測量基礎(chǔ)知識概要
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在量值傳遞工作中,為了消除量塊制造誤差對測量的影響,常常按量塊檢定后得到的實際尺寸使用。各種不同精度的檢定方法可以得到具有不同測量不確定度的量塊,并依此劃分量塊的等別,如圖1－1所示。檢定后的量塊可得到每量塊的中心長度的實際偏差,顯然同一套量塊若按“等”使用可以得到更高的測量精度（較小的測量不確定度）。但由于按“等”使用比較麻煩,且檢定成本高,固在生產(chǎn)現(xiàn)場仍按“級”使用。
使用：單個量塊使用很不方便,故一般都按序列將許多不同標(biāo)稱尺寸的量塊成套配置,使用時根據(jù)需要選擇多個適當(dāng)?shù)牧繅K研合起來使用。通常,組成所需尺寸的量塊總數(shù)不應(yīng)超過四塊。例如,為組成89.765mm的尺寸,可由成套的量塊中選出1.005、1.26、7.5、80mm四塊組成,即
①量塊必須在使用有效期內(nèi)，否應(yīng)及時送專業(yè)部門檢定。
②所選量塊應(yīng)先放入航空汽油中清洗，并用潔凈綢布將其擦干，待量塊溫度與環(huán)境濕度相同后方可使用。
③使用環(huán)境良好，防止各種腐蝕性物質(zhì)對量塊的損傷及因工作面上的灰塵而劃傷工作面，影響其研合性, 。
④輕拿、輕放量塊，杜絕磕碰、跌落等情況的發(fā)生。
⑤不得用手直接接觸量塊，以免造成汗液對量塊的腐蝕及手溫對測量精確度的影響。
⑥使用完畢應(yīng)，先用航空汽油清洗量塊，并擦干后涂上防銹脂放入專用盒內(nèi)妥善保管。
1.4 測量方法分類
根據(jù)獲得測量結(jié)果的不同方式可分為：
直接測量和間接測量：從測量器具的讀數(shù)裝置上直接得到被測量的數(shù)值或?qū)?biāo)準(zhǔn)值的偏差稱直接測量。如用游標(biāo)卡尺、外徑千分尺測量軸徑等。通過測量與被測量有一定函數(shù)關(guān)系的量，根據(jù)已知的函數(shù)關(guān)系式求得被測量的測量稱為間接測量。如通過測量一圓弧相應(yīng)的弓高和弦長而得到其圓弧半徑的實際值。
絕對測量和相對測量：測量器具的示值直接反映被測量量值的測量為絕對測量。用游標(biāo)卡尺、外徑千分尺測量軸徑不僅是絕對測量，也是絕對測量。將被測量與一個標(biāo)準(zhǔn)量值進(jìn)行比較得到兩者差值的測量為相對測量。如用內(nèi)徑百分表測量孔徑為相對測量。
接觸測量和非接觸測量：測量器具的測頭與被測件表面接觸并有機械作用的測力存在的測量為接觸測量。如用光切法顯微鏡測量表面粗糙度即屬于非接觸測量。
單項測量和綜合測量：對個別的、彼此沒有聯(lián)系的某一單項參數(shù)的測量稱為單項測量。同時測量個零件的多個參數(shù)及其綜合影響的測量。用測量器具分別測出螺紋的中徑、半角及螺距屬單項測量；而用螺紋量規(guī)的通端檢測螺紋則屬綜合測量。
被動測量和主動測量：產(chǎn)品加工完成后的測量為被動測量；正在加工過程中的測量為主動測量。被動測量只能發(fā)現(xiàn)和挑出不合格品。而主動測量可通過其測得值的反饋，控制設(shè)備的加工過程，預(yù)防和杜絕不合格品的產(chǎn)生。
1.5 測量誤差
由于測量過程的不完善而產(chǎn)生的測量誤差，將導(dǎo)致測得值的分散入不確定。因此，在測量過程中，正確分析測量誤差的性質(zhì)及其產(chǎn)生的原因，對測得值進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，獲得滿足一定要求的置信水平的測量結(jié)果，是十分重要的。
測量誤差定義：被測量的測得值x與其真值x0之差，即：△= x －x0
由于真值是不可能確切獲得的，因而上述善于測量誤差的定義也是理想要概念。在實際工作中往往將比被測量值的可信度（精度）更高的值，作為其當(dāng)前測量值的“真值”。
誤差來源：測量誤差主要由測量器具、測量方法、測量環(huán)境和測量人員等方面因素產(chǎn)生。
①測量器具：測量器具設(shè)計中存在的原理誤差，如杠桿機構(gòu)、阿貝誤差等。制造和裝配過程中的誤差也會引起其示值誤差的產(chǎn)生。例如刻線尺的制造誤差、量塊制造與檢定誤差、表盤的刻制與裝配偏心、光學(xué)系統(tǒng)的放大倍數(shù)誤差、齒輪分度誤差等。其中最重要的是基準(zhǔn)件的誤差，如刻線尺和量塊的誤差，它是測量器具誤差的主要來源。
②測量方法：間接測量法中因采用近似的函數(shù)關(guān)系原理而產(chǎn)生的誤差或多個數(shù)據(jù)經(jīng)過計算后的誤差累積。
③測量環(huán)境：測量環(huán)境主要包括溫度、氣壓、濕度、振動、空氣質(zhì)量等因素。在一般測量過程中，溫度是最重要的因素。測量溫度對標(biāo)準(zhǔn)溫度（＋20℃）的偏離、測量過程中溫度的變化以及測量器具與被測件的溫差等都將產(chǎn)生測量誤差。
④測量人員：測量人員引起的誤差主要有視差、估讀誤差、調(diào)整誤差等引起，它的大小取決于測量人員的操作技術(shù)和其它主觀因素。
誤差分類：測量誤差按其產(chǎn)生的原因、出現(xiàn)的規(guī)律、及其對測量結(jié)果的影響，可以分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差。
①系統(tǒng)誤差：在規(guī)定條件下，絕對值和符號保持不變或按某一確定規(guī)律變化的誤差，稱為系統(tǒng)誤差。其中絕對值和符號不變的系統(tǒng)誤差為定值系統(tǒng)誤差，按一定規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差為變值系統(tǒng)誤差。如量塊的誤差、刻線尺的誤差、度盤偏心的誤差。系統(tǒng)誤差大部分能通過修正值或找出其變化規(guī)律后加以消除。
②隨機誤差：在規(guī)定條件下，絕對值和符號以不可預(yù)知的方式變化的誤差，稱為隨機誤差。就某一次測量而言，隨機誤差的出現(xiàn)無規(guī)律可循，因而無法消除。但若進(jìn)行多次等精度重復(fù)測量，則與其它隨機事件一樣具有統(tǒng)計規(guī)律的基本特性，可以通過分析，估算出隨機誤差值的范圍。隨機誤差主要由溫度波動、測量力變化、測量器具傳動機構(gòu)不穩(wěn)、視差等各種隨機因素造成，雖然無法消除，但只要認(rèn)真、仔細(xì)地分析產(chǎn)生的原因，還是能減少其對測量結(jié)果的影響。
③粗大誤差：明顯超出規(guī)定條件下預(yù)期的誤差，稱為粗大誤差。粗大誤差是由某種非正常的原因造成的。如讀數(shù)錯誤、溫度的突然大幅度變動、記錄錯誤等。該誤差可根據(jù)誤差理論，按一定規(guī)則予以剔除。
1.6 測量數(shù)據(jù)的處理
在修正了已定系統(tǒng)誤差和剔除了粗大誤差以后，測得值中仍含有隨機誤差和部分系統(tǒng)誤差，還需估算其測量誤差的大小，評定測得值的不確定度，知道測得值及該測得值的變化范圍（可信程度），才能獲得完整的測量結(jié)果。
測量不確定度的評定：用標(biāo)準(zhǔn)偏差表示測量結(jié)果的不確定度，稱為標(biāo)準(zhǔn)不確定度，按照評定方法不同，它可分為兩類：用對一系列重復(fù)觀測值進(jìn)行統(tǒng)計分析以計算標(biāo)準(zhǔn)不確定度的方法，稱為A類評定；用不同于統(tǒng)計分析的其他方法來評定標(biāo)準(zhǔn)不確定度，稱為B類評定。
A類評定：由統(tǒng)計理論可知，隨機變量期望值的最佳估計值是n次測得值xi的算術(shù)平均值x 。
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