計量技術基礎,一、計量基本知識 二、長度計量（常用量具檢定） 三、衡器,第一部分：計量基本知識,一、測量,計量的概念 二、計量器具 三、計量檢定 四、關于法定計量單位 五、測量誤差和數據處理,一、測量、計量的概念 1）計量工作的作用,“計量是當代經濟發展必需的支撐條件,是信息化的基礎,是現代化生產、全面提高產品質量、增強國際競爭力的重要手段。計量是信息化的基礎，計量不準確。信息會誤導，信息化將失去意義，沒有計量無法進行現代化生產，更談不上提高產品質量，加強本國產品在國際上的競爭力，以計量這一非關稅壁壘人為限制它國產品的情況也時有出現。” 引自中國工程院關于呈送面向21世紀社會和經濟可持續發展的需求，加快建設我國現代化計量體系的建議的報告,計量與工業生產,現在工業國家將原材料、工藝裝備、計量檢測稱為現代生產的三大支柱。即生產的發展和進步主要在這三個領域進行。朱镕基總理說：“計量測試工作是整個工業企業素質和管理現代化最基本的條件，憑數據指揮生產，監控工藝、檢驗產品，質量才能真正得到保證。這兩年我國許多企業計量工作的水平有所提高，但同國際先進水平比較仍有很大差距，加強計量工作，發展計量測試技術，乃當務之急。,計量與日常生活,隨著社會不斷進步，計量已融入人民生活的各個方面，且不說柴、米、油、鹽、醬、醋、茶需要稱量，從宏觀管理而言，北京市每天需要150萬立方米自來水，250萬立方米天然氣 （含煤氣），幾十萬千瓦小時的電力，每一樣都需要計量準確 才能保證供應，出門打的，需要出租汽車計價器；自己開車免不了加油，需要加油機，打電話有一個計時的問題；看大夫，會遇到血壓計的問題，心電圖機，腦電圖儀，X光機，CT機，到商場購物需要了解定量包裝商品是否有欺騙行為，等。總之計量工作已成為我們生活的重要組成部分。,2）計量工作的主要內容,計量作為自然科學概念而言，他是一門科學技術，是為各門類學科服務的工具。目前從科學分類上大致分為幾何量計量、溫度計量、力學計量、電學計量、無線電計量、光學計量、化學計量（標準物質）、電離輻射計量、時間頻率計量、及聲學計量等分為十大類。,每個門類又有不同的專業劃分，如： 力學：中可分為質量、壓力、流量、振動、測力、硬度、粘度、密度。 溫度計量：可分為高溫、中溫、低溫。 光學：可分為光度、色度、激光等。 隨著科學技術的不斷發展傳統的計量方式因現代自動化儀表和計算機技術的廣泛應用也進行著劃時代的變革，數字測量正在逐步取代模擬測量，,計量工作作為社會科學概念而言，它又具有管理的特征。分為: 科學計量 建立國家基準并與國際基準聯系; 法制計量 主要涉及建立社會公用標準、進行量值傳遞，對影響到國計民生的計量器具實施強制管理; 工業計量 主要涉及督促企業事業單位依法進行量值溯源，建立計量檢測體系，幫助企業增強市場競爭能力。,3） 測量的概念,測量： “為確定被測量量值為目的而進行的全部工作”。 其實質是用一個標準的量與被測量進行比較, 所有的測量都是比較的過程。 遇到四個問題 1）用什么做標準？即如何保證測量的準確問題。比較中準確度達到怎樣的水平？ 2）如何實現各測量結果的一致性問題。 3）如何保證各測量活動之間的連貫性問題。 4）涉及 各利益團體測量活動共同遵守的準則問題。,測量的四要素,1、測量對象 2、計量單位 3、測量方法 4、測量結果的準確度,4） 計量概念 :(p75-倒行）,計量是“實現單位制統一和量值準確的測量”或者說是“以實現單位統一，量值準確一致為目的的測量”。它涉及整個測量領域，并在法律規定下，對測量起著指導、監督、保證和仲裁的作用,5）計量的主要特性（p78頁）,1、準確性 2、一致性（統一性） 3、溯源性 4、法制性（社會性）,二計量器具,1）計量器具定義 指單獨地或連同輔助設備一起，以進行測量的器具（指能用以直接或間接測出被測對象量值的裝置、儀器儀表、量具或用于統一量值的標準物質、包括計量基準、計量 標準和工作計量器具）(p79) 計量儀器：示值將被測量值轉換成可直接觀察的示值或等效信息的計量器具如，天平、溫度計、臺秤、百分表、電流表。判斷其是否屬于計量儀器，主要看被測量在該儀器上是否被轉換。,3）計量器具的計量特性,計量器具的計量特性反映了計量器具本身的質量，是計量校準時評定計量器具是否合格、能否繼續使用的重要依據。 主要由以下內容： 1、示值； 2、測量范圍和量程； 3、準確度和誤差； 4、靈敏度和分辨率； 5、飄移和穩定度。,示值,是指由計量器具指示的（或提供的）被測量量值。他用被測量的單位表示，與標在計量器具標尺上的單位無關。,測量范圍和量程,測量范圍與標尺范圍、標稱范圍、量限在概念上極易混淆。 測量范圍是指計量器具誤差處于允許極限內時的一組被測量的值。（即符合誤差要求的最小到最大的一組值）測量范圍與計量器具規定的允許誤差極限有關。 標尺范圍是指在給定的標尺上兩端標尺標記之間標尺值的范圍。他用標在標尺上的單位表示，與被測量的單位無關。,標稱范圍：也稱為示值范圍。對于每個標尺范圍而言，是指當計量器具調至特定位置時，計量器具給出的，標尺范圍內的一組被測量的示值的范圍。他用被測量的單位表示，與標在標尺上的單位無關。 量程：標尺范圍上下限之差的模。如液體溫度計可測量負20度-正30度則量程為50度。 根據測量范圍和量程可以較合理的配備、選擇計量器具。被測量值應落在量程的1/5-2/3范圍內。,準確度和誤差（p82),準確度可以有兩種解釋，1、為測量的準確度；2、計量器具的準確度 計量器具的準確度：是指計量器具給出接近于被測量值真值的能力。反映了計量器具給出的示值中由于系統誤差和隨機誤差的存在，示值接近真值的的程度。它是計量器具最主要的計量性能之一，是測量準確度的重要基礎和條件。,計量器具準確度是一個定性的概念，只是定性表征能力和程度，實際應用時，一般用計量器具的示值誤差來定量表示。日常工作中計量器具的準確度大都用計量器具的最大允許誤差表達，允許誤差應在測量允差的1/10-1 / 3。 測量結果的準確度也是一個定性的概念，實際應用時一般用測量不確定度來表達,計量器具的示值誤差：(p83-2),是指計量器具的示值與對應的輸入量的（約定）真值之差。（是一個具體的差值，非正既負，日常工作中出現的0.033等表示方法是錯誤的。） 計量器具的極限誤差是指計量器具的最大允許誤差，是對某計量器具人為規定的誤差限，從定義講，極限誤差不是誤差，而是誤差出現的一個區間，不是具體的誤差值。,靈敏度和分辨率(p84-10),靈敏度是計量器具靜態響映特征，是指在規定條件下激勵與對應的響應之間的關系，即計量器具對被測量變化的反應能力。 其定義：計量儀器的響應變化除以相應的激勵變化，s=y/x，式中y為被觀測變量的增量 ，x為被測量的增量。靈敏度僅對計量儀器有實際意義，對于線性計量儀器靈敏度是一常量，對非線性計量儀器s是一個變量，與激勵有關。,鑒別力是計量儀器對激勵值微小變化的響應能力。它可以用使計量儀器的響應產生一個可覺察變化的最小激勵變化值來表示。這個最小激勵變化值就稱為鑒別力閾，習慣上成為靈敏閾或靈敏限，衡器或天平稱為感量。鑒別力閾與內部、外部的噪聲、摩擦、阻尼、慣性、量化值有關，測試鑒別力閾時所施的激勵變化應是緩慢的，單值的。 鑒別力閾應小于被測參數允差的1/10。 分辨率是對計量器具的顯示裝置而言的，是指顯示裝置對緊密相鄰量值有效辨別的能力。（最小的示值差）,漂移和穩定度,漂移是指計量儀器的計量性能隨時間的慢變化。 在規定條件下，對以恒定的被測量值在規定的時間內的響應變化稱為點漂移，最低值為零的漂移稱為零漂。 穩定度是指在規定的條件下，計量儀器保持其計量特性恒定不變得能力。,計量器具的等與級,計量器具的準確度等級，是根據計量器具的準確度等性能對其計量學品質檔次的劃分，定義為：符合一定的計量要求，使誤差保持在規定極限以內的計量器具的等別，級別。 級：是根據計量器具的示值極限誤差來確定的。如，壓力表分為0.25級，0.4級，0.6級,表明示值誤差的檔次。 等：是根據總不確定度來劃分的，標準水銀溫度計分為一等，二等。標明實際值的總不確定度的檔次。,計量基準（p86-倒3行）(計量器具的一類）,指用以復現和保存計量單位量值、具有現代科學所能達到的最高準確度，經國家鑒定通過并經國務院計量行政部門批準，作為統一全國量值最高依據的計量器具。,計量標準（p87-倒5),是指準確度低于計量基準，用于檢定其他計量標準或工作計量器具的計量器具。,標準物質,是具有一種或多種足夠好的、高穩定度的，并確定了物理、化學和計量學特征，用來檢定或校準計量器具，評價計量方法或給材料賦值的物質或材料。 理化儀器的檢定主要靠標準物質作為標準進行檢定。,測量系統,是指組裝起來以進行特定測量的全套測量（計量）儀器和其他設備。,測量設備：,是指測量儀器、測量標準、參考物質、輔助設備以及測量所必須的資料的總稱,溯源性：,是指通過一條具有規定不確定度的不間斷的比較鏈，使測量結果或測量標準的值能夠與規定的參考標準，通常是與國家測量標準或國際測量標準聯系起來的特性。,三、計量檢定：,定義（p92）是指查明和確認計量器具是否符合法定要求的程序。它包括檢查、加標記和（或）出具檢定證書。主要是對計量器具的計量性能進行檢查，確定其是否合格。,強制檢定：,政府計量部門對社會公用計量標準、部門企業事業單位使用的最高計量標準及用于貿易結算、安全防護、醫療衛生、環境監測方面的列入強制檢定目錄的工作計量器具實施的定期定點檢定。,校準：,是指在規定的條件下，為確定測量儀器或測量系統所指示的量值、實物量具或參考物質所代表的量值，與對應的由標準所復現的量值之間關系的一組操作。,強 制 檢 定、檢定、校準關系,強 制 檢 定、檢定、校準關系,強 制 檢 定、檢定、校準關系,強 制 檢 定、檢定、校準關系,定度、定值、分度、比對和計量確認,定度：指在規定條件下，為確定計量器具的實際值或其指示裝置所表示量值的一組操作。（沖擊能塊、硬度塊） 定值：在規定條件下為確定標準物質的特性值，及其準確度的全部工作。 分度：在規定的條件下，為確定計量器具的標尺所表示量值的刻線位置或確定計量儀器被測量與示值之間關系的一組操作。（表盤示值的刻劃、熱電偶熱電特性的確定。 比對： （p94） 計量確認：（p95）,計量技術法規,1）國家計量檢定系統表（p97-倒11行）是國家對計量基準到各等級的計量標準，直至工作計量器具的檢定主從關系所作的技術規定，由文字和框圖構成，主要內容有：計量基準，各等級計量標準，工作計量器具的名稱，測量范圍，準確度（或不確定度或允許誤差）和檢定的方法。 2）計量檢定規程：,四、關于法定計量單位,1）計量單位制為給定量制，按規定規則確定的一組基本單位和導出單位。如市制；英制，厘米.克.秒制，國際單位制等；每一種單位制，須先確定某些基本單位，再按一定的規則確定其他的導出單位。 例：長度計量單位，米、符號：m。定義：光在真空中（1/299792458）秒時間間隔內所經路徑的長度。這是1983年召開的第十七屆國際計量大會上正式通過的，由于采用的是激光穩頻技術，米的復線精度提高到10-10 10-11 甚至達到10-12量級。,2）法定計量單位：,由國家以法令形式規定強制使用或允許使用的計量單位。1984年國務院頒布的中華人民共和國法定計量單位由下列部分組成。,1、SI國際單位制基本單位 2、國際單位制輔助單位 3、國家選定的非國際單位制單位 4、國際單位制中具有專門名稱的導出單位 5、由以上單位構成的組合形式的單位 6、由詞頭和以上單位所構成的十進倍數和分數單位,3）法定計量單位組成,4）SI國際單位制：,1960年第11屆國際計量大會通過的國際通用的計量單位制度。 國際單位制組成 1、 SI單位 2、SI詞頭 3、SI單位的十進倍數和分數單位,5）、SI單位：,SI基本單位 米、千克（公斤）、秒、安（培）、開（爾文）、摩（爾）、坎（德拉）共七個 符號：m 、 kg、 s、 A、 K、 mol、 cd SI輔助單位 弧度、 球面度 rad 、sr 共兩個 SI導出單位：共19,6）法定計量單位的三條使用規則（p120-121頁）,1、組合單位的名稱與其符號表示的順序一致，符號中的乘號沒有對應的名稱，除號對應的名稱為每，無論分母中有幾個單位，“每”字只出現一次。如：力矩的單位符號為N.m,其名稱為牛頓米，速度m/s，其名稱為，米每秒；質量熱容的符號為J/(kg.K),其中文名為焦耳每千克開爾文。 2、乘方形式的單位名稱，順序是指數名稱在前，單位名稱在后。相應的指數名稱有數字加“次方”，如體積為三次方米。運動粘度為m2 /s名稱為二次方米每秒。 3、書寫組合單位名稱時，不加乘或除及其它的符號，如電阻率符號為.m，中文名稱為歐姆米，不能稱為歐姆.米或歐姆-米或歐姆米。（P120-121）,五、測量誤差和數據處理（p130-,1、誤差公理及誤差在計量中的重要地位 測量結果都具有誤差，誤差自始至終存在于一切科學實驗和測量的過程之中，研究誤差可以提高認識能力，科學合理的設計、選擇計量檢測設備和測量方法，提高檢測人員素質，改善測量環境條件，以減少誤差。,2、誤差的定義、來源幾種類,誤差定義及表達式：誤差是對某給定的特定量而言，等于該量的給出值與真值之差。 所謂的給出量是指某特定量的量值。它可以是測量結果、計量器具示值、量具的標稱值、計算的近似值，在談及誤差時，給定的特定量必須指明，如測量結果的誤差、計量器具的示值誤差。 所謂真值是指與給定的特定量定義一致的量值。 真值是一個理想的概念，一般來說是 不可能確切獲得。但約定真值是可知的，如計量標準的示值。,3 、 誤差表達方式上的分類,根據表達方式可分為絕對誤差、相對誤差、引用誤差 1）、絕對誤差：某給定特定量的絕對誤差y=y-y0既給出值y與真值y0之差。 2）、相對誤差：t= y/ y0 y/y 3）、引用誤差：是簡化實用的相對誤差,定義為計量器具的絕對誤差y與特定值yn之比 r= y/ yn ； yn為特定的引用值。如計量器具的50%量程或滿量程。,4 、誤差來源,1）測量裝置誤差 2）測量方法誤差 3）測量環境誤差 4）人員誤差,5 、誤差的分類,系統誤差，定義：在偏離規定的測量條件下對此測量同一量時，誤差的絕對值和符號恒定，或在該測量條件改變時，按一確定的規律變化的誤差。 隨機誤差，定義：在實際測量條件下，多次測量同一量時誤差的絕對值和符號的變化，時大時小，時正時負，已不可預定方式變化的誤差。 粗大誤差，定義：超出在規定的條件下預期的誤差。（要采用的測量結果，不應該包含粗大誤差，屬于需剔出的數據，在做誤差分析時只對系統誤差和隨機誤差進行分析）,6 、關于測量不確定度,1）、已定系統誤差的合成，已定系統誤差是數值和變化規律可以掌握的系統誤差測量過程中有這些因素引起的總的系統誤差刻按線性和法加以合成。并可以對測量結果予以修正，而未定系統誤差和隨機誤差時測量不確定度評定的主要對象 2）、測量不確定度示值對測量結果不確定的程度，對此國家質量技術監督局于1999年發布JJF10591999測量不確定度評定與表示技術規范，替代JJF10271991測量誤差及數據處理中的測量誤差部分可參看JJF10591999測量不確定度評定與表示原文。,7 、測量結果的數據處理和最終表達形式,1）、有效數字：根據誤差公理，所有測量結果均為近似數。有效數字是指從左邊的第一個非零數字算起直到最末一位數字為止的所有數字。如：0.00120的有效數字為3位。0.0067的有效數字為2位。有效數字不同，其準確度也不同，計量數字中最右邊的零不能隨意取舍，因他也是有效數字，決定著測量結果的準確度。,計量數字位數的選擇,2）、數據運算中計量數字位數的選擇 加減運算，以小數點后位數最少的數為準，位數較多的其他數，可比其多保留一位，再多余的小數應舍去。計算結果以小數點后最少的位數為準，當此數仍要參加后續計算時，可多保留一位。 乘、除（含乘方開方）運算，以有效數字位數最少的那個數字為準。其余的有效數字均比其多保留一位，運算結果的有效數字位數應與參加余畝按的有效數字為數最少的那個數字相同。,3）、數據修約,修約是根據保留位數的要求將其多余位數的數字進行取舍，按照一定的規則，選取一個其值為修約間隔整數倍的數代替已知數，這一過程稱為修約。1、以1為間隔的修約規則：a、擬舍棄的數字的最左一位數字小于5則舍去，既保留的各位數字不變。b、擬舍棄的數字的最左一位數字大于5或等于5，而跟隨其后的有非全部位零的數字時則進一位。既保留的末位數字加1。C、擬舍棄的數字的最左一位數字位5，且后面的數字均位零時，看保留的數字最末一位，如是奇數，則進一位，如是偶數則舍去。口訣為：小5舍、大5進、等5時需另定、保留位湊偶需保證。,“2”、“5”間隔修約規則,“2”間隔修約規則：1、將擬修約數除2；2、將除后的數按“1”的修約規則修約；3、將得數乘2，即為修約結果。 “5”間隔修約規則:1、將擬修約數除5；2、將除后的數按“1”的修約規則修約；3、將得數乘5，即為修約結果。,測量結果的最終表達形式,對一個被測量進行測量，最后應給除測量結果y，最終測量結果應y有兩部分組成;一部分為對已掌握的系統誤差進行修正后的測量結果y;另一部分是表征測量結果（分散性）質量的不確定度。不確定度可以用絕對形式表示，也可以用相對形式表示，表達式分別為 Y=yu (p=0.68); Y=y (1u) (p=0.68) Y=yu Y=y (1u),計量工作的法律法律規,技術法規:目前我國計量技術法規分為三大類 1、國家計量檢定系統表 2、國家計量檢定規程 3、國家計量技術規范 國家計量檢定系統表是國家質檢局正式頒布的法制性技術文件，有文字和框圖構成，對從國家基準到各級計量標準、一直到工作計量器具的量值傳遞關系作的明確規定。計量法第十條規定：“計量檢定必須按照國家計量檢定系統表進行，計量檢定系統表由國家計量行政部門制定”這一規定確定了國家計量檢定系統表的法律地位。,2、國家計量檢定規程 代號:JJG*-*,計量檢定規程是對計量器具的計量性能、檢定項目、檢定條件、檢定方法、檢定周期以及檢定結果的處理等所做的技術規定。是評定計量器具性能，進行計量檢定和計量監督管理等工作必須遵循的技術法規，計量法第十條規定：“計量檢定必須執行計量檢定規程”目前計量檢定規程分三種： 1、國家計量檢定規程，由國家各計量技術委員會制定，國家質撿局批準實施。在全國范圍內統一執行。 2、地方計量檢定規程，當國家尚沒有的計量檢定規程，省、市、自治區政府計量行政部門根據當地的需要可以制定地方計量檢定規程，在當地執行。 3、部門計量檢定規程，當國家尚沒有的計量檢定規程，國務院有關主管部門可以根據本部門的需要制定計量檢定規程，在本行業執行。,3、計量技術規范代號 JJF*-*,主要是對計量工作中一些基礎性、通用性的進行的規定如： JJF10152002計量器具型式評價和形式批準通用規范； JJF1069-2003法定計量檢定機構考核規范； JJF1001-1998通用計量術語及定義等以上三種都是計量工作者需嚴格執行的技術法規。,第二部分：幾何量計量,一、幾何量計量的基本概念 二、幾何量計量的基礎知識及主要內容 三、常用幾何量計量器具的檢定 四、常用幾何量儀器的檢定,一、幾何量計量的基本概念,幾何量量是空間量，是由長度和角度組成的多維量，是用來描述物體幾何特性的物理量。他是現代計量科學的重要組成部分，與國民經濟各部門有著十分密切的關系，尤其是機械制造業、汽車制造業、國防工業應用廣泛，在各級計量檢測機構中幾何量計量部占有重要地位。 幾何量計量的兩大分支，既端度計量和角度計量，分別是直線段的長度和圓弧長度的相對值 所以習慣上稱為長度計量。,基本單位,長度的基本單位是米，是國際單位制中七個基本單位之一。 角度的單位是弧度（平面角、rad;既園弧長度與半徑之比)和球面度（立體角、sr),二、幾何量計量的基礎知識及主要內容,幾何量測量須遵循的四項基本原則 為實現正確可靠的測量，科學工作者總結出幾何量測量須遵循的四項原則， 1、阿貝原則；在測量中，需使被測量的測量軸線與標準量的測量軸線相重合或在其延長線上。 2、最小變形原則：為使測量結果準確可靠，在測量中盡可能做到使各種原因引起的變形為最小。此原則是計量器具制造者必須考慮的基本原則，主要在以下幾方面： 1）測量力引起的接觸變形， 2）自重變形， 3）熱變形，一般使用者大都重點考慮自重變形在支撐被測物時,當a=0.22031L時桿的長度變化量最小，稱為百賽爾點； 當a=0.21131L4/19L時桿的兩端平行度變化最小，成為艾利點； 當a=0.2386L6/25L時，桿的中間彎曲量為零； 當a=0.2232L2/9L時，桿的中間和兩端變形量相等；,3、最短測量鏈原則： 為保證實現測量信息信號轉換的所有轉換器的按順序的排列稱為測量鏈，測量信息信號的每一個轉換稱測量鏈的環節，每一個環節又有若干構件組成，各環節不可避免的會引入誤差，環節越多，誤差因素越多，不利于提高測量準確度，為保證一定的準確度，應盡可能減少環節，即最短測量鏈原則。,4、封閉原則： 由園分度的封閉特性，可得測量的封閉原則：在測量中如能滿足封閉原則，則其間隔誤差總和為零。 封閉原則是角度計量的基本原則不僅可使其總的累程誤差為零，而且創造了計量器具自撿的條件。使角度量值的傳遞大大簡化。,測量方法的正確選擇,1、測量方法選擇的準確度原則 測量方法的允許誤差應取工件公差的1/31/10 2、測量方法的經濟原則： 1）效率； 2）計量器具結構簡單可靠； 3）測量和輔助工作的時間應短， 4）測量的人員應少，技術水平和熟練程度要低。,3、計量器具的選擇 1）按計量器具不確定度允許值， 2）按測量工件的特性選擇； 3）按被測工件的批量大小選擇、 4、測量頭和工件接觸形式的選擇 5、測量基準面和定位方法的選擇,幾何量計量的主要內容,1、光波波長；主要研究長度計量基準，在不同時期，米的定義與波長主標準的關系不同。要求掌握幾何光學四個基本定律(p37-p38);光波干涉原理(p45-46) 2、量塊：量塊使高準確度的端面量具。用最簡單的幾何形狀設計、最有利于加工出精確的尺寸，常作偽其他計量器具的標準，檢定其他長度計量器具、量具、量規的示值誤差，對精密機械零件進行測量，對精密機床、夾具在加工中定位。(教材的p78-p102) 3、線紋：在鋼、玻璃或其他材料制成的尺體表面上刻有一定數量的登間距或不等間距刻線的一種多值量具，主要有，基準尺、標準尺、一二三等金屬線紋尺、一二等玻璃線紋尺、安裝在京密機床上的金屬標尺、以及光柵尺、磁珊、容珊、編碼器和感應同步器等。(p103-115),4、表面粗糙度（光潔度）(p148p180) 5、平直度（平面度和直線度）(p181239) 6、角度： 1）面角度,以各種平面組成的夾角及其檢定設備，如多齒分度臺，分度頭、多面棱體、測角儀、角度塊等。 2）線角度，以各種技術手段制成的線值或類似線值的園分度器具及其檢定設備，如度盤、光柵盤、角編碼器、旋轉型感應同步器、及園分度檢驗儀等。 3）小角度，各種非整園分度的計量器具及檢測設備如小角度測量儀、光學角規、自準直儀、水平儀、及水平儀檢定器等(p116p147),幾何量計量的主要內容,7、通用量具既游標類、微分副類、指示表類、水平儀類量具。(P17-p37) 8、精密測試（也稱工程測試）主要是形位誤差測量、螺紋測量、幾何量其他尺寸的測量。（p181p279)（p311-361） 9、齒輪測量：種類很多主要有漸開線齒輪、圓弧齒輪和擺線齒輪。P280p309 10、坐標測量：既用三坐標測量機將精密加工技術、電子技術、計算機技術、和精密測試技術融為一體的大型精密智能化儀器。,幾何量計量的主要內容,11、幾何量量儀：既對機械量儀、光學量儀、氣動量儀、電動量儀等計量器具的檢定。（p37p77) 12、經緯儀類儀器計量：既對大地測量、工程測量中使用的電子經緯儀、光學經緯儀、工具經緯儀、陀螺經緯儀、全占儀等儀器儀表的檢定。,三、常用通用量具的檢定,一）游標類量具：主要介紹如下內容： 1）游表類量具的讀數原理； 2）游標類量具的分類； 3）游標類量具誤差主要來源； 4）游標類量具檢定規程的理解和應用,二）微分類量具： 1微分類量具的結構、工作原理； 2、微分類量具的分類； 3、微分類量具檢定規程的理解和應用 三）指示表類量具： 1、指示表類量具的結構工作原理； 2、指示表類量具的分類； 3、指示表類量具的檢定規程的理解和應用。,一）游標類量具,1）游表類量具的讀數原理： 游表類量具的讀數機構是由主尺和游標尺共同組成的，制造游標尺時，使n個游標刻度的寬度nb,正好等于(n-1) a,主尺刻度的寬度，即使每個游標刻度的寬度b,正好比每個主尺寬度a少a/n的量，利用a與b的差值I= a/n作為游標量具的分度值，以提高游標量具的測量精度，因一般a=1，當 n=10時分度值為0.1；當n=20,分度值 為0.05；n=50時，分度值為0.02。,2）游標類量具的分類,按顯示方式可分為機械游標量具和數字顯示游標量具 按用途分為：卡尺、深度尺、高度尺。 按分度值分為：0.1mm、0.05mm、0.02mm 按結構分為：單面、雙面、三用。,3）游標類量具誤差主要來源,1、結構不符合阿貝原則引起的誤差 2、主尺基面與固定測量爪測量面垂直度引起的誤差 3、讀數誤差 4、刻線誤差 5、對零誤差 6、測量面平行度和平面度引起的誤差 7、測量力引起的變形誤差,4）JJG302002通用卡尺檢定規程的理解和應用,取代的規程； JJG301992游標卡尺檢定規程， JJG1921979，游標卡尺（10002000）檢定規程； JJG4001985，帶標卡尺檢定規程； JJG5261988，數顯卡尺檢定規程； JJG321987，深度游標卡尺檢定規程。 規定了9個方面的要求,9個方面的要求,1、標尺標記的寬度和寬度差,2、測量面的表面粗糙度,3、測量面的平面度（mm),4、圓弧內量爪基本尺寸和平行度,合并兩量爪,圓弧內量爪基本尺寸新制造的應為10或20毫米的整數倍,其偏差應符合下表的要求,使用中及修理后的基本尺寸允許為0.1毫米的整數倍,保證使用的情況下可為卡尺分度值的整數倍.,5、刀口內量爪基本尺寸和平行度,6、零值誤差,7、示值變動性,帶表卡尺不超過分度值的1/2。數顯卡尺不超過0.01mm。,8、數字顯示器的示值穩定性，1小時內不超過0.01mm.,9、示值誤差,受檢點分布,1、300mm的卡尺不少于均勻分布的三點，分別為：101.30； 201.60； 291.90mm. 2、300mm的卡尺不少于均勻分布的六點，如500mm卡尺，分別為80；161.30；240；321.60；400，491.90，或選為80；161.20；240；321.50；400，491.80，,二）微分類量具,1、微分類量具工作原理 2、JJG21-95千分尺檢定規程的理解應用 3、微分類量具檢定,1、微分類量具工作原理,微分類量具采用螺旋副傳動原理，借助測微螺桿與螺母配合，將螺桿的螺旋運動變為直線運動，從固定機構上讀出長度尺寸。 讀數機構有固定套管和微分筒組成，固定套管上刻有縱刻線，為微分筒的讀數基準線，縱刻線上下各刻有25條間隔為1mm的，上下兩排刻線，并相互錯開0.5mm，微分筒圓周刻有50條均勻刻線，測微螺桿螺距為0.5mm，螺桿每轉一圈為0.5mm，每轉一個刻度為0.5/50=0.01mm實際上千分尺應叫百分尺。,2、JJG21-95千分尺檢定規程的理解應用 檢定項目和條件,檢定項目和條件,檢定條件,技術要求,1、外觀 2各部分的相互作用 3、測微螺桿的軸向竄動和徑向擺動0.01mm 4、測占與測微螺桿工作面的相對偏移,5、測力應在6N-10N范圍內 6、刻線寬度和寬度差：固定套管縱刻線，和微分筒上的刻線寬度0.15-0.20mm，寬度差應不大于0.03mm。刻線盤的刻線寬度為0.200.30mm,寬度差應不大于0.05mm 7、指針與刻線盤的相對位置，板厚千分尺刻度盤上的指針末端應蓋住刻線盤短刻線長度的30-80%，指針末端上表面值刻度盤表面的距離應不大于0.05mm. 8、微分筒錐面的端面楞邊至固定套筒刻線面的距離應不大于0.4mm。 9、微分筒錐面的端面與固定套筒毫米刻線相對位置：當測量下限調整正確后，微分筒上的零刻線與固定套管任一毫米刻線的右邊緣相切，不相切時呀線應不大于0.05mm，離線不大于0.1mm。 10、工作面的表面粗糙度：千分尺、校對量桿表面粗糙度Ra應不大于0.05微米，壁厚、板厚千分尺工作面的表面粗糙度Ra應不大于0.10微米.,11、工作面的平面度：0級不大于0.6微米；1級不大于1微米，壁厚千分尺測微螺桿工作面的平面度應不大于1.2微米；板厚千分尺應不大于1微米。 12、工作面的平行度,13、示值誤差,受撿點,三）表類量具,1、表類量具的分類 2、表類量具的結構原理 3、表類量具的檢定,1、表類量具的分類,表類量具 1、百分表 2、千分表 3杠桿百分表 4內徑百分表 5特殊表類量具（杠桿卡規、表示卡規、 杠桿千分表、內徑千分表、杠桿式測微儀）,2、表類量具的結構原理,百分表由4個齒輪和一個齒條及彈簧指針組成，其中齒輪1為10個齒，齒輪2為16個齒，齒輪3為100個齒，齒輪2與齒條模數為0.199，當測桿移動一毫米時，齒條移動（1/0.199*3.14）等于1.6個齒，相當于齒輪2的16個齒的1/10。因齒掄1與齒輪3同軸齒輪3 為100齒，即齒輪3 轉動10個齒，齒輪1為10個齒并與齒輪3同模，當齒條移動1毫米，齒輪1轉動一周，指針轉動一圈，一圈又劃分100個等分，則每等分為0.01毫米。,千分表結構,與百分表結構基本相似只是傳動級數多，傳動比大，根據傳動級數和傳動比千分表的分度值可分為0.001、0.002、0.005毫米三種。,3、表類量具的檢定,1檢定前的準備，被檢表在市內平衡溫度的時間不少于2小時，市內溫度2010度，每小時變化不大于1度。 2主要檢定項目和方法 示值變動性、 測桿徑向受力對示值的影響、 示值誤差、 回程誤差,示值變動性、測桿徑向受力對示值的影響的技術要求,百分表示值誤差的技術要求,千分表示值誤差的技術要求,表類量具的檢定方法,工具：光柵式指示表檢定儀、千分表檢定儀、和百分表檢定儀。 方法： 1、將被檢表和標準器分別對準零位； 2、檢百分表示值誤差應在正反行程的方向上每間隔10個分度檢定一次；檢千分表示值誤差應在在正反行程的方向上每間隔50個分度檢定一次； 3、檢定儀移動規定分度值后，在被檢表上讀取各點相應的誤差值，直到工作行程終點。 4、繼續壓縮測桿，使指針轉過10個分度，再進行反向檢定。,5、在整個檢定過程中，中途不得改變測桿移動方向，也不應對被檢表、標準器進行任何調整。 6、決定反行程誤差的正負號與正行程的相同； 7、被檢表的工作行程示值誤差由正行程內各受檢點誤差中的最大值和最小值值差確定； 8、百分表任意0.1mm范圍內的示值誤差以正行程任意兩點上的誤差之差確定。 9、百分表任意1mm的示值誤差分別根據百分表0-1mm;1-2mm,2-3mm,-各段正行程范圍內所得誤差中最大和最小值之差確定。 10、千分表任意0.2mm的示值誤差分別根據0-0.2；0.20.4；0.40.6；-各段正行程范圍內所得誤差中最大和最小值之差確定。,回程誤差,回程誤差,1、回程誤差的要求如表所示 2、檢定方法：在示值誤差檢定結束后取正反行 程同一點誤差值的最大值確定該被檢表的回程誤差。 3、根據記錄表可計算各技術要求 如：工作行程示值誤差：=10-（-3）=13（微米） 任意0.1mm范圍內示值誤差=4-（-1） =5（微米） 任意1mm范圍內示值誤差=10-（-1） =11（微米） 回程誤差=2-（-1）=3（微米）,回程誤差范例（記錄表）,第三部分：力學（質量計量（衡器）,力學計量涉及的領域非常廣闊，一般認為包括質量計量、力值、扭矩、硬度、壓力、真空、振動、沖擊、轉速、恒加速度、流量、流速、容量等科學內容。 一、質量計量基本概念 二、質量計量的基本知識及分類 三、常用衡器的檢定,一、質量計量基本概念,質量計量是研究質量的測量、保證質量量質準確可靠的一門科學，也是最古老和經典的度量衡的重要組成部分。 質量：是表示物質慣性和引力大小的量度。（關于質量可參閱教材4-6頁的詳細內容） 人類要認識自然改造自然就必須認識這一屬性。是一種沒有方向的標量。 重力：物體重力是物體在宇宙中所受其它物體的萬有引力的合力。由于地球上的物體受地球引力比宇宙中其它物體的引力大的很多，所以稱物體受地球的引力和地球自轉引起的物體慣性離心力的和稱為物體的重力。它是一個矢量。 W=g m 式中，w為重力，g 為測量地點的重力加速度，m為物體質量。,重量：物體重力的度量稱為重量。同一物體在地球的不同位置它的重量是不同的，其數值隨著當地的重力加速度的不同而變化。隨地球緯度和海拔高度變化而變化，赤道上重量最小，兩極重量最大，重量隨海拔高度的增加而減小。,重量和質量的區別,二、質量計量的基本知識及分類,1、質量單位與質量計量 質量單位公斤,(Kg)是國際單位制中七個基本單位之一，也是力學計量中唯一的基本單位，,質量計量單位,質量計量定義 質量計量：就是借助天平、秤等專門測量儀器，參用直接測量或組合測量等實驗方法，為得到被測物體與國際千克原器所具有的質量量值的對應量值的工作。 它有四大要素： 1、被測物體 2、使用的測量儀器如天平、秤。 3、標準：如千克原器、各等級砝碼； 4、測量方法：如直接比較法、替代衡量法、或連續替代、或交換衡量法等；原理上又可分為杠桿原理、彈性原件變形原理、液壓原理、力電轉換原理等。,砝碼：,砝碼是質量計量的實物量具 根據JJG9990砝碼檢定規程我國對砝碼分為七級各級砝碼允差祥見教材第2223頁。 根據我國實際情況保留了JJG9981檢定規程中一等、二等高準確度砝碼的分類方法其允差數值祥見教材第24頁。 實際上我國目前形成了按七級分類和高準確度按一、二等分類的兩種不同的分等砝碼并存的情況。 實際應用時，不管按什么方式分類總的要求是使用的標準砝碼的誤差，應不大被檢計量器具最大允許誤差三分之一。,2、衡量的概念,衡量的定義：利用衡量儀器確定被測物體質量量值的工作。目前主要使用的方法： A:杠桿原理：m1g1L1= m2g2L2衡量的結果是質量 B:彈性原件變形原理,源于物體彈性變形的虎克定律。n =k*p,式中n為彈簧的變形量，k為比例常數.即彈簧變形量n與承重物秤正比，當k=1時p=n=mg,可見彈簧秤上衡量的結果是重量。 C：液壓原理，源于帕斯卡液壓平衡原理。 p1/A1=P2/A2 P1=m1g1,p2=m2g2,當A1/A2=n時則m1=n*m2，所以液壓原理衡量的結果是質量。,D：力電轉換原理：是通過力電轉換原件將作用于上面的物體重力，按一定的函數關系轉換成電參數量，（電壓、電流、電容或頻率）以顯示被測物體的重量，與彈性元件變形原理相同，它所得的結果是重量，而不是質量。電子秤等,3、衡器的分類 衡量儀器是利用作用于物體上的重力測定物體質量的儀器，按準確度分為四級 （按與準確度有關的檢定分度值和檢定分度數）,按操作方式分,結構原理,各種衡器的結構原理清參閱教材第4472頁內容，需重點掌握的是： 1、杠桿和杠桿系 2、案秤是利用杠桿和羅伯威爾機構制成的。 3、臺秤由一根計量杠桿和兩組和體秤重杠桿組成的。 4、各種臺、案秤使用注意事項和維護保養方法。,三、常用衡器的檢定,1、術語解釋 秤：利用作用于物體上的重力來測定物體質量的計量儀器。 非自動秤：在秤重過程中需要人員操作的稱（如加載或卸去載荷） 最大稱量：不計算添加皮重在內的最大秤重能力。Max 最小稱量：載荷少于該值時稱量結果可能產生過大的相對誤差。Min,實際分度值：以質量單位表示的（模擬示值）相鄰兩刻線對應的 值的差，和（數字示值）相鄰兩示值得差。用d表示。 檢定分度值：用于對秤分級和檢定時使用的，以質量單位表示的值。用e表示。通常檢定分度值等與實際分度值，e = d 秤的靈敏度：對于給定的被測質量值的靈敏度k可表示為被觀測變量L與被測質量M相