精密测量技术——期末知识点总结(前两章).docxVIP

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，用表示。标准不确定度分A类评定与B类评定。A类：；B类：经验判定。直接测量结果所要求的标准不确定度的合成值为其所有分量的算术平方根。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如图1-2，并联间距为。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，以角表示。则由此产生的测量误差为。设：，，则此误差为一次方的误差，即误差与和成正比。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如图1-3，两显微镜的间距为。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，以角表示。则由此产生的测量误差为,(很小)。设：,,则此误差为二次方的误差，即角很小时，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的各角相比较，就可得到各角对90°的偏差值。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。（2）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，以角的一个面为定位面。用自准直仪对准角的另一个面，调整自准直仪，使其读数为零，即角的读数。然后以该角为定角（用角表示，注意被测角和实际角往往不是相等的）和其他各角进行比较，测得相应的、、。则各被测角的实际值为上式左右两边各减去90°，可得：上式相加，得：由自然封闭条件可知：所以：可得各角偏差：由此可见，因为方形角尺的四个直角构成封闭条件，因而按封闭原则用自检法不仅不需要更高精度的直角尺，同时能达到很高的精度（自准直仪精度较高）。因此对各种圆周分度器件、齿轮周节累计误差的测量都应当