的量值进行比较的过程。
测量方法分类
一、按测量结果获得的方法不同分类 1.直接测量:由计量器具直接获得被测量的测量方法。 2.间接测量:测量与被测量之间有已知函数关系的其它量，再经 计算得到被测量的测量方法。
二、按示值不同分类 1.绝对测量: 指计量器具显示或指示的示值为被测量的全值的测量方法。 2.相对测量: 指计量器具显示或指示的示值仅为被测量相对于某已知标准量的偏差 值的测量方法(比较测量)。
§1-2 米的定义及其发展
一、米的演变
1790年 法国科学院受法国国会委托，提出“米”制建议。 1791年，以通过巴黎的子午线的四千万分之一作为一米， 1799年测量结束后，根据测量结果，法国制造了一只 铱合金矩形的金属米尺-----档案米尺 十九世纪后期，国际计量局定制了30只横截面积为X形 的铂铱合金的米原器复制品，它的长度与档案米尺相等。 1899年召开第一届国际计量大会，批准了经过测量选定 的其中No.VI作为国际长度基准---国际米原器，称国际 米。 1927年第七届国际计量大会规定了国际米的定义是：米是
y F A f'
20
0 x
图3-4 平面镜用于小角度或位移测量
y AA f tan 2 2 f
AA f tan 2 2 f k x a tan a
x a tan a
——放大倍数
a
y 2f
各被测角的实际值为
i ei
第
长度单位的发展：
1790年，档案米尺
巴黎 北极-赤道 地球子午线/1000万
7 页
1880年，国际米原器 铂铱合金的高精度米尺第6号尺（30多根）
当时米的定义为：米的长度等于在冰点温度下， 米原器两端刻线间的距离。
1960年，光波波长
米定义为：米的长度等于86Kr原子的2p10和5d5 能级之间跃迁所对应的辐射在真空中的波长的 165 0763.73倍。 激光技术：单色性好、方向性好、光强大
一、长度计量的主要任务
研究和确定长度单位；研究建立和保存长度计量基准、 标准；建立长度各项计量检定系统，组织量值传递； 开展计量检定与修理，保证量值的准确一致；研究新的 长度计量测量方法和手段，确定测量准确度；应用新的 科学技术理论，开拓长度计量的新领域
二、长度计量包括的内容
1.长度尺寸---如端度、轴径、坐标尺寸、线纹间尺寸、 箱体结构尺寸 2.角度---如平面角、圆分度、空间位置角、锥度 3.表面形状和位置误差 4.表面粗糙度 5.角度和长度的复合工程参量
第一章长度计量基础知识
主要内容
• • • • • • • §1-1 长度计量的任务和内容 §1-2 米的定义及其发展 §1-3 测量的基本概念 §1-4 长度计量的基本原则 §1-5 影响长度测量准确度的主要因素 §1-6 常用的几种测量方法 §1-7新技术在长度计量中的应用
§1-1 长度计量的任务和内容
国际计量局保存的国际米原器上两端刻线的中间刻线的轴 线在0°C时的距离
1960年第十一届国际计量大会通过了米的新定义： 米的长度等于氪-86原子的2P10和5d5能级之间跃迁 所对应的辐射在真空中波长的1650763.73倍。 二、现行米的定义 1983年10月第十七届国际计量大会通过的米的新定义为： 米是在真空中在（1/299792458）秒的时间间隔内所经路 径的长度。 三、米定义的复现方法 1.用于天文测量、大地测量的复现方法 txc 2.用于实验室计量工作的复现方法 由所测得频率与固定光速值来复现波长值 3.用于一般测量的复现方法 用米定义咨询委员会推荐使用的五种激光辐射和两 类同位素的任意一种来复现。
把被检定的方形角尺垂直地放置在平板上，以角1 的一个面为 定位面。 用自准直仪对准角1 的另一面，调整自准直仪，使其读数为零， 即角1 的读数 e1 0 。
然后 1 角为定角(用 表示，注意 和1 往往不是相等的)和其 他各角进行比较，测得相应的 e2 e3 e4 。
光杆杠原理(光学比较仪) 微小角度或位移的测量
§1-3测量的基本概念
将被测量与一个作为测量单位的标准量进行比较，以求其 比值的过程。测量过程可以用一个基本公式表示：

L Ku
式中 L ——被测量，在长度测量中指被测长度； u ——标准量，在长度测量中是长度单位； K——比值。 式(1一1)被称为测量的基本方程式。
它说明被测值L等于所用的长度单位u与测量比值K的乘积。
定义
将被测物与标准尺沿测量轴线成直线排列。 适用场合
一条线原则
在长度测量中。
两个比较实例 (1)、并联排列方案
误差 s tan
A B O
如果很小， s (1 2)
设s 100mm, 10" 0.00005rad , 则
分析
s 100 0.00005 0.005 5um
测量不确定度
测量结果与真值的一致程度。不考虑测量不确定度而 得到的测量结果是没有任何意义的。 真值的定义为：当某量能被完善地确定并能排除所有 测量上的缺陷时，通过测量所得到的量值。由于测量 会受到许多因素的影响，其过程总是不完善的，即任
何测量都不可能没有误差。
对于每一个测量值都应给出相应的测量误差范围，说
3.用于一般测量的复现方法
(1)甲烷吸收稳频的氦氖激光辐射 (2)碘吸收稳频的染料激光或1.15微米的氦氖激 光的倍频辐射 (3)碘吸收稳频的氦氖激光辐射 (4)碘吸收稳频的氩离子激光辐射 (5)两类同位素光谱灯辐射 对应于氪-86原子在2P10和5d5能级之间跃迁 所对应的辐射 汞-198和镉-114原子的辐射
1 e1
—反映自准直仪的安装精度
由于 i 和 中部含有90。值，将其减去便可得如下一组算式：
2、圆周封闭原则
定义 利用在同一圆周上所有分度夹角之和等于360。，亦即所 有夹角误差之和等于零的这一自然封闭特性，在没有更高精度 的圆周分度基准器件的情况下，采用“自检法”也能达到高精 度测量的目的。
一个圆的原则 适用场合
在圆周分度器件的测量中，如刻度盘、圆柱齿轮等， 凡能形成圆周封闭条件的场合。
误差与s和成正比。s,
两个比较实例 (2)、串联排列方案
误差 l l cos
如果很小， l l (1
2
2
)l
2
2
(1 3)
设l 1000mm, 10" 0.00005rad , 则
2 0 . 00005 l 1000 103 0.001um 2 2
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(2)将米的定义与单位的复现方法这两者区分开来。这一特点使复现米的准确 度不受定义本身的限制。
(3)新定义不仅废除了长度计量的自然基准，而且还废除了单一的长度计量基 准。这特点使得复现米的不确定度不受某一基准本身准确度的限制。
(4)在目前（当时）条件下，米定义的改变不影响米作为基本单位的地位。这 一特点使得目前通用的国际单位制不必作任何改变。
长度的量值传递
量值传递是“将国家计量基准所复现的计量值，通过检 定（或其它方法）传递给下一等级的计量标准（器）， 并依次逐级传递到工作计量器具上，以保证被测对象的 量值准确一致的方式”。 我国长度量值传递系统如图所示，从最高基准谱线向下 传递，有两个平等的系统，即端面量具（量块）和刻线 量具（线纹尺）系统。其中尤以量块传递系统应用最广
三、（机械）接触与非接触测量
四、单项与综合测量 五、主动与被动测量（对机械工艺过程所起的作用） 六、静态与动态测量（被测量表面与测头是否相对运动）
•§1-4 长度计量的基本原则
一、阿贝原则 二、圆周封闭原则 三、变形最小原则 四、最短测量连原则
五、基准统一原则
一、两个重要的测量原则
1、阿贝测长原则
2
分析 误差与l和 2成正比。s, 2 , 且很小时， 0。
比较结论
在允许相同的测量误差的情况下，串联方案对仪器导轨 的要求相对可以有所降低，因而降低仪器的制造成本。 缺点：仪器导轨较长，一般为被测长度的1.5倍， 这样对大尺寸的测量是很不利的。 因此，在某些情况下，有时也不得不违背阿贝原则而 采用并联布置方案，但必须设法采取措施，以补偿或抵消 一次方误差造成的影响，
测量方法
测量方法是根据一定的测量原理，在实施测量过程中对测量
原理的运用及其实际操作。
广义地说，测量方法可以理解为测量原理、测量器具（计量器具）
和测量条件（环境和操作者）的总和。 在实施测量过程中，应该根据被测对象的特点（如材料硬度、外 形尺寸、生产批量、制造精度、测量目的等）和被测参数的定义 来拟定测量方案、选择测量器具和规定测量条件，合理地获得可 靠的测量结果。
明其可信度。
几个测量名词
测试
指具有试验性质的测量。也可理解为试验和测量的全过程。