公差与测量技术 第5章 测量技术基础

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第5章 测量技术基础
5.1.1 测量的定义 1. 测量 所谓的测量是以确定被测对象的量值为目的的一组操作。 所谓的测量是以确定被测对象的量值为目的的一组操作。 2. 测试 测试是指具有试验研究性质的测量， 测试是指具有试验研究性质的测量，也可理解为试验和测 量的全过程。 量的全过程。 3. 检验 检验是判断被测物理量（参数）是否合格（在极限范围内） 检验是判断被测物理量（参数）是否合格（在极限范围内） 的过程。 的过程。 通常不能测出被测对象的具体数值， 通常不能测出被测对象的具体数值，例如用光滑极限量规 检验孔和轴，用螺纹量规检验螺纹工件。 检验孔和轴，用螺纹量规检验螺纹工件。 4. 计量 计量是为实现测量单位的统一和量值准确可靠的活动。 计量是为实现测量单位的统一和量值准确可靠的活动。测 量有时也称计量。 量有时也称计量。
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5.1.2 测量过程的四要素 1. 测量对象 在机械制造中，测量对象主要是几何量，包括长度、角度、 在机械制造中，测量对象主要是几何量，包括长度、角度、 表面粗糙度轮廓、形状和位置误差以及螺纹、 表面粗糙度轮廓、形状和位置误差以及螺纹、齿轮的几何 参数等。 参数等。 2. 计量单位 计量单位是定量表示同种量的大小而约定地定义和采用的 特定量。 特定量。 3. 测量方法 测量方法是进行测量时所用的， 测量方法是进行测量时所用的，按类别叙述的一组操作逻 辑次序。 辑次序。 4．测量误差 测量误差是指测得量值与被测量的真值之间的差。 测量误差是指测得量值与被测量的真值之间的差。 由于测量过程总不可避免地会出现测量误差， 由于测量过程总不可避免地会出现测量误差，测量结果只 是在一定范围内近似真值，绝对等于真值是不可能的。 是在一定范围内近似真值，绝对等于真值是不可能的。 测量误差大说明测量精度低， 测量误差大说明测量精度低，所以误差和精度是两个相对 的概念。 的概念。
量块
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5.2 测量仪器和测量方法
5.2.1 测量仪器的基本技术性能指标 测量仪器的基本技术性能指标是合理选择和使用计量器具的 重要依据。 重要依据。 依据国家计量技术规范标准JJF1001 1998《 JJF1001依据国家计量技术规范标准JJF1001-1998《通用计量术语及 定义》 定义》。 1．标尺间距 标尺间距是指计量器具沿着标尺长度的同一条线测得的两相 邻标尺标记之间的距离。 邻标尺标记之间的距离。 2．标尺间隔 标尺间隔也称为分度值， 标尺间隔也称为分度值，是指计量器具标尺对应两相邻标记 的两个值之差。 的两个值之差。 3．分辨率 分辨率是指计量器具所能有效辨别的最小的示值。 分辨率是指计量器具所能有效辨别的最小的示值。 4．示值范围 示值范围是极限示值界限内的一组值。 示值范围是极限示值界限内的一组值。
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5.2.2 测量仪器及分类 测量仪器（计量器具）， ），是指单独地或连同辅助设备一起用 测量仪器（计量器具），是指单独地或连同辅助设备一起用 以进行测量的器具。 以进行测量的器具。 1．实物量具 实物量具是指以固定形式复现或提供给定量的一个或多个已 知值的计量器具。该种器具结构往往比较简单。 知值的计量器具。该种器具结构往往比较简单。它可分为单 值量具和多值量具两种。 值量具和多值量具两种。 单值量具是指复现单一量值的量具。 单值量具是指复现单一量值的量具。 多值量具是指能复现同一物理量一系列不同量值的量具。 多值量具是指能复现同一物理量一系列不同量值的量具。 2．测量传感器 测量传感器是指提供与输入量有确定关系的输出量的器件。 测量传感器是指提供与输入量有确定关系的输出量的器件。 3．测量系统 测量系统是指组装起来以进行特定测量的全套测量仪器和其 它设备。 它设备。
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4．显示式测量仪器 显示式测量仪器是指能将被测几何量的量值转换成可直接 观测的指示值(示值)的测量仪器。 观测的指示值(示值)的测量仪器。 5．记录式测量仪器 记录式测量仪器是指提供示值记录的测量仪器。 记录式测量仪器是指提供示值记录的测量仪器。 6．数字式测量仪器 数字式测量仪器是指提供数字化输出或显示的测量仪器。 数字式测量仪器是指提供数字化输出或显示的测量仪器。 7. 测量设备 测量设备是指为确定被测几何量量值所必需的测量仪器、 测量设备是指为确定被测几何量量值所必需的测量仪器、 测量标准、参考物质和辅助设备的总称。 测量标准、参考物质和辅助设备的总称。
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5.2.3 测量方法及分类 测量方法是指在进行测量时所用的， 测量方法是指在进行测量时所用的，按类别叙述的一组操 作逻辑次序。 作逻辑次序。 1. 直接测量和间接测量 ⑴ 直接测量 直接测量是指被测的量值直接由计量器具读出。 直接测量是指被测的量值直接由计量器具读出。 ⑵ 间接测量 间接测量是指欲测量的量值由几个实测的量值按一定的函 数关系式运算后获得的。 数关系式运算后获得的。 2．绝对测量和相对测量 ⑴ 绝对测量 绝对测量是指计量器具显示或指示的示值即是被测几何量 的量值。 的量值。 ⑵ 相对测量 相对测量也称为比较测量， 相对测量也称为比较测量，是指计量器具显示或指示出被 测几何量相对于已知标准量的偏差， 测几何量相对于已知标准量的偏差，测量结果为已知标准 量与该偏差值的代数和。 量与该偏差值的代数和。
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5．被动测量和主动测量 ⑴ 被动测量 被动测量是指在零件加工后进行测量。 被动测量是指在零件加工后进行测量。测量结果只能判断零 件是否合格。 件是否合格。 ⑵ 主动测量 主动测量是指在零件加工过程中进行测量。 主动测量是指在零件加工过程中进行测量。其测量结果可及 时显示加工是否正常，并可以随时控制加工过程，及时防止 时显示加工是否正常，并可以随时控制加工过程， 废品的产生，缩短零件生产周期。 废品的产生，缩短零件生产周期。 6．动态测量和静态测量 ⑴ 动态测量 动态测量是指在测量过程中， 动态测量是指在测量过程中，被测表面与测头处于相对运动 状态。 状态。 ⑵ 静态测量 静态测量是指在测量过程中，量值不随时间变化的测量， 静态测量是指在测量过程中，量值不随时间变化的测量，即 被测表面与测头处于相对静止状态。 被测表面与测头处于相对静止状态。
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5.3
测量误差及数据处理
5.3.1 测量误差的基本概念 绝对误差：是测量结果减去被测量的真值， 绝对误差：是测量结果减去被测量的真值，常称为测量误差 或误差。 或误差。
相对误差：是测量误差（取绝对值）除以被测量的真值。 相对误差：是测量误差（取绝对值）除以被测量的真值。
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5.1.3 计量基准 在生产和科学实验中测量需要标准量， 在生产和科学实验中测量需要标准量，而标准量所体现的 量值需要由基准提供，因此，为了保证测量的准确性， 量值需要由基准提供，因此，为了保证测量的准确性，就 必须建立起统一、可靠的计量单位基准。 必须建立起统一、可靠的计量单位基准。 1. 计量基准 计量基准是为了定义、实现、 计量基准是为了定义、实现、保存和复现计量单位的一个 或多个量值，用作参考的实物量具、测量仪器、 或多个量值，用作参考的实物量具、测量仪器、参考物质 和测量系统。 和测量系统。 2.测量基准可分为长度基准和角度基准两类 测量基准可分为长度基准和角度基准两类。 2.测量基准可分为长度基准和角度基准两类。 5.1.4 量块 量块的横截面形状为矩形， 量块的横截面形状为矩形，并具有一对相互平行的测量面 的实物量具，又称块规。 的实物量具，又称块规。 它是保证长度量值统一的一种端面长度标准， 它是保证长度量值统一的一种端面长度标准，用耐磨材料 制造。除了作为工作基准之外，量块还可以用来调整仪器、 制造。除了作为工作基准之外，量块还可以用来调整仪器、 机床或直接测量零件。 机床或直接测量零件。
千分尺
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5．测量范围 测量范围是指测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测 量的值，也称为工作范围。 量的值，也称为工作范围。 测量范围的上限值与下限值之差称为量程。 测量范围的上限值与下限值之差称为量程。 6．灵敏度 灵敏度是指测量仪器响应的变化除以对应的激励变化， 灵敏度是指测量仪器响应的变化除以对应的激励变化，即 量仪对被测量变化的反应能力。 量仪对被测量变化的反应能力。 7．示值误差 示值误差是指测量仪器的示值与被测几何量的真值之差。 示值误差是指测量仪器的示值与被测几何量的真值之差。 通常示值误差越小，则测量仪器的精度就越高。 通常示值误差越小，则测量仪器的精度就越高。 8．修正值 修正值用代数法与未修正测量结果相加， 修正值用代数法与未修正测量结果相加，以补偿其系统误 差的值。 差的值。 9．测量结果的重复性 测量结果的重复性是指在相同的测量条件下， 测量结果的重复性是指在相同的测量条件下，对同一个被 测几何量进行连续多次测量所得结果之间的一致性 10． 10．测量不确定度 测量不确定度是表征合理地赋予被测量之值的分散性， 测量不确定度是表征合理地赋予被测量之值的分散性，与 测量结果相联系的参数。 测量结果相联系的参数。
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5.1 测量的基本概念
国家标准 GB/T 3177—1997《光滑工件尺寸检验》 《光滑工件尺寸检验》 GB/T 1957—2006《光滑极限量规技术条件》 《光滑极限量规技术条件》 GB/T 6322—1986 《光滑极限量规型式与尺寸》 光滑极限量规型式与尺寸》 GB/T 6093-2001《几何量技术规范（GPS）长度 《几何量技术规范（ ） 标准量块》 标准量块》 JJG 146—2003 《中华人民共和国国家检定规程 量块》 量块》 JJF 1001—1998 《中华人民共和国国家计量技术 规范通用计量术语及定义》 规范通用计量术语及定义》
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测量误差的来源： 5.3.2 测量误差的来源： 1. 测量方法误差 指测量方法的不完善引起的误差。 指测量方法的不完善引起的误差。 2. 计量器具的误差 指计量器具本身所具有的误差以及各种辅助测量工具、附件 指计量器具本身所具有的误差以及各种辅助测量工具、 等的误差。 等的误差。 ⑴ 原理误差 ⑵ 制造和调整误差 ⑶ 测量力引起的测量误差 3. 测量环境误差 指测量时环境条件不符合标准的测量条件所引起的误差。 指测量时环境条件不符合标准的测量条件所引起的误差。 4．主观误差 主观误差是指测量人员主观因素造成的人为差错， 主观误差是指测量人员主观因素造成的人为差错，它也会产 生测量误差。 生测量误差。
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Tolerance and Measurement Technology
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5.1 测量的基本概念 5.2 测量仪器和测量方法 5.3 测量误差及数据处理 5.4 光滑工件尺寸检测
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教学内容 光滑工件的检验方法， 量规设计原则， 光滑工件的检验方法 ， 量规设计原则 ， 光滑极限量规的 种类、用途、 量规公差带及尺寸公差带的配置关系， 种类 、 用途 、 量规公差带及尺寸公差带的配置关系 ， 量 规工作尺寸的计算， 量规型式及选用。 规工作尺寸的计算 ， 量规型式及选用 。 光滑工件尺寸检 验中有关误收、误废、安全裕度的基本概念， 验收极限 验中有关误收 、 误废 、 安全裕度的基本概念， 的确定，通用计量器具的选择。 的确定，通用计量器具的选择。 教学要求 重点：零件的检测方法和数据处理的方法。 重点：零件的检测方法和数据处理的方法。 掌握测量技术的应用。 掌握测量技术的应用。
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3．接触测量和非接触测量 ⑴ 接触测量 接触测量是指测量时计量器具的测头与被测表面直接接触。 接触测量是指测量时计量器具的测头与被测表面直接接触。 ⑵ 非接触测量 非接触测量是指测量时计量器具的测头不与被测表面接触。 非接触测量是指测量时计量器具的测头不与被测表面接触。 4．单项测量和综合测量 ⑴ 单项测量 单项测量是指分别对工件上的各被测几何量进行独立测量。 单项测量是指分别对工件上的各被测几何量进行独立测量。 ⑵ 综合测量 综合测量是指同时测量零件上几个相关参数的综合效应或综 合指标，以判断综合结果是否合格。 合指标，以判断综合结果是否合格。