长度计量培训教材长度计量培训教材.doc

第一章 长度计量概述 第一节 长度计量的任务和内容 长度计量(又称几何量计量)是一项历史悠久、基础性很强的技术。长度计量与人们生活、生产活动、国民经济各个部门、科学技术各个领域有着十分密切的联系。在日常生活中，做衣服要用尺子量体裁衣，盖房要丈量土地；在工业生产中，长度计量是保证加工零件的尺寸和形状符合设计要求，保证装配的零部件和整机达到质量指标的技术手段；科学的进步更离不开长度计量，许多科学实验往往是通过长度计量来获得实验结果的。如研究宏观世界，测量天体间距离；研究微观世界，测量分子结构等。 长度计量的重要任务是：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，以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。 长度计量按其测量对象来分，可包括以下几个方面的内容： (1)长度尺寸——如端度、轴孔直径、坐标尺寸、线纹间尺寸、箱体结构尺寸等； (2)角度一如平面角(斜率等)、圆分度、空间位置角(如两轴交错的夹角)、锥度等； (3)表面形状和位置—平面度、直线度、圆度、垂直度、平行度等； (4)表面粗糙度(微观不平度)和波度； (5)齿轮。螺纹、花键及各类加工刀具等的各种工程参量。 第二节 长度计量的单位 几何量表征物体的大小、长短、形状和位置，其基本参量是长度和角度。长度的单位是“米”(m)。角度量分为平面角和立体角，其单位分别为弧度(rad)和球面度(sr)。 “米”的倍数单位和分数单位按SI规定，是在“米”前加十进制词头构成。如常用单位有毫米(mm)、微米(μm)、千米(km)等。平面角在日常应用中，保留使用以度(°)、[角]分(′)、[角]秒(″)为单位的60进制。它们与弧度的换算关系为1°=(π/180)rad，1′=(π/10800)rad，L″=(π/648000)rad。 “米”定义为：“光在真空中于(1／299792458)s时间间隔内所经路径的长度”。国际计量委员会推荐了三种实现这个新定义的方法，即时间法、频率法和辐射波长法。它们都是建立在真空中光速c为确定值，(即c=299792458m/s)的基础上，而当前主要实现途径是以辐射稳定波长的激光为基准。 长度计量单位的特点： (1)基本性 长度单位“米”在SI中被列为第一个基本单位，许多导出单位都含有长度单位因子，如：速度(m／s)、密度(kg/m3)、磁场强度(A／m)等，因此不少导出单位计量基准的准确度在很大程度上取决于长度单位量值的准确度。 (2)多维性物体的形状和位置都可以用坐标空间(如三维空间)中的若干点表示。但用若干点的坐标值来表示某些物体的几何特性会十分烦琐，所以，为了简化，在几何量中除了使用长度和角度两个基本参量外，还必须引入一些工程参量，如锥度、渐开线、螺旋线等。这些参量都是多维的复合参量，又称之为工程参量。 (3)广泛性几何量是客观世界中最广泛的物质形态，绝大部分物理量(如力学、热学、电磁学的一些量等)都是以几何量信息的形式进行定量描述的。 第三节 长度计量的基准、标准、量值传递及计量检定系统表 计量工作的基本任务之一，就是保证量值的准确一致。为此，必须做好两项工作：一是建立国家基准(包括国家[计量]基准、副[计量]基准、工作[计量]基准)和计量标准，这是统一量值的物质基础；二是为了使“标准长度单位量值”能够准确地传递到生产、科研工作中去，必须在管理上和技术上建立全国统一的科学的量值传递体系。 (1)长度计量基准 长度计量基准是用以复现和保存计量单位米的量值，经国家鉴定并批准，作为统一全国量值最高依据的计量器具。 在实际应用中，从激光波长基准到长度实物基准的过渡，一般使用光波干涉仪。利用光的干涉原理将距离和光波波长之间建立函数关系，从而使作为长度基准的波长的量值，通过干涉仪传递给实物标准器。 (2)长度计量标准 长度计量标准是按国家规定的准确度等级，实际用于长度检定工作的计量器具。 如端度实物标准器是量块。量块按使用要求，其精度分为1，2，3，4，5，6；等。 线纹标准器有标准线纹米尺、200 mm短标尺等。 角度实物标准是端面角度标准——正多面棱体，角度块； 线纹角度标准——如刻线度盘、圆光栅、编码盘等； 机械分度标准——如多齿分度盘、分度台等； 电子测角标准——主要是环行激光器。 平面度的实物标准器是平面平晶。 粗糙度的实物标准器是标准单刻线样板、标准多刻