長(zhǎng)度測(cè)量的幾項(xiàng)基本原則

一、最小變形原則
長(zhǎng)度測(cè)量中引起被測(cè)件和測(cè)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(cè)件、測(cè)量器具尺寸發(fā)生變化，而影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。為此，在測(cè)量過程中，應(yīng)盡量做到使各種原因引起的變形為最小，這就是測(cè)量的最小變形原則。
（一）熱變形
1．概述
熱脹冷縮，這是自然現(xiàn)象，正是這一特性，往往導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的嚴(yán)重失準(zhǔn)。
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(shù)，10-6/℃；
     △t——溫度變化，℃。
例：三等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺的線性熱膨脹系數(shù)a=18.5×10-6/℃,若溫度變化△t=1℃時(shí)，則1m長(zhǎng)的尺寸將變化：
                      △L=L?a?△t=1000×18.5×10-6/℃=18.5μm
對(duì)精密測(cè)量來(lái)講，這個(gè)數(shù)字已十分可觀了。
結(jié)論：對(duì)高精度零件、大尺寸零件進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，溫度的影響是一響不可忽視的因素。
凡是精密測(cè)試都要規(guī)定溫度條件，尤其長(zhǎng)度計(jì)量幾乎所有的檢定規(guī)程中都標(biāo)明了溫度要求。即在規(guī)定溫度條件下測(cè)量可不做溫度修正，否則要進(jìn)行修正。對(duì)高精度、大尺寸的被測(cè)件的測(cè)量還做出等溫的要求。
2．熱變形引起的測(cè)量誤差
熱變形產(chǎn)生的測(cè)量誤差主要是由于被測(cè)件與量具（儀）之間的溫度差造成的。如果在測(cè)量前把被測(cè)件與量具（儀）放置在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行等溫（等溫的時(shí)間長(zhǎng)短與溫差大小、物體質(zhì)量、散熱面積、周圍介質(zhì)等因素有關(guān)），然后再進(jìn)行測(cè)試。但盡管進(jìn)行等溫，大型零件表面和內(nèi)部溫度也不一定相等，即使在恒溫室中，溫度場(chǎng)分布也不一定均勻，對(duì)溫度測(cè)量也有一定誤差，測(cè)量環(huán)境溫度由于人體、照明熱源等也會(huì)波動(dòng)。因此，可以說，等溫后，熱變形引起的測(cè)量誤差會(huì)變得很小，在一定精度的測(cè)量時(shí)，可以忽略不計(jì)。
我們?cè)跍y(cè)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(dǎo)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。如：長(zhǎng)度280～4000mm的內(nèi)卡規(guī)，在手掌中握上2～5min，長(zhǎng)度應(yīng)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(huì)增大0.5μm（顯然是不允許的）。
為此，對(duì)高精度測(cè)量?jī)x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(cè)量過程中，由于測(cè)量力、接觸形式、被測(cè)件的自重等原因?qū)⑹箿y(cè)量器具或被測(cè)件產(chǎn)生彈性變形，造成測(cè)量誤差。
具體將，彈性變形主要有儀器支架變形，被測(cè)件（如量塊、線紋尺等）的支撐變形；測(cè)頭、工作臺(tái)與被測(cè)件的接觸變形等。為什么接觸式的測(cè)量器具都規(guī)定有測(cè)量力；為什么要規(guī)定接觸形式；為什么在測(cè)量細(xì)長(zhǎng)的被測(cè)件時(shí)要適當(dāng)?shù)剡x擇支承點(diǎn)等，都是力圖減少?gòu)椥宰冃危詼p少?gòu)椥宰冃我鸬臏y(cè)量誤差。
1．彈性變形引起的測(cè)量誤差
（1）支承變形
當(dāng)被測(cè)件水平放置時(shí)，其彎曲變形量的大小和變形狀態(tài)與支承方式和支點(diǎn)的位置有密切的關(guān)系，對(duì)細(xì)長(zhǎng)被測(cè)件而言，自重的影響更為顯著。
（2）接觸變形
不正確地選擇測(cè)量力的大小、接觸體的材料及接觸方式將會(huì)引起較大的表面接觸變形。
①測(cè)量力引起的接觸變形
接觸測(cè)量時(shí)，測(cè)量?jī)x器必須有足夠的測(cè)量力，以保證測(cè)頭與被測(cè)件可靠地接觸。但測(cè)量力的存在將在接觸位置產(chǎn)生壓陷變形而造成測(cè)量誤差。
一般按被測(cè)件公差來(lái)確定測(cè)量力的大小，當(dāng)被測(cè)件公差小于2μm時(shí)，測(cè)量力不應(yīng)高于2.5N；被測(cè)件公差2～10μm時(shí)，測(cè)量力應(yīng)為2.5～4N；被測(cè)件公差大于10μm時(shí)，測(cè)量力應(yīng)大于4N，小于10N。
②與接觸方式接觸變形有關(guān)
常見的接觸方式分為點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸。從變形與接觸面的關(guān)系講，接觸面積越小、壓強(qiáng)越大，變形也越大。顯然在相同的測(cè)量力的情況下點(diǎn)接觸變形最大，面接觸變形最小。
接觸方式在一般的測(cè)量要求中都有規(guī)定。如量塊測(cè)量是用球測(cè)頭對(duì)平面；外徑千分尺測(cè)直徑是平面測(cè)頭對(duì)圓柱面；內(nèi)徑千分表測(cè)內(nèi)徑是球測(cè)頭對(duì)圓柱面等等。我們?cè)跍y(cè)量過程中一般都應(yīng)遵循上述原則。

                     二、阿貝原則

    阿貝原則又稱布線原則、串聯(lián)原則，是長(zhǎng)度測(cè)量中一個(gè)重要的原則。
定義：“如果要使測(cè)量?jī)x器得出正確的測(cè)量結(jié)果，則必須將儀器的標(biāo)尺安裝在被測(cè)件測(cè)量中心線的延長(zhǎng)線上。”凡違反阿貝原則所產(chǎn)生的誤差叫阿貝誤差。
符合阿貝原則所產(chǎn)生的誤差是二次誤差，當(dāng)表尺與被稱為測(cè)件測(cè)量中心線的夾角很小時(shí)，此誤差可忽略不計(jì)。不符合阿貝原則所產(chǎn)生的誤差是一次誤差，標(biāo)準(zhǔn)尺與被測(cè)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(shè)計(jì)的最典型的儀器是阿貝比長(zhǎng)儀、立式光學(xué)計(jì)、測(cè)長(zhǎng)儀等。這樣，由于導(dǎo)軌的不直度誤差所造成的傾斜角的影響只能產(chǎn)生二次誤差，因此對(duì)儀器導(dǎo)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(diǎn)是串聯(lián)布置，加大儀器長(zhǎng)度尺寸，溫度對(duì)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(lián)布置的方式。如：游標(biāo)卡尺測(cè)工件、萬(wàn)能工具顯微鏡縱向測(cè)量等。為減少所產(chǎn)生的測(cè)量誤差（一次誤差），一方面要提高導(dǎo)軌的加工精度，另一方面在測(cè)量時(shí)盡量縮短標(biāo)準(zhǔn)尺與被測(cè)件的距離。
            
                                      三、封閉原則

封閉原則又稱閉合原則，它是角度測(cè)量的基本原則。
圓周被分割成若干等分，每等分實(shí)際上都不會(huì)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(cè)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(biāo)準(zhǔn)器的情況下，采用“自檢法”可以實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量的目的。如在圓周分度器件：圓刻度盤、圓柱齒輪的測(cè)量；方形類器件：方箱、方形角尺的測(cè)量都可以利用封閉原則進(jìn)行“自檢”。封閉原則和阿貝原則一樣都是長(zhǎng)度測(cè)量中基本重要原則之一。凡能形成圓周封閉條件的場(chǎng)合均可適用。

四、最短測(cè)量鏈原則：為保證一定的測(cè)量準(zhǔn)確度，測(cè)量鏈的環(huán)節(jié)應(yīng)該最少，即測(cè)量鏈最短，可使總的測(cè)量誤差控制在最小的程度，這就是最短測(cè)量鏈原則。

原帖由 duomeiti 于 2007-8-24 02:05 發(fā)表
四、最短測(cè)量鏈原則：為保證一定的測(cè)量準(zhǔn)確度，測(cè)量鏈的環(huán)節(jié)應(yīng)該最少，即測(cè)量鏈最短，可使總的測(cè)量誤差控制在最小的程度，這就是最短測(cè)量鏈原則。 ...

我在此加上一個(gè)，統(tǒng)一基準(zhǔn)原則

感覺理解起來(lái)有點(diǎn)抽象呢呵呵

謝謝樓主分享資料，

學(xué)習(xí)學(xué)習(xí) ，謝謝樓主，以后多發(fā)些這樣的

學(xué)習(xí)學(xué)習(xí) ，謝謝樓主，以后多發(fā)些這樣的

收藏學(xué)習(xí)了，謝謝！

            樓主談及的幾何量專業(yè)的三項(xiàng)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(lián)的前版主，名副其實(shí)的學(xué)術(shù)流氓，專職忽悠、誤導(dǎo)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(dāng)下又混入資深群圈子的學(xué)術(shù)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(xù)攪屎好了，以真正使口碑很好的本論壇恢復(fù)藍(lán)天白云的學(xué)術(shù)凈土環(huán)境。

　　請(qǐng)大家看清楚樓主帖子的標(biāo)題：長(zhǎng)度測(cè)量的幾項(xiàng)基本原則。
　　長(zhǎng)度測(cè)量又稱為幾何量計(jì)量，幾何量計(jì)量的確有那么幾項(xiàng)“基本原則”，這就是樓主總結(jié)的最小變形原則、阿貝原則、封閉原則和duomeiti 版主在２樓補(bǔ)充的最短測(cè)量鏈原則，可稱為幾何量計(jì)量的四項(xiàng)基本原則。
　　３樓量友出于一片誠(chéng)心補(bǔ)充的“統(tǒng)一基準(zhǔn)原則”和心懷叵測(cè)以罵街著稱于世的某人提及的“1/3原則”，在幾何量計(jì)量中也必須遵守，其中“統(tǒng)一基準(zhǔn)原則”在幾何量計(jì)量中也非常重要，特指設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、加工基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)、使用基準(zhǔn)的統(tǒng)一，以及基準(zhǔn)要素、測(cè)量基準(zhǔn)、評(píng)定基準(zhǔn)的統(tǒng)一。但這些原則適用范圍更廣，并不僅限于長(zhǎng)度測(cè)量，歸于“長(zhǎng)度測(cè)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(shí)，試圖否定計(jì)量學(xué)中的“三分之一原則”，這個(gè)號(hào)稱全國(guó)知名幾何量計(jì)量“專家”的實(shí)質(zhì)就是他所罵的那個(gè)不斷在本論壇“攪屎”的“學(xué)術(shù)流氓”，其真實(shí)面目也由此暴露無(wú)遺。

         動(dòng)輒就是什么“基本原則”，呵呵，莫非對(duì)于“學(xué)術(shù)流氓”來(lái)講，還必須添加一個(gè)“橫豎嘴基本原則”？！

值得學(xué)習(xí)！

初級(jí)工 發(fā)表于 2007-8-25 23:13
我在此加上一個(gè)，統(tǒng)一基準(zhǔn)原則

對(duì)，各給加工項(xiàng)目都使用同一個(gè)基準(zhǔn)（并不一定工序基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合）

學(xué)習(xí)了，謝謝。

　　我再重復(fù)一下我的觀點(diǎn)，樓主所說的最小變形原則、阿貝原則、封閉原則的確是長(zhǎng)度計(jì)量（幾何量計(jì)量）的三個(gè)基本原則，我們應(yīng)該感謝樓主的科普文章，感謝樓主的奉獻(xiàn)。2樓補(bǔ)充的最短溯源鏈原則，3樓補(bǔ)充的基準(zhǔn)統(tǒng)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(jì)量科技領(lǐng)域都必須遵守的基本原則，當(dāng)然長(zhǎng)度計(jì)量領(lǐng)域也毫不例外地必須遵守。但后面這些原則并非歸長(zhǎng)度計(jì)量領(lǐng)域所獨(dú)自霸占，它們的適用范圍要比前面所說的三個(gè)基本原則適用范圍寬得多。
　　從10樓和12樓的帖子來(lái)看，其作者無(wú)非就是他自己所罵的“攪屎”的“流氓”而已。此人除了會(huì)罵街，什么都不懂，因此根本都不配“學(xué)術(shù)流氓”的稱謂，只能稱之為“社會(huì)流氓”，此人空有全國(guó)知名幾何量計(jì)量“專家”之名。10樓和12樓的帖子以鐵的事實(shí)充分證明，此人純屬是對(duì)“全國(guó)知名平直度檢測(cè)專家”光環(huán)的玷污，我國(guó)的計(jì)量領(lǐng)域?qū)＜覀兘^不會(huì)像此人這樣，動(dòng)贏就惡言相加，只知道跳著腳尖扯破嗓子罵大街。