精密测量技术——期末知识点总结(前两章)..docx

精密测量技术——期末知识点总结 一．精密测量的意义与发展 1．2测量的基本概念 测量：以确定量值为目的的一组操作。也就是为确定被测对象的量值而进行的实验过程。 测试：是指具有试验性质的测量。也可理解为试验和测量的全过程。 检验：是判断被测物理量是否合格（是否在规定范围内）的过程，通常不一定要求测出具体值。因此检验也可理解为不要求知道具体值的测量。检验的主要对象是工件。 检定：为评定计量器具是否符合法定要求所进行的全部工作，它包括检查、加标记和出具检定证书。检定的主要对象是计量器具。 比对：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。 一个完整的测量过程应由下述四部分组成，即测量过程四要素： 测量对象和被测量 测量单位和标准量 测量方法 测量不确定度 测量方法分类： 直接测量和间接测量、绝对测量和相对测量、接触测量和非接触测量、单向测量和综合测量（例如齿轮整体误差的测量、丝杠的螺旋线误差测量）、手动测量和自动测量、工序测量和终结测量、以及主动测量（也叫在线测量）和被动测量等。 测量不确定度： 不确定度是指对测量结果不能肯定或有怀疑的程度。测量不确定度是表征合理赋予被测量之值的分散性，并与测量结果相联系的参数。测量不确定度是表征测量结果的一个容易定量、并便于操作的质量指标，它的大小决定了测量结果的使用价值。当给出的测量结果附有不确定度的说明时，才是完整和有意义的。 1．5测量不确定度 标准不确定度，就是用标准差表征的不确定度，称为标准不确定度，用u表示。标准不确定度分A类评定与B类评定。A类：ux=sxn=[1nn-1xi-x2] 不确定度的来源包括：被测量的定义不完全；被测量的复现不理想；测量样本的代表性；环境条件的影响；人员读数偏差；仪器分辨率的限制；测量标准赋值的不准确；引用常数或参数的不准确；测量方法的近似；各种随机影响（误差）；修正系统误差的不完善；不明显的粗大误差。 以上来源可以分别归为设备、方法、环境、人员带来的不确定性误差，以及被测量定义、复现和抽样的不确定性。 1.3.1两个重要的测量原则 1. 阿贝测长原则 阿贝测长原则：将被测物与标准尺沿测量轴线成直线排列。即，标准量和被测尺寸按串联形式排列。为说明阿贝测长原则——串联排列测长的优越性，以线纹尺的检定为例。 （1）线纹尺检定并联排列方案误差分析 图1 图1-3 误差计算图 图1-2并联排布误差示意图 图 图1-1线纹尺检定并联排布方式 如图1-2，并联间距为s。由于工艺的限制，导轨的直线度误差引起了测量时测量显微镜的偏斜，以角φ表示。则由此产生的测量误差为? =s*tanφ。 设：s=100mm，φ=10“ 此误差为一次方的误差，即误差与s和φ成正比。为减小此类误差，可以缩短s值，但往往会受并行结构的限制，因此主要应使φ值减小，这就对导轨制造提高了要求，导致成本的增加。 （2）线纹尺检定串联排列方案误差分析 图1 图1-3线纹尺检定串联联排布方式 图1-4串联排布误差示意图 如图1-3，两显微镜的间距为l。由于工艺的限制，导轨的直线度误差引起了测量时测量显微镜的偏斜，以角φ表示。则由此产生的测量误差为? =l*1-cosφ≈l*1-(φ2 设：l=1000mm,φ=10“=0.00005rad 此误差为二次方的误差，即φ角很小时，可以忽略不计。 由此可见，在拟定测量方案时，如能符合阿贝原则，则测量偏斜引起的影响将很小，即、对导轨的直线度要求相对可以有所降低，从而降低了仪器的制造成本。 但是，这种方法制造的测量仪器导轨较长，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。因此在某些情况下不得已仍要采用并联布置方式，但随之必须对一次方误差采取补偿措施以降低影响，例如在1m测长机上采用光学补偿原理（爱帕斯坦原理，详见第二章）。 2. 圆周封闭原则 圆周封闭原则：在圆周分度器件（如刻度盘、圆柱齿轮等）中，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。为说明自然封闭原则——自检法的优越性，以方形角尺的检定为例。 （1）方形角尺检定——直角尺比较测量方案 图1-5方形角尺检定——直角尺比较测量方案如图1-5，D为被检定的方形角尺，C为高精度直角尺。在测量时先将两指示器A和B用直角尺调至零位，然后再与方形角尺D的 图1-5方形角尺检定——直角尺比较测量方案 此方案的测量精度不可能太高，因为标准直角尺本身的实际偏差直接反映在测量结果之中，被检定方形角尺的精度因而受测量角尺精度所限，很不经济。 图1-6方形角尺检定——自检法测量方案（ 图1-6方形角尺检定——自检法测量方案 如图1-6，把被检定的方形角尺垂直地放置在平板上，以角θ1的一个面为定位面。用自准直仪对准角θ1的另一个面，调整自准直仪，使其