長度測量的幾項基本原則

一、最小變形原則
長度測量中引起被測件和測量器具的變形，主要是由于熱變形和彈性變形（接觸變形和自重引起的變形）。這些變形使被測件、測量器具尺寸發生變化，而影響測量結果的準確可靠。為此，在測量過程中，應盡量做到使各種原因引起的變形為最小，這就是測量的最小變形原則。
（一）熱變形
1．概述
熱脹冷縮，這是自然現象，正是這一特性，往往導致測量結果的嚴重失準。
線性熱變形可用公式表示為：
                          △L=L?a?△t
式中：L——物體尺寸，mm；
      a——線性熱膨脹系數，10-6/℃；
     △t——溫度變化，℃。
例：三等標準金屬線紋尺的線性熱膨脹系數a=18.5×10-6/℃,若溫度變化△t=1℃時，則1m長的尺寸將變化：
                      △L=L?a?△t=1000×18.5×10-6/℃=18.5μm
對精密測量來講，這個數字已十分可觀了。
結論：對高精度零件、大尺寸零件進行檢測時，溫度的影響是一響不可忽視的因素。
凡是精密測試都要規定溫度條件，尤其長度計量幾乎所有的檢定規程中都標明了溫度要求。即在規定溫度條件下測量可不做溫度修正，否則要進行修正。對高精度、大尺寸的被測件的測量還做出等溫的要求。
2．熱變形引起的測量誤差
熱變形產生的測量誤差主要是由于被測件與量具（儀）之間的溫度差造成的。如果在測量前把被測件與量具（儀）放置在實驗室中進行等溫（等溫的時間長短與溫差大小、物體質量、散熱面積、周圍介質等因素有關），然后再進行測試。但盡管進行等溫，大型零件表面和內部溫度也不一定相等，即使在恒溫室中，溫度場分布也不一定均勻，對溫度測量也有一定誤差，測量環境溫度由于人體、照明熱源等也會波動。因此，可以說，等溫后，熱變形引起的測量誤差會變得很小，在一定精度的測量時，可以忽略不計。
我們在測量工作中，往往只注意恒溫條件，如要求（20±3）℃，而不注意人體的體溫傳導對測量結果的影響。如：長度280～4000mm的內卡規，在手掌中握上2～5min，長度應增加20～50μm；用食指和姆指（不帶手套）拿20mm的量塊30s，量塊尺寸會增大0.5μm（顯然是不允許的）。
為此，對高精度測量儀器，如接觸式干涉儀、平晶等厚干涉儀等，都要有防止和減少熱輻射的隔離裝置。
（二）彈性變形
1．概述
測量過程中，由于測量力、接觸形式、被測件的自重等原因將使測量器具或被測件產生彈性變形，造成測量誤差。
具體將，彈性變形主要有儀器支架變形，被測件（如量塊、線紋尺等）的支撐變形；測頭、工作臺與被測件的接觸變形等。為什么接觸式的測量器具都規定有測量力；為什么要規定接觸形式；為什么在測量細長的被測件時要適當地選擇支承點等，都是力圖減少彈性變形，以減少彈性變形引起的測量誤差。
1．彈性變形引起的測量誤差
（1）支承變形
當被測件水平放置時，其彎曲變形量的大小和變形狀態與支承方式和支點的位置有密切的關系，對細長被測件而言，自重的影響更為顯著。
（2）接觸變形
不正確地選擇測量力的大小、接觸體的材料及接觸方式將會引起較大的表面接觸變形。
①測量力引起的接觸變形
接觸測量時，測量儀器必須有足夠的測量力，以保證測頭與被測件可靠地接觸。但測量力的存在將在接觸位置產生壓陷變形而造成測量誤差。
一般按被測件公差來確定測量力的大小，當被測件公差小于2μm時，測量力不應高于2.5N；被測件公差2～10μm時，測量力應為2.5～4N；被測件公差大于10μm時，測量力應大于4N，小于10N。
②與接觸方式接觸變形有關
常見的接觸方式分為點接觸、線接觸和面接觸。從變形與接觸面的關系講，接觸面積越小、壓強越大，變形也越大。顯然在相同的測量力的情況下點接觸變形最大，面接觸變形最小。
接觸方式在一般的測量要求中都有規定。如量塊測量是用球測頭對平面；外徑千分尺測直徑是平面測頭對圓柱面；內徑千分表測內徑是球測頭對圓柱面等等。我們在測量過程中一般都應遵循上述原則。

                     二、阿貝原則

    阿貝原則又稱布線原則、串聯原則，是長度測量中一個重要的原則。
定義：“如果要使測量儀器得出正確的測量結果，則必須將儀器的標尺安裝在被測件測量中心線的延長線上。”凡違反阿貝原則所產生的誤差叫阿貝誤差。
符合阿貝原則所產生的誤差是二次誤差，當表尺與被稱為測件測量中心線的夾角很小時，此誤差可忽略不計。不符合阿貝原則所產生的誤差是一次誤差，標準尺與被測件的距離越大，誤差越大，它是一種不可忽視的誤差。
按阿貝原則設計的最典型的儀器是阿貝比長儀、立式光學計、測長儀等。這樣，由于導軌的不直度誤差所造成的傾斜角的影響只能產生二次誤差，因此對儀器導軌直線度的要求可以降低，這就降低了儀器制造成本。但缺點是串聯布置，加大儀器長度尺寸，溫度對變形影響也大。因此，在某些情況下不得不違反阿貝原則，采用并聯布置的方式。如：游標卡尺測工件、萬能工具顯微鏡縱向測量等。為減少所產生的測量誤差（一次誤差），一方面要提高導軌的加工精度，另一方面在測量時盡量縮短標準尺與被測件的距離。
            
                                      三、封閉原則

封閉原則又稱閉合原則，它是角度測量的基本原則。
圓周被分割成若干等分，每等分實際上都不會是理想的等分值，都存在誤差，但圓周分度首尾相接的間距誤差的總和為0。（即0°和360°總是重合的）
因此，在測量中，如能滿足封閉條件，則其誤差的總和必然為零，在沒有更高精度的圓分度標準器的情況下，采用“自檢法”可以實現高精度測量的目的。如在圓周分度器件：圓刻度盤、圓柱齒輪的測量；方形類器件：方箱、方形角尺的測量都可以利用封閉原則進行“自檢”。封閉原則和阿貝原則一樣都是長度測量中基本重要原則之一。凡能形成圓周封閉條件的場合均可適用。

四、最短測量鏈原則：為保證一定的測量準確度，測量鏈的環節應該最少，即測量鏈最短，可使總的測量誤差控制在最小的程度，這就是最短測量鏈原則。

原帖由 duomeiti 于 2007-8-24 02:05 發表
四、最短測量鏈原則：為保證一定的測量準確度，測量鏈的環節應該最少，即測量鏈最短，可使總的測量誤差控制在最小的程度，這就是最短測量鏈原則。 ...

我在此加上一個，統一基準原則

好質料！謝謝大家的討論啊！

感覺理解起來有點抽象呢呵呵

謝謝樓主分享資料，

學習學習 ，謝謝樓主，以后多發些這樣的

學習學習 ，謝謝樓主，以后多發些這樣的

收藏學習了，謝謝！

            樓主談及的幾何量專業的三項基本原則完全正確，這就是1、阿貝原則；2、最小變形原則；3、封閉原則。除此之外，根本不存在某位失聯的前版主，名副其實的學術流氓，專職忽悠、誤導公眾之人胡編瞎造、信口開河杜撰出的什么三分之一原則。

            某位攪屎、污染了版主群圈子，當下又混入資深群圈子的學術流氓，就知趣些不要禍害資深群圈子了，滾到其它論壇做二品巡撫繼續攪屎好了，以真正使口碑很好的本論壇恢復藍天白云的學術凈土環境。

　　請大家看清楚樓主帖子的標題：長度測量的幾項基本原則。
　　長度測量又稱為幾何量計量，幾何量計量的確有那么幾項“基本原則”，這就是樓主總結的最小變形原則、阿貝原則、封閉原則和duomeiti 版主在２樓補充的最短測量鏈原則，可稱為幾何量計量的四項基本原則。
　　３樓量友出于一片誠心補充的“統一基準原則”和心懷叵測以罵街著稱于世的某人提及的“1/3原則”，在幾何量計量中也必須遵守，其中“統一基準原則”在幾何量計量中也非常重要，特指設計基準、工藝基準、加工基準、測量基準、使用基準的統一，以及基準要素、測量基準、評定基準的統一。但這些原則適用范圍更廣，并不僅限于長度測量，歸于“長度測量”所專有，似有不妥。
　　10樓假借回答樓主帖子名義行其罵街嗜好之實，試圖否定計量學中的“三分之一原則”，這個號稱全國知名幾何量計量“專家”的實質就是他所罵的那個不斷在本論壇“攪屎”的“學術流氓”，其真實面目也由此暴露無遺。

         動輒就是什么“基本原則”，呵呵，莫非對于“學術流氓”來講，還必須添加一個“橫豎嘴基本原則”？！

值得學習！

初級工 發表于 2007-8-25 23:13
我在此加上一個，統一基準原則

對，各給加工項目都使用同一個基準（并不一定工序基準和設計基準重合）

學習了，謝謝。

　　我再重復一下我的觀點，樓主所說的最小變形原則、阿貝原則、封閉原則的確是長度計量（幾何量計量）的三個基本原則，我們應該感謝樓主的科普文章，感謝樓主的奉獻。2樓補充的最短溯源鏈原則，3樓補充的基準統一原則，以及符合性判定遵循的三分之一原則等，是所有各計量科技領域都必須遵守的基本原則，當然長度計量領域也毫不例外地必須遵守。但后面這些原則并非歸長度計量領域所獨自霸占，它們的適用范圍要比前面所說的三個基本原則適用范圍寬得多。
　　從10樓和12樓的帖子來看，其作者無非就是他自己所罵的“攪屎”的“流氓”而已。此人除了會罵街，什么都不懂，因此根本都不配“學術流氓”的稱謂，只能稱之為“社會流氓”，此人空有全國知名幾何量計量“專家”之名。10樓和12樓的帖子以鐵的事實充分證明，此人純屬是對“全國知名平直度檢測專家”光環的玷污，我國的計量領域專家們絕不會像此人這樣，動贏就惡言相加，只知道跳著腳尖扯破嗓子罵大街。