長(zhǎng)度計(jì)量基礎(chǔ)

長(zhǎng) 度 計(jì) 量 基 礎(chǔ) 知 識(shí)
第 一 章
概
述
§1
計(jì)量在生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)中的作用
計(jì)量是人類認(rèn)識(shí)客觀事物的必需工具，計(jì)量工作的主要任務(wù)是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和科學(xué)技術(shù)研究提供準(zhǔn)確可靠的測(cè)量數(shù)據(jù)。幾何量計(jì)量是十大計(jì)量工作之一，它包括長(zhǎng)度計(jì)量和角度計(jì)量?jī)蓚€(gè)分支，一般統(tǒng)稱為長(zhǎng)度計(jì)量，長(zhǎng)度計(jì)量與其他計(jì)量之間有著密切的關(guān)系，同時(shí)又是其他計(jì)量工作的基礎(chǔ)。比如，電流的基準(zhǔn)是從長(zhǎng)度、力學(xué)和時(shí)間基準(zhǔn)導(dǎo)出的，電感的基準(zhǔn)也是從長(zhǎng)度導(dǎo)出的，等等。因此可以說(shuō)在生產(chǎn)建設(shè)、科學(xué)研究和建立計(jì)量基準(zhǔn)工作中，長(zhǎng)度計(jì)量占有非常重要的地位。

§2
我國(guó)長(zhǎng)度計(jì)量工作發(fā)展概況（簡(jiǎn)略）
新中國(guó)成立后，1950年政務(wù)院財(cái)經(jīng)委中央技術(shù)管理局設(shè)立了度量衡管理處，負(fù)責(zé)全國(guó)度量衡管理工作。1954年第一機(jī)械工業(yè)部成立了計(jì)量檢定所，先后開(kāi)展了長(zhǎng)度、熱工和力學(xué)三方面的計(jì)量工作，隨后其他部、委、局也陸續(xù)開(kāi)展了與本部門業(yè)務(wù)有關(guān)的計(jì)量工作，并制定了一些計(jì)量管理制度。
1955年成立國(guó)家計(jì)量局，直屬國(guó)務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)，統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)全國(guó)計(jì)量工作。到1959年底，全國(guó)有27個(gè)省、直轄市建立了計(jì)量機(jī)構(gòu)，170個(gè)地、市成立了計(jì)量檢定所，從事計(jì)量工作的人員達(dá)上萬(wàn)人。

§3
幾何量計(jì)量基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)
長(zhǎng)度的基本單位是“米”，其定義是：光在真空中在1/299 792 458秒的時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)過(guò)的路程的長(zhǎng)度，這是在1983年第十七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上被正式批準(zhǔn)的。
米的定義就是建立長(zhǎng)度基準(zhǔn)的依據(jù)。新的米的定義的建立，經(jīng)歷了一個(gè)從自然基準(zhǔn)到物質(zhì)基準(zhǔn)，又到自然基準(zhǔn)的過(guò)程，并給出了復(fù)制和保存長(zhǎng)度基本單位的基本方法，這種轉(zhuǎn)換體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和對(duì)測(cè)量要求越來(lái)越精確。
為實(shí)現(xiàn)全國(guó)量值的統(tǒng)一，必須建立國(guó)家一級(jí)的用以復(fù)現(xiàn)、保存單位量值的基準(zhǔn)器，即國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)，為了保證國(guó)家基準(zhǔn)經(jīng)常處于良好的工作狀態(tài)，國(guó)家還建立了副基準(zhǔn)和工作基準(zhǔn)。
國(guó)家角度基準(zhǔn)器包括精密測(cè)角裝置基準(zhǔn)（面角度）、精密圓分度測(cè)量?jī)x基準(zhǔn)（線角度）和激光小角度測(cè)量?jī)x基準(zhǔn)。
長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)器是按規(guī)定的準(zhǔn)確度等級(jí)作為檢定用的計(jì)量器具。幾何量計(jì)量涉及的標(biāo)準(zhǔn)有：線紋長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)（線紋尺）、端面長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)（量塊）、平面角標(biāo)準(zhǔn)（多齒分度臺(tái)、多面棱體、角度塊）、平面度標(biāo)準(zhǔn)（平面平晶）、表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)（刻線樣板）等等。

第 二 章    測(cè) 量 方 法
§1  測(cè)量的基本要素
任何測(cè)量都包括四個(gè)基本要素，即測(cè)量對(duì)象、計(jì)量單位、測(cè)量方法和測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。
測(cè)量對(duì)象
測(cè)量對(duì)象是指被測(cè)物理量的實(shí)體，如量塊、平晶、平板、角度塊、齒輪、鋼球、鐵板等，被測(cè)量則是指實(shí)體的某物理量或某被測(cè)參數(shù)，如長(zhǎng)度、平面度、角度、直徑、表面粗糙度、形狀誤差、位置誤差等，這些被測(cè)量歸納起來(lái)就是兩種：長(zhǎng)度和角度。
1        計(jì)量單位
計(jì)量單位是用以表示同種量量值而約定采用的特定量，這種特定量具有名稱、符號(hào)和定義，其數(shù)值為1，下面談一下長(zhǎng)度和角度的計(jì)量單位。
我國(guó)計(jì)量法規(guī)定，我國(guó)采用國(guó)際單位制，長(zhǎng)度的基本單位的中文名稱是米，國(guó)際符號(hào)是m，平面角的單位名稱是弧度，符號(hào)是rad，立體角的單位名稱是球面度，符號(hào)是sr，同時(shí)又規(guī)定平面角單位“度”、“分”、“秒”（符號(hào)分別為 °、′、″）也可同時(shí)使用，為了書(shū)寫方便，又規(guī)定了20個(gè)詞頭，其中常用的有兆、千、百、十、分、厘、毫、微、納，對(duì)應(yīng)的符號(hào)分別為M、k、h、da、d、c、m、  、n。如鈉黃光的譜線5893，應(yīng)寫成589.3nm或0.5893 m，地球赤道直徑4萬(wàn)公里應(yīng)寫成 km。
2        測(cè)量方法
由于測(cè)量的目的和測(cè)量條件的不同，測(cè)量的方法也有所不同。
1        直接測(cè)量和間接測(cè)量
直接測(cè)量：將被測(cè)量與作為標(biāo)準(zhǔn)的量直接比較，或用預(yù)先按基準(zhǔn)定好了的測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量，從而直接求得被測(cè)參數(shù)的實(shí)際數(shù)值，測(cè)量結(jié)果直接表示被測(cè)數(shù)值對(duì)基準(zhǔn)尺寸的偏差，例如用游標(biāo)卡尺測(cè)量圓柱體直徑。
間接測(cè)量：根據(jù)某些其它尺寸的測(cè)量結(jié)果，按一定的數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算出所要求的數(shù)值或它的偏差，例如用千分尺測(cè)量球體的直徑d，從而計(jì)算出球的體積  。
2        絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量
絕對(duì)測(cè)量：被測(cè)量和計(jì)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量直接比較，即可得到被測(cè)量數(shù)值，如用光波干涉儀直接測(cè)量量塊的中心長(zhǎng)度。
相對(duì)測(cè)量：被測(cè)量和計(jì)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量比較后，只能得到被測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的偏差，
此偏差與標(biāo)準(zhǔn)量的代數(shù)和才是被測(cè)量，例如用光學(xué)計(jì)測(cè)量量塊的長(zhǎng)度。
3        接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量
接觸測(cè)量：計(jì)量器具或儀器的測(cè)量頭與被測(cè)件表面直接接觸，表面之間有測(cè)量力存在，作用力的存在將引起接觸變形，例如用平面平晶測(cè)量工作臺(tái)的平面度。
非接觸測(cè)量：計(jì)量器具或儀器的測(cè)量頭與被測(cè)件表面不直接接觸，表面之間沒(méi)有測(cè)量力，例如用雙管顯微鏡測(cè)量工件表面粗糙度。
4        綜合測(cè)量和單項(xiàng)測(cè)量
綜合測(cè)量：在一臺(tái)儀器上對(duì)被測(cè)件多個(gè)幾何參數(shù)一次同時(shí)測(cè)量（或測(cè)量其綜合指標(biāo)），如，螺紋中徑、半角、螺距都會(huì)影響螺紋的旋入性，可用螺紋量規(guī)進(jìn)行綜合測(cè)量。
單項(xiàng)測(cè)量：?jiǎn)为?dú)測(cè)量被測(cè)件的一種幾何參數(shù)，如在萬(wàn)工顯上測(cè)量螺紋的中徑、半角、螺距。
5        主動(dòng)測(cè)量與被動(dòng)測(cè)量
主動(dòng)測(cè)量：在加工過(guò)程中對(duì)零件進(jìn)行測(cè)量，它能防止廢品的發(fā)生。
被動(dòng)測(cè)量：在加工后對(duì)零件進(jìn)行測(cè)量，它能鑒別零件是否合格，從而剔除廢品。
7        等精度測(cè)量與不等精度測(cè)量：
等精度測(cè)量：在測(cè)量條件（裝置、人員、方法、條件、地點(diǎn)）不變的條件下進(jìn)行的測(cè)量。
不等精度測(cè)量：在測(cè)量條件（裝置、人員、方法、條件、地點(diǎn)）變化的條件下進(jìn)行的測(cè)量。
8        動(dòng)態(tài)測(cè)量與靜態(tài)測(cè)量
動(dòng)態(tài)測(cè)量：被測(cè)件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量，如對(duì)工作過(guò)程中絲杠、齒輪進(jìn)行測(cè)量。靜態(tài)測(cè)量：對(duì)在靜止?fàn)顟B(tài)下的被測(cè)件進(jìn)行的測(cè)量。
9        組合測(cè)量和獨(dú)立測(cè)量
組合測(cè)量：將一定數(shù)目的被測(cè)量以不同方式組合，通過(guò)求解相應(yīng)的方程組，從而獲
得被測(cè)量的一種方法，又稱閉環(huán)組合測(cè)量，如多面棱體的全組合測(cè)量。
獨(dú)立測(cè)量：對(duì)單個(gè)值測(cè)量的一種方法，比如對(duì)鋼板尺某兩條刻線間距的測(cè)量。
3        測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度
測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度是測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量真值之間的一致程度。它是一個(gè)定性概念，而不是一個(gè)定量概念，準(zhǔn)確度不要與精密度混為一談，精密度通常表征測(cè)量結(jié)果中隨機(jī)誤差的大小程度，測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度是指測(cè)量?jī)x器給出接近真值的響應(yīng)能力。
我們只能說(shuō)，這臺(tái)光學(xué)計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度高，而不能說(shuō)這臺(tái)光學(xué)計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度是0.001mm。再如，對(duì)一套2級(jí)量塊，可以說(shuō)它的準(zhǔn)確度等級(jí)是2級(jí)，而不能說(shuō)它的準(zhǔn)確度是2級(jí)。

§2  測(cè)量方法的主要誤差因素
選定測(cè)量方法或評(píng)定測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度，首先要對(duì)影響測(cè)量結(jié)果的各種誤差因素進(jìn)行分析，并估計(jì)它們對(duì)結(jié)果的影響。影響測(cè)量結(jié)果的誤差因素主要包括標(biāo)準(zhǔn)器誤差、計(jì)量器具誤差、瞄準(zhǔn)誤差、讀數(shù)誤差、溫度誤差、定位誤差、測(cè)力誤差和方法誤差。
2        標(biāo)準(zhǔn)器誤差
在長(zhǎng)度計(jì)量中，相對(duì)測(cè)量比較普遍，長(zhǎng)度量值傳遞大多都是通過(guò)相對(duì)比較測(cè)量而進(jìn)行的，因此標(biāo)準(zhǔn)器的誤差將會(huì)直接帶入總誤差中，這是一個(gè)不可忽視的因素。這里的標(biāo)準(zhǔn)器主要包括：標(biāo)準(zhǔn)量塊、標(biāo)準(zhǔn)線紋尺、標(biāo)準(zhǔn)角度塊、多面棱體、平面平晶等標(biāo)準(zhǔn)量具。它們對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是制造誤差，二是檢定極限誤差，前者體現(xiàn)在“級(jí)”別，后者體現(xiàn)在“等”別。在測(cè)量結(jié)果中，如果已對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器的制造誤差進(jìn)行了修正，那末只需考慮檢定極限誤差，如果標(biāo)準(zhǔn)器是按標(biāo)稱值使用（即按級(jí)使用），那就要考慮標(biāo)準(zhǔn)器的制造偏差（即相應(yīng)級(jí)別的允許極限誤差）。
3        計(jì)量器具誤差
分析計(jì)量器具誤差可以從三個(gè)方面著手：
    1、計(jì)量器具在設(shè)計(jì)中是否采用了近似原理：如在光學(xué)計(jì)中，將角位移轉(zhuǎn)化為線位移，在角度很小時(shí) 近似取為 ，這就造成了原理誤差。
2、計(jì)量器具的制造誤差
    這類誤差是制造過(guò)程中帶來(lái)的，雖然通過(guò)裝配、調(diào)整、校正，可以減小這類誤差，但不可能完全消除。
3、計(jì)量器具在使用過(guò)程中，由于磨損、振動(dòng)、變形、調(diào)修等引入的誤差，此類誤差很復(fù)雜，一般不進(jìn)行分析，而是通過(guò)檢定確定其極限誤差的大小。
三、瞄準(zhǔn)誤差
肉眼的瞄準(zhǔn)因人而異，同時(shí)與目標(biāo)的形狀、照度、對(duì)比度、瞄準(zhǔn)方式有關(guān)。
瞄準(zhǔn)誤差可以用下式表示     
式中  ----以線值表示的瞄準(zhǔn)誤差(mm)      ----以角值表示的瞄準(zhǔn)誤差
----儀器的總放大率    250----明視距離（mm）    =206265″----系數(shù)
瞄準(zhǔn)方式與瞄準(zhǔn)精度
瞄準(zhǔn)方式
        單實(shí)線
重  合        單線線端
對(duì)    準(zhǔn)        虛線對(duì)
實(shí)  線        雙線線端
對(duì)    準(zhǔn)        雙線對(duì)稱
跨 單 線        交叉線
對(duì)  準(zhǔn)

簡(jiǎn)  圖
         
在明視距
離上的瞄
準(zhǔn) 精 度          
～

～

～

四、讀數(shù)誤差
讀數(shù)誤差是測(cè)量者對(duì)計(jì)量器具的示值讀數(shù)（包括對(duì)線和估讀）不正確引起的誤差。
1        對(duì)線誤差
由于讀數(shù)裝置不同，對(duì)線誤差也不同。對(duì)線誤差可參照上節(jié)瞄準(zhǔn)誤差計(jì)算。另外，當(dāng)指標(biāo)線與標(biāo)尺不在同一平面內(nèi)，且視線與標(biāo)尺面不垂直時(shí)，會(huì)產(chǎn)生視差

式中：B----讀數(shù)時(shí)，眼睛偏離正確觀察方向的距離，B =30mm
h----指標(biāo)線（指針）到標(biāo)尺的距離（mm）
i----分度值（mm）
n----標(biāo)尺的分度間距（mm）
c----明視距離（mm）
2、估讀誤差
估讀誤差與標(biāo)尺間距、指標(biāo)線寬度、標(biāo)尺刻線質(zhì)量有關(guān)，可參照下表選用：
標(biāo)尺的分度間距（mm）        1        2        3        4          5
估讀誤差（以分度值作單位）         0.10
0.07
0.06
0.05
0.04

估讀誤差 與對(duì)線誤差 是兩個(gè)相互獨(dú)立的隨機(jī)誤差，因此，讀數(shù)誤差 應(yīng)按隨機(jī)誤差合成的方法計(jì)算：
4        定位誤差
在長(zhǎng)度計(jì)量中，定位誤差是不可忽略的。比如，被測(cè)件是圓柱體，測(cè)量時(shí)如何安裝定位，是按垂直或水平方向置于平板上，還是用頂尖支承，還是置于V形架上，這就要具體分析。一般有三種定位法：平面定位、圓柱面定位和線定位。具體選擇哪一種定位方法，首先要弄清被測(cè)量的性質(zhì)、特點(diǎn)，這種被測(cè)量是以什么作為測(cè)量基面的（如平面、軸線、外圓、輪廓邊緣），然后選擇合適的定位部件（如平板、頂針、V架等），以保證安裝最穩(wěn)定，定位誤差最小。
5        接觸變形誤差
接觸測(cè)量是常見(jiàn)的一種方式，大多采用的是球面與平面接觸，平面與圓柱面接觸，接觸面積的大小視被測(cè)件材質(zhì)而定。不同的接觸方式使被測(cè)件的變形量也不同，接觸面積越小，引起的變形量越大，但是接觸面積太大，又會(huì)使測(cè)量不穩(wěn)定。
6        溫度誤差
長(zhǎng)度計(jì)量對(duì)溫度的要求是十分嚴(yán)格的，物體的長(zhǎng)度變化量與其材質(zhì)和溫度有關(guān)：

式中： ----物體的長(zhǎng)度變化量              ----物體的原始長(zhǎng)度
----材料的線膨脹系數(shù)               ----溫度的變化量
例如，1000mm的鋼質(zhì)（ =11.5× ℃ ）量塊，溫度變化 =2℃，則 =0.023mm，這么大的變化量對(duì)量塊直接測(cè)量而言，顯然是不允許的！
在比較測(cè)量時(shí)，溫度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響就沒(méi)有這么顯著，此時(shí)，

當(dāng) 時(shí)，   
式中： ----被測(cè)件相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件的長(zhǎng)度變化量
       ----被測(cè)件的原始長(zhǎng)度
、 ----被測(cè)件的線膨脹系數(shù)和溫度
、 ----標(biāo)準(zhǔn)件的線膨脹系數(shù)和溫度
當(dāng) = = 時(shí)， ，此式表明，長(zhǎng)度相對(duì)變化量?jī)H與二者溫度差有關(guān)，或說(shuō)當(dāng)被測(cè)件與標(biāo)準(zhǔn)件溫度一致時(shí)，長(zhǎng)度變化量為零，這就是比較測(cè)量時(shí)要求平衡溫度的原因。但由于自然界中無(wú)論不同或相同的物質(zhì)的線膨脹系數(shù)不可能完全相同，同時(shí)溫度和線膨脹系數(shù)的測(cè)量也存在誤差，平衡溫度又不可能達(dá)到完全一致，因此溫度誤差是始終存在的。我們就要設(shè)法減小溫度變化對(duì)測(cè)量工作的影響，把溫度變化控制在一定范圍內(nèi)，或?qū)y(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。

好好學(xué)習(xí)一下，雖然每天在接觸，但是說(shuō)實(shí)話，了解的還不夠。

這些都是比較基礎(chǔ)的東西，對(duì)于一些長(zhǎng)期從事長(zhǎng)度計(jì)量的人員來(lái)說(shuō)，基本沒(méi)什么作用，因?yàn)閷?duì)于從事計(jì)量工作的一些工程師來(lái)說(shuō)，這些都不知道還搞什么長(zhǎng)度計(jì)量，不過(guò)對(duì)于那些剛接觸長(zhǎng)度計(jì)量的新手來(lái)說(shuō)卻是非常有用的學(xué)習(xí)資料。:victory:

最好不要txt文件，現(xiàn)在最少也要doc文件了。