长度计量基础

长 度 计 量 基 础 知 识
第 一 章
概
述
§1
计量在生产和科学技术中的作用
计量是人类认识客观事物的必需工具，计量工作的主要任务是为国民经济建设、国防建设和科学技术研究提供准确可靠的测量数据。几何量计量是十大计量工作之一，它包括长度计量和角度计量两个分支，一般统称为长度计量，长度计量与其他计量之间有着密切的关系，同时又是其他计量工作的基础。比如，电流的基准是从长度、力学和时间基准导出的，电感的基准也是从长度导出的，等等。因此可以说在生产建设、科学研究和建立计量基准工作中，长度计量占有非常重要的地位。

§2
我国长度计量工作发展概况（简略）
新中国成立后，1950年政务院财经委中央技术管理局设立了度量衡管理处，负责全国度量衡管理工作。1954年第一机械工业部成立了计量检定所，先后开展了长度、热工和力学三方面的计量工作，随后其他部、委、局也陆续开展了与本部门业务有关的计量工作，并制定了一些计量管理制度。
1955年成立国家计量局，直属国务院领导，统一领导全国计量工作。到1959年底，全国有27个省、直辖市建立了计量机构，170个地、市成立了计量检定所，从事计量工作的人员达上万人。

§3
几何量计量基准和标准
长度的基本单位是“米”，其定义是：光在真空中在1/299 792 458秒的时间间隔内所经过的路程的长度，这是在1983年第十七届国际计量大会上被正式批准的。
米的定义就是建立长度基准的依据。新的米的定义的建立，经历了一个从自然基准到物质基准，又到自然基准的过程，并给出了复制和保存长度基本单位的基本方法，这种转换体现了科学技术的发展和对测量要求越来越精确。
为实现全国量值的统一，必须建立国家一级的用以复现、保存单位量值的基准器，即国家计量基准，为了保证国家基准经常处于良好的工作状态，国家还建立了副基准和工作基准。
国家角度基准器包括精密测角装置基准（面角度）、精密圆分度测量仪基准（线角度）和激光小角度测量仪基准。
长度标准器是按规定的准确度等级作为检定用的计量器具。几何量计量涉及的标准有：线纹长度标准（线纹尺）、端面长度标准（量块）、平面角标准（多齿分度台、多面棱体、角度块）、平面度标准（平面平晶）、表面粗糙度标准（刻线样板）等等。

第 二 章    测 量 方 法
§1  测量的基本要素
任何测量都包括四个基本要素，即测量对象、计量单位、测量方法和测量结果的准确度。
测量对象
测量对象是指被测物理量的实体，如量块、平晶、平板、角度块、齿轮、钢球、铁板等，被测量则是指实体的某物理量或某被测参数，如长度、平面度、角度、直径、表面粗糙度、形状误差、位置误差等，这些被测量归纳起来就是两种：长度和角度。
1        计量单位
计量单位是用以表示同种量量值而约定采用的特定量，这种特定量具有名称、符号和定义，其数值为1，下面谈一下长度和角度的计量单位。
我国计量法规定，我国采用国际单位制，长度的基本单位的中文名称是米，国际符号是m，平面角的单位名称是弧度，符号是rad，立体角的单位名称是球面度，符号是sr，同时又规定平面角单位“度”、“分”、“秒”（符号分别为 °、′、″）也可同时使用，为了书写方便，又规定了20个词头，其中常用的有兆、千、百、十、分、厘、毫、微、纳，对应的符号分别为M、k、h、da、d、c、m、  、n。如钠黄光的谱线5893，应写成589.3nm或0.5893 m，地球赤道直径4万公里应写成 km。
2        测量方法
由于测量的目的和测量条件的不同，测量的方法也有所不同。
1        直接测量和间接测量
直接测量：将被测量与作为标准的量直接比较，或用预先按基准定好了的测量仪器进行测量，从而直接求得被测参数的实际数值，测量结果直接表示被测数值对基准尺寸的偏差，例如用游标卡尺测量圆柱体直径。
间接测量：根据某些其它尺寸的测量结果，按一定的数学关系计算出所要求的数值或它的偏差，例如用千分尺测量球体的直径d，从而计算出球的体积  。
2        绝对测量和相对测量
绝对测量：被测量和计量单位的标准量直接比较，即可得到被测量数值，如用光波干涉仪直接测量量块的中心长度。
相对测量：被测量和计量单位的标准量比较后，只能得到被测量相对标准量的偏差，
此偏差与标准量的代数和才是被测量，例如用光学计测量量块的长度。
3        接触测量和非接触测量
接触测量：计量器具或仪器的测量头与被测件表面直接接触，表面之间有测量力存在，作用力的存在将引起接触变形，例如用平面平晶测量工作台的平面度。
非接触测量：计量器具或仪器的测量头与被测件表面不直接接触，表面之间没有测量力，例如用双管显微镜测量工件表面粗糙度。
4        综合测量和单项测量
综合测量：在一台仪器上对被测件多个几何参数一次同时测量（或测量其综合指标），如，螺纹中径、半角、螺距都会影响螺纹的旋入性，可用螺纹量规进行综合测量。
单项测量：单独测量被测件的一种几何参数，如在万工显上测量螺纹的中径、半角、螺距。
5        主动测量与被动测量
主动测量：在加工过程中对零件进行测量，它能防止废品的发生。
被动测量：在加工后对零件进行测量，它能鉴别零件是否合格，从而剔除废品。
7        等精度测量与不等精度测量：
等精度测量：在测量条件（装置、人员、方法、条件、地点）不变的条件下进行的测量。
不等精度测量：在测量条件（装置、人员、方法、条件、地点）变化的条件下进行的测量。
8        动态测量与静态测量
动态测量：被测件在运动过程中进行测量，如对工作过程中丝杠、齿轮进行测量。静态测量：对在静止状态下的被测件进行的测量。
9        组合测量和独立测量
组合测量：将一定数目的被测量以不同方式组合，通过求解相应的方程组，从而获
得被测量的一种方法，又称闭环组合测量，如多面棱体的全组合测量。
独立测量：对单个值测量的一种方法，比如对钢板尺某两条刻线间距的测量。
3        测量结果的准确度
测量结果的准确度是测量结果与被测量真值之间的一致程度。它是一个定性概念，而不是一个定量概念，准确度不要与精密度混为一谈，精密度通常表征测量结果中随机误差的大小程度，测量仪器的准确度是指测量仪器给出接近真值的响应能力。
我们只能说，这台光学计的测量准确度高，而不能说这台光学计的测量准确度是0.001mm。再如，对一套2级量块，可以说它的准确度等级是2级，而不能说它的准确度是2级。

§2  测量方法的主要误差因素
选定测量方法或评定测量结果的准确度，首先要对影响测量结果的各种误差因素进行分析，并估计它们对结果的影响。影响测量结果的误差因素主要包括标准器误差、计量器具误差、瞄准误差、读数误差、温度误差、定位误差、测力误差和方法误差。
2        标准器误差
在长度计量中，相对测量比较普遍，长度量值传递大多都是通过相对比较测量而进行的，因此标准器的误差将会直接带入总误差中，这是一个不可忽视的因素。这里的标准器主要包括：标准量块、标准线纹尺、标准角度块、多面棱体、平面平晶等标准量具。它们对测量结果的影响表现在两个方面：一是制造误差，二是检定极限误差，前者体现在“级”别，后者体现在“等”别。在测量结果中，如果已对标准器的制造误差进行了修正，那末只需考虑检定极限误差，如果标准器是按标称值使用（即按级使用），那就要考虑标准器的制造偏差（即相应级别的允许极限误差）。
3        计量器具误差
分析计量器具误差可以从三个方面着手：
    1、计量器具在设计中是否采用了近似原理：如在光学计中，将角位移转化为线位移，在角度很小时 近似取为 ，这就造成了原理误差。
2、计量器具的制造误差
    这类误差是制造过程中带来的，虽然通过装配、调整、校正，可以减小这类误差，但不可能完全消除。
3、计量器具在使用过程中，由于磨损、振动、变形、调修等引入的误差，此类误差很复杂，一般不进行分析，而是通过检定确定其极限误差的大小。
三、瞄准误差
肉眼的瞄准因人而异，同时与目标的形状、照度、对比度、瞄准方式有关。
瞄准误差可以用下式表示     
式中  ----以线值表示的瞄准误差(mm)      ----以角值表示的瞄准误差
----仪器的总放大率    250----明视距离（mm）    =206265″----系数
瞄准方式与瞄准精度
瞄准方式
        单实线
重  合        单线线端
对    准        虚线对
实  线        双线线端
对    准        双线对称
跨 单 线        交叉线
对  准

简  图
         
在明视距
离上的瞄
准 精 度          
～

～

～

四、读数误差
读数误差是测量者对计量器具的示值读数（包括对线和估读）不正确引起的误差。
1        对线误差
由于读数装置不同，对线误差也不同。对线误差可参照上节瞄准误差计算。另外，当指标线与标尺不在同一平面内，且视线与标尺面不垂直时，会产生视差

式中：B----读数时，眼睛偏离正确观察方向的距离，B =30mm
h----指标线（指针）到标尺的距离（mm）
i----分度值（mm）
n----标尺的分度间距（mm）
c----明视距离（mm）
2、估读误差
估读误差与标尺间距、指标线宽度、标尺刻线质量有关，可参照下表选用：
标尺的分度间距（mm）        1        2        3        4          5
估读误差（以分度值作单位）         0.10
0.07
0.06
0.05
0.04

估读误差 与对线误差 是两个相互独立的随机误差，因此，读数误差 应按随机误差合成的方法计算：
4        定位误差
在长度计量中，定位误差是不可忽略的。比如，被测件是圆柱体，测量时如何安装定位，是按垂直或水平方向置于平板上，还是用顶尖支承，还是置于V形架上，这就要具体分析。一般有三种定位法：平面定位、圆柱面定位和线定位。具体选择哪一种定位方法，首先要弄清被测量的性质、特点，这种被测量是以什么作为测量基面的（如平面、轴线、外圆、轮廓边缘），然后选择合适的定位部件（如平板、顶针、V架等），以保证安装最稳定，定位误差最小。
5        接触变形误差
接触测量是常见的一种方式，大多采用的是球面与平面接触，平面与圆柱面接触，接触面积的大小视被测件材质而定。不同的接触方式使被测件的变形量也不同，接触面积越小，引起的变形量越大，但是接触面积太大，又会使测量不稳定。
6        温度误差
长度计量对温度的要求是十分严格的，物体的长度变化量与其材质和温度有关：

式中： ----物体的长度变化量              ----物体的原始长度
----材料的线膨胀系数               ----温度的变化量
例如，1000mm的钢质（ =11.5× ℃ ）量块，温度变化 =2℃，则 =0.023mm，这么大的变化量对量块直接测量而言，显然是不允许的！
在比较测量时，温度变化对测量结果的影响就没有这么显著，此时，

当 时，   
式中： ----被测件相对于标准件的长度变化量
       ----被测件的原始长度
、 ----被测件的线膨胀系数和温度
、 ----标准件的线膨胀系数和温度
当 = = 时， ，此式表明，长度相对变化量仅与二者温度差有关，或说当被测件与标准件温度一致时，长度变化量为零，这就是比较测量时要求平衡温度的原因。但由于自然界中无论不同或相同的物质的线膨胀系数不可能完全相同，同时温度和线膨胀系数的测量也存在误差，平衡温度又不可能达到完全一致，因此温度误差是始终存在的。我们就要设法减小温度变化对测量工作的影响，把温度变化控制在一定范围内，或对测量结果进行修正。

好好学习一下，虽然每天在接触，但是说实话，了解的还不够。

这些都是比较基础的东西，对于一些长期从事长度计量的人员来说，基本没什么作用，因为对于从事计量工作的一些工程师来说，这些都不知道还搞什么长度计量，不过对于那些刚接触长度计量的新手来说却是非常有用的学习资料。:victory:

最好不要txt文件，现在最少也要doc文件了。