测量基础知识和操作_培训

------龚俊庆测量基础知识和操作一、测量误差与测量不确定度二、测量的基本原则和特性主要内容三、测量的五大原则四、测量方法的选择五、量具的正确使用六、长度检测、角度检测、轴径测量、轴孔测量、表面粗造度测量及形位误差测量检测方法和有关注意事项测量误差1、测量误差的定义(JJF1011-20115.3)测得的量值减去参考量值。第一章测量误差与测量不确定度测量不确定度1、测量不确定度的定义(JJF1059.1-2012)根据所用到的信息，表征赋予被测量量值分散性的非负参数2、测量不确定度的来源：环境、设备、人员、方法第一章测量误差与测量不确定度测量误差与测量不确定度的主要区别序号测量误差测量不确定度1有正号或负号的量值，其值为测量结果减去被测量的真值无符号的参数，用标准差或标准差的倍数或置信区间的半宽表示2表明测量结果偏离真值表明被测量值的分散性3客观存在，不以人的认识程度而改变与人们对被测量、影响量及测量过程的认识有关4由于真值未知，不能准确得到，当用约定值代替真值时，可得其估计值可由人们依据实验、资料、经验等信息评定，从而可定量确定。5按性质可分为随机误差和系统误差不确定度分量评定时一般不分其性质，若需要可表述为“由随机效应引入的不确定度分量”和“由系统效应引入的不确定度分量”6已知系统误差的估计值时，可以对测量结果进行修正，得到修正的测量结果不能用不确定度对测量结果进行修正。在已修正测量结果的不确定度中应考虑修正引入的不确定度第一章测量误差与测量不确定度如何测量如图所示工件？１、能不能测？需考虑工件特性（尺寸、精度、批量等）设备条件如何？测量环境、效率、成本２、怎样测？３、测量结果如何？４、测量结果应用第二章测量的基本原则和特性几何量测量的五大原则为了保证正确可靠的测量，人们在测量实践中总结出了五条基本原则，即：阿贝原则封闭原则最小变形原则最短测量链原则基准统一原则这些基本原则在拟定测量方法时应根据具体情况侧重选择，尽量遵守。第二章测量的基本原则和特性阿贝原则长度测量中，测量过程就是被测工件的尺寸与作为标准量的线纹尺、量块等的尺寸进行比较的过程。比较时，二线的相互位置有（1）两种布线方式：串联布线：指被测量的测量轴线与标准量的测量轴线重合，或者应在其延长线上--共线并联布线：指被测量的测量轴线与标准量的测量轴线相互平行，相距一定距离S。（2）阿贝原则（即串联原则）1890年德国人ErnstAbbe提出：“将被测物与标准尺沿测量轴线成直线排列”。这就是阿贝原则。阿贝原则是几何量测量的最基本原则，如条件许可，应尽可能遵循阿贝原则。待检尺标准尺第二章测量的基本原则和特性并联布线（不符合阿贝原则：被测线与测量线相距Ｓ时引起的测量误差约为：∆=S·tanφ≈Sφ可见，测量误差∆与S、φ成正比，∆与倾角φ成一次关系，习惯上称一次误差。阿贝误差并联测量例设S=100mm,φ=0.0001rad则得:∆=10um这说明当不遵守阿贝原则测量时，由于工作台移动时直线度误差所引起的测量误差为一次大误差。第二章测量的基本原则和特性串联布线（符合阿贝原则）：测量误差∆为：∆=L(1-cosφ)=2L(sinφ/2)²当φ很小时:∆≈Lφ²/2可见测量误差∆与Lφ²成正比，因为∆与倾角成二次方关系，所以习惯上称二次误差。串联测量例设L=1000mm,φ=0.0001rad,则得:∆=0.005um可见，当遵守阿贝原则测量时，即使测量时导轨的直线度有误差，所引起的测量误差为二次微小误差,也是完全可以忽略不计的。第二章测量的基本原则和特性阿贝误差阿贝原则的意义就在于它避免了因导轨有误差而引起测量的一次大误差。A.在量仪设计中，遵守阿贝原则可相应降低仪器导轨的精度，而测量精度却比较高。B.在测量中，遵守阿贝原则可提高测量精度。当使用不符合阿贝原则的测量仪器时，应尽量减小测量一次大误差，以提高仪器的使用精度。以下哪些仪器是符合阿贝原则的？采用阿贝原则的意义第二章测量的基本原则和特性第二章测量的基本原则和特性换句话说：将被测物与标准尺沿测量轴线成直线排列测量”。测量精度最高，测量误差仅为：∆=5um，这就是阿贝原则。如条件许可，应尽可能遵循阿贝原则。比如千分尺、百分表的使用。“将被测物与标准尺沿着测量轴线平行排列测量”，不符合阿贝原则，测量精度略差，测量误差为∆=10um，比如游标卡尺和高度尺的使用。基本原则和原则：在测量中如能满足封闭条件，则圆周分度间隔误差的总和必然为零。它由圆周分度的自然封闭特性得到。应用--自测：不需高一级的标准量就可实现本身的高精度测量。封闭原则第二章测量的基本原则和特性例下面两种方形角尺垂直度误差测量方法。(2)用自准直仪自测(1)用直角尺比较第二章测量的基本原则和特性封闭原则第二章测量的基本原则和特性封闭原则例：利用封闭原则测量四方体的四个角，相对于α面的读数偏差分别为5″、3″、-1″、+1″，求四个角的实测偏差。答案：四个角的实际值为3″、1″、-3″、-1″原则：为使测量结果准确可靠，在测量过程中应使各种原因引起的变形为最小。变形原因：接触变形、自重变形、热变形减少变形的方法：接触变形：根据接触体的材料和形状正确选择测量力、接触形式和适当的测量方法。测力：可依被测件的标准公差、材料来规定其大小。接触形式：点接触、线接触、面接触。测量方法：如用相对测量法或两次读数法，以减小或抵消变形的影响。最小形变原则第二章测量的基本原则和特性自重变形：大小与零件的支承方式和支承点位置有关。如一长形工件，若支承点为：l=0.2203L,白塞尔点----杆的长度变化最小；一般线纹尺测量时采用.l=0.2113L,艾利点----杆的两端面平行度变化最小。测大尺寸量块量时采用。l=0.2232L----杆的中间和两端变形（下降）量相等，杆的全长弯曲变形最小。测大尺寸的平面度、直线度时采用。l=0.2386L----中间弯曲量为零。换句话说：为了减少长形工件测量时的形变，架起工件二端支承点位置，平均为长形工件总长度的22%。热变形：等温、避免局部受热最小形变原则第二章测量的基本原则和特性在精密测量中，从感受到被测量到指示装置显示出被测量，其中经过的转换链有：测量链、指示链、辅助链。在测量链各个环节不可避免地引入误差，环节越多，误差因素就越多。为了保证一定的测量精度，测量链应最短，这便是测量链最短原则。如:•在立式光学计中测量块的变动量.•在万能工具显微镜上用影像法测量小于半圆的圆弧半径。最短测量链原则第二章测量的基本原则和特性设计基准、工艺基准、加工基准、装配基准与测量基准相一致，称为五基准统一原则。在工艺设计和加工中力求达到与设计、装配基准相统一，测量时也是如此。在设计基准难以与工艺、加工基准相统一的条件下，测量基准首选与设计基准相统一。基准统一原则第二章测量的基本原则和特性基准统一原则第二章测量的基本原则和特性测量方法JJF1001-2011中给出的定义：4.5、测量方法：对测量过程中使用的操作所给出的逻辑性安排的一般性描述。广义的理解：完成测量任务所用的方法、量具或器具，及测量条件（含标准器、接触方式、定位方法、环境条件等）的总和。对几何量的测量而言，则是根据被测参数的特点，如公差值、大小、轻重、材质、数量等，并分析研究该参数与其他参数的关系，最后确定对该参数如何进行测量的操作方法。第四章测量方法的选择测量方法基本的测量方法直接测量&间接测量绝对测量&相对测量接触测量&非接触测量单项测量&综合测量工序测量&终结测量主动测量&被动测量零位法偏位法替代法累积法第四章测量方法的选择测量方法第四章测量方法的选择零位法：利用惠斯登电桥测量电阻（或电容、电感）是这种方法的一个典型例子。天平、检流计等偏位法：在测量过程中,用仪器表指针的位移(即偏差)来表示被测量的测量方法。累积法：把某些难以用常规仪器直接测量的物理量用累积的方法，将小量变大量，不仅便于测量，而且还可以提高测量准确度。如小样品的质量。测量方法的正确选择1、测量方法选择的基本原则：在满足精度的前提下，选择最经济的方法。2、选择计量器具准确度的方法：选择计量器具准确度取决于测量方法的准确度系数K，K值一般取1/3~1/10。测量准确度较高、测量对象的公差值小，K值可等于或接近1/3；测量准确度较低、测量对象的公差值大，K值可以小一些，最小为1/10；一般情况下取1/5。K=Δ/TΔ=K·T式中：Δ——测量方法的极限误差；T——被测对象的公差值。按照国家标准GB/T3177—2009产品几何技术规范(GPS)光滑工件尺寸的检验中规定选择计量器具。所选计量器具的测量不确定度u小于或等于测量不确定度的允许值u1。第四章测量方法的选择（接上页）计量器具的测量不确定度允许值u1按测量不确定度与工件公差的比值分档，IT6~IT11分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ三档，IT12~IT18分为Ⅰ,Ⅱ两档，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ对应比值分别是1/10,1/6,1/4。计量器具的测量不确定度允许值u1约占测量不确定度的1/9。详见GB/T3199-2009产品几何技术规范(GPS)光滑工件尺寸的检验。测量器具选择还需根据工件外形、大小、重量、材料、刚性和表面粗糙度等；3、测量方法选择的经济原则：测量时间短、效率高，测量器具简单、可靠、易维护、操作方便，测量人员少、技术要求低。第四章测量方法的选择测量方法的正确选择4、常用游标卡尺和千分尺精度（最大允许误差）150机械（数显）游标卡尺精度±0.02mm300机械（数显）游标卡尺精度±0.04mm500机械（数显）游标卡尺精度±0.05mm数显千分尺精度±0.002mm机械千分尺精度±0.004mm5、举例根据图纸工件公差值选择量具例1、某圆棒的设计尺寸为Φ200-0.025mm，如何选择计量器具？1/5*0.025=0.005即只能选用千分尺测量工件外圆尺寸。例2、某钣金件的设计尺寸为70±0.2mm，如何选择计量器具？1/5*0.2=0.04即选用150卡尺测量工件尺寸。第四章测量方法的选择其它1．标准件的选择：●标准件的形状和大小应尽量与被测件一致；●其精度等级要比被测件高，满足(1/3～1/10)原则；●材料的性能稳定，耐磨性好，与工件近似或一致。第四章测量方法的选择其它第四章测量方法的选择2、测量基面的选择：●测量时用作被测量值的起始所依据的面、线、点统称为测量基面；●选择测量基面时应遵守基面统一原则：即测量基面应和设计基面、工艺基面、装配基面相一致。●辅助基面的选择：精度较高、稳定性好；与各被测量之间关系密切。其它3、定位基面的选择●常见两种情况：一是测量基面直接作为定位基面，另一种是测量基面不能作定位基面。●在选择定位方法时，一般只需约束影响被测量轴线与标准量轴线相对位置的自由度即可。定位基面处于正确位置，并在整个测量过程中保持不变。●最典型的四种定位方法：★面定位：平面定位★外圆柱面定位（如V形体定位）★内圆柱面定位（如心轴定位），★线定位：主要为顶尖定位。第四章测量方法的选择其它4.测量环境的选择（温度、湿度、震动等）●测量环境始终影响着测量，测量准确度要求越高，对测量环境的要求也越高。●影响测量的主要环境因素有：温度、湿度、腐蚀性气体、振动和灰尘等;其中温度对测量的影响最大第四章测量方法的选择其它第四章测量方法的选择(1)温度●标准温度：我国规定以20℃为标准温度。我们现在所指的测量长度，一般都是在标准温度下的长度。●温度误差：由于测量条件的温度对标准温度有偏差，这样就引起测量误差，也可叫做温度误差。其所以产生测量误差的原因是：①被测工件与计量器具的温度各不相同；②被测工件与计量器具的线膨胀系数不同。●温度误差的计算：式中：L—被测长度；α2、t2—分别为被测工件线膨胀系数和温度α1、t1—分别为计量器具线膨胀系数和温度;222112020CLLtt其它第四章测量方法的选择例1:用相对法测量量块，已知标准量块和被检量块的温度分别为21.8ºC和20.8ºC，量块的温度线膨胀系数为α