第二章 长度测量基础

§2-1 测量的基本概念
1、测量的定义：
测量是以确定被测对象的量值为目的的全部操作。 换言之，测量就是指把被测的量与具有计量单位的标准量相 比较的过程。通过比较可以确定被测量是计量单位的若干倍 或几分之几。 可用下面公式表示： L=qE
式中：L —— 被测量值 E —— 长度单位（标准量） q —— 比值（倍数或小数）
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游标卡尺用于一般机械加工中的测量，可测量内、外 尺寸、深度及台阶等。
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深度游标卡尺用于测量深度，台阶等。
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高度游标卡尺广泛用 于机械加工中的高度 测量、划线等。
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万能角度尺适用于机械加工中的内、外角度测量，可 测0°～320°外角及40°～130°内角。
除在各级计量部门按“等”使用外，在生产现场仍按“级” 使用。
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• 使 用 注 意 事 项：
①量块必须在有效期内使用。 ②所选量块应先放入汽油中清洗,并用洁净绸布将其擦干,待 量块温度与环境温度相同后方可使用. ③使用环境良好，以保证其研合性。 ④轻拿、轻放，杜绝磕碰、跌落等情况发生。 ⑤不得用手直接接触量块。 ⑥使用完毕后，应先用航空汽油清洗，待擦干涂上防锈脂后 放入专用盒内妥善保管。
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• 使 用：
具有研和性，可以组合使用（4～5块）；
选用时应从消去需要数字的最末位数开始，逐一选取。
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请从83块一套的量块中选取量块，组成89.765mm的尺寸 解：
89.765……所需尺寸 －) 1.005……第一块 88.76 －) 1.26 ……第二块 87.5 －) 7.5 ……第三块 80 ……第四块 请从83块一 套的量块中 选取量块， 组成Φ35f6的 最大极限尺 寸。
50 ～ 75mm 等，其示值范围则均为 25mm 。比较仪的测量
范围为 180mm ，其示值范围则为±0.1mm 。示值范围与
标尺有关，测量范围取决于结构。
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5、灵敏度S ： 指量仪对测量微小变化的敏感程度 测量仪器的响应变化除以对应的激励变化 如果被测量变化ΔL，而量仪相应的变化为ΔX，则灵敏度S为： S=ΔX/ΔL 当分子与分母为同一类量时，灵敏度亦称放大比。 如：某量仪的刻度间距为1㎜，刻度值为0.001㎜，则放大比为： K=1000，即这种量仪可把被测量的微小变化放大1000倍。 被测量变化很小，而引起的示值(输出量)改变很大，则该测量 试验机的灵敏度就高。但有时灵敏度并不是越高越好，为了方 便读数，使示值处于稳定，还需要特意地降低灵敏大小。
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塞规
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《T2000》适 于在科研试验 室和工厂计量 室对工件表面 进行测试和分 析。
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2、几何量测量仪器按结构的特点：
游标式测量仪器， 如：游标卡尺、游标深度尺、 游标量角器等； 微动螺旋副式测量仪器， 如：外径千分尺等； 机械式测量仪器， 如：百分表、千分表等； 光学机械式测量仪器， 如投影仪、测长仪等； 气动式测量仪器 电学式测量仪器 光电式测量仪器
•精 度
“级”：量块分为0、1、2、3和k共5级，其中0级精度最高 。 按“级”使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺 寸,该尺寸包含其制造误差。(表2-1)
“等”：将量块分为1～5共5等 ，其中1等精度最高 。按 “等”使用时，必须以检定后的实际尺寸作为工作尺寸， 该尺寸不包含制造误差，但包含了检定时的测量误差。 (表 2-2)
（补充概念）：
示值： 测量仪器所给出量的值或测量仪器所显示(或指示)的量值。这 个量值可以是被测量值，也可以是为了用于计算被测量之值的 其它量值。 标称值： 测量仪器上表明其特性或指导其使用的量值 例如：标在标准电阻上的量值100Ω，标在砝码上的量值10g， 标在单刻度量杯上的量值1L，标在量块上的量值100mm。标 称值就是实物量具本身所复现的量值。 对于实物量具而言，示值就是它所标出的值，即标称值 但这二者仍是有区别的，示值是指测量仪器所显示(或指示)的 量值，标称值是指测量仪器上表明其特性或指导其使用的量值， 示值的概念如应用于量具，则量具的标称值就是示值。
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外径千分尺广泛应用于外尺寸的精密测量。
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螺纹千分尺有 60°锥§ 型和V型测头， § 用于测量螺纹中径。 §
公法线千分尺用于测量齿轮 公法线长度，是一种通用的 齿轮测量工具。
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百分表是一种长度测量 工具，并广泛用于测量 工件几何形状误差及位 置误差。-直线位移转变 为角度位移
接触测量：测量器具的测头与被测件表面接触并有机械 的测力存在的测量为接触测量。
目前大部分的测量属于接触测量。
非接触测量：测量器具的测头与被测件表面不接触，没 有机械的测力存在的测量为非接触测量。
如用光切法显微镜测量表面粗糙度，用万能工具显微镜
测量螺纹参数即属于非接触测量。
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19JPC微型万能工具显微镜 适用于长度、角度的精密 测量，主要测量对象有： 刀具、量具、模具、样板、 螺纹和齿轮类工件等。
其单位与标在标尺上的单位一致，与被测量的单位无关。但实际上大部 分测量仪器的分度值是以被测量单位表述。是一台仪器所能读出的最小 单位量值。一般地说，分度值越小，测量器具的精度越高.
标尺间距与分度值区别：一个温度计两标尺间距为0.1mm），但是其分 度值则为0.1度。而如果一个米尺其标尺间距和分度值就一致。 聊城大学汽车与交通工程学院
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2、按照测量时是否与基准量比较分：
绝对测量：测量器具的示值直接反映被测量量值的测 量为绝对测量。
如：用游标卡尺、外径千分尺测量轴径不仅是直接测量，
也是绝对测量。
相对测量将被测量与一个标准量值进行比较得到两者 差值的测量为相对测量。
如：用量块作标准量调整比较仪然后进行测量；用内径 百分表测量孔径为相对测量。
聊城大学汽车与交通工程学院 0V～100V。 （示值范围），则其标称范围为
4、测量范围（工作范围）：在允许误差极限内，计量器具的
被测量值的范围，即测量器具所能测的最大值与最小值的
范围。
测量范围与示值范围的区别在于：测量范围既包括示
值范围又包括仪器某些部件的调整范围。
如：外径千分尺的测量范围有0～25mm、25～50mm、
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千分表是一种高精度的 长度测量工具，广泛用 于测量工件几何形状误 差及相互位置误差。
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•台式投影仪是根据光学 投影放大成像的原理设 计的光学计量仪器。其 适宜于仪表、机械等行 业。可用于检测机械零 件的长度、角度、轮廓 外形和表面形状等。
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万能测长仪主要用于对平行平面状，球状类精密量具 和零件的外形，内孔尺寸的测量.
在线测量：指零件在加工中进行的测量。 离线测量：指零件在加工完后在检验站进行的测量。
6、按被测零件在测量中所处的状态：
静态测量：被测表面与测量头相对静止。 动态测量：被测表面与测量头有相对运动。
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§2-4 测量技术的部分常用术语
测量器具的基本指标是选择测量器具和测量方法的依据。
∴ 组成89.765mm的尺寸，可从83块一套的量块中选出 1.005、1.26、7.5、80mm四块组成。
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§2-3 测量仪器与测量方法的分类
一、 测量仪器（计量器具）及其分类：

定义：是指单独地或连同辅助设备一起用以进行测量的器具。 分类： 1、按显示数据的方式，可分为： ①实物量具：如量块； ②显示式测量仪（带表外径千分尺）； ③极限量规：塞规和卡规 ④测量系统
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如图，用机械比较仪测量
轴径，先用与轴径基本尺寸 相等的量块或标准件调整比 较仪的零位，然后在换上被 测件，比较仪指针所指示的 是被测件相对于标准件的偏 差，因而轴径的尺寸就等于 标准件的尺寸与比较仪示值 的代数和。
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3、按照被测量工件的表面与量具或量仪的测头是否有 机械接触
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§2-4 测量技术的部分常用术语
测量器具基本度量指标如下: 1、标尺间距c：沿着刻线尺（标尺）长度方向所测得的两个相 邻刻线标记之间的距离。以长度单位表示，而与被测量的单 位和标在标尺上的单位无关。一般在1～2.5㎜之间。 标尺间距大，可以提高读数的分辨力和准确可靠性 2、分度值i(标尺间隔）：对应两相邻标尺标记的两个值之差。
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3、示值范围：测量器具所显示或指示的最低值到最高值的范 围称为示值范围。可以用标在显示器标尺上的单位来表示， 而与被测量的单位无关，通常用其上下限范围来表述。
用热电偶测温，其指示仪表示值范围为温度单位，而其被测量是热电动势 毫伏值，如上限为1000℃，下限为0℃，则示值范围为0℃～1000℃；有 的测量仪器有几个示值范围，如100kN万能材料试验机中就有0～20kN、 0～50kN、0～100kN三个示值范围。
目录
§2-1
测量的基本概念
§2-2
§2-3 §2-4 §2-5 §2-6 §2-7 §2-8 §2-9
尺寸传递
测量仪器与测量方法的分类 测量技术的部分常用术语 常用长度测量仪器 坐标测量机中的光栅与激光测量原理(自学)
探针扫描显微镜简介（自学）
测量误差和数据处理 计量器具的选择
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4、按同时测量参数的多少
单项测量：对个别的、彼此没有联系的某一单项参 数的测量称为单项测量。
如：用测量器具分别测出螺纹的中径、螺距属单项测量。
综合测量：同时测量个零件的多个参数及其综合影 响的测量。
如：用螺纹量规的通端检测螺纹则属综合测量。
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5、按测量是否在加工中进行分：
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§2-2 尺寸传递
•长度单位：
“米”是光在真空中在1/299792458s的时间间隔内行进路程的长 度。
•尺寸传递： 长度量值传递
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量
•结构：
块
形状有长方体和圆柱体两种。
长 方 体
两个测量面
四个非测量面
•标称长度（工作尺寸）：
两测量面之间的距离
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二、测量方法分类
1、根据获得测量结果的不同方式可分为：
直接测量：从测量器具的读数装置上直接得到被测量 的数值或对标准值的偏差称直接测量。
如：用游标卡尺、外径千分尺测量轴径等。
间接测量：通过测量与被测量有一定函数关系的量， 根据已知的函数关系式求得被测量的测量。
如：通过测量一圆弧相应的弓高和弦长而得到其圆弧 半径的实际值。
基本测量方程式
（ 2-1 ）
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2、测量四大要素
测量对象： 计量单位：
测量方法：
主要指几何量，包括长度、角度、表面粗糙度、形 位误差及更复杂 零件的各几何参数。 我国采用国际单位制，基本长度单位m，机械制造 中常用㎜，精密测量中常用μm 。 是指测量时所采用的测量原理、计量器具和测量条 件的综合，即获得测量结果的方式。
测量值和真值的一致程度。其高低可用测量不确 测量准确度： 定度或测量极限误差来表示。
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3、检验和检定
在测量技术领域和技术监督工作中，还经常用到检验和检定两个术语：
检验：判定被检零件是否合格。用计量器具进行测量，将测 量值与给定值进行比较，并作出合格与否的结论。
检定：检定是指为评定计量器具的精度指标是否合乎该计 量器具的检定规程的全部过程。例如：用量块来检定千分尺 的精度指标。
（补充概念）：
1、标尺：标尺是测量仪器显示装置的重要组成部分，测量仪 器的示值将从标尺上得到。由一组有序的带有数码的标记构 成。标尺标记在不同的相应间隔标有数字，标注的数字可以 是用被测量单位的，也可以是用其他单位或按比例的纯数字。 2、标尺长度：在给定标尺上，始末两条标尺标记之间且通过 全部最短标尺标记各个中点的光滑连线的长度；标尺长度以 长度单位表示，它与被测量单位或标在标尺上的单位无关。 通过全部最短标记的中点的连线称为标尺基线。
标称范围：测量仪器的操纵器件调到特定位置时可得 到的示值范围。是对包括标尺在内的整个测量仪器而言的， 是指测量仪器被指示的表明其特性或指导其使用量值的范 围，测量仪器本身可得到的示值范围；通常标称范围以被 测量的单位表示，当然也可以是用于计算被测量的其它量 表示；
如一台万用表，把操纵器件调到×10V一档，其标尺上下限数码为0～10