長(zhǎng)度計(jì)量的量值傳遞

把長(zhǎng)度計(jì)量基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的“米”的準(zhǔn)確長(zhǎng)度﹐按照國(guó)家規(guī)定的檢定系統(tǒng)通過檢定﹐逐級(jí)或直接傳遞給工作用的﹑不同精度等級(jí)的長(zhǎng)度測(cè)量工具﹐以保證所測(cè)得的量值準(zhǔn)確和一致的過程。它是長(zhǎng)度計(jì)量技術(shù)的主要內(nèi)容之一。中國(guó)的長(zhǎng)度計(jì)量的量值傳遞系統(tǒng)由國(guó)家基準(zhǔn)﹑副基準(zhǔn)﹑工作基準(zhǔn)和計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)等組成。國(guó)家基準(zhǔn)是指復(fù)現(xiàn)“米”的整套裝備﹐包括端面長(zhǎng)度國(guó)家基準(zhǔn)和線紋長(zhǎng)度國(guó)家基準(zhǔn)。副基準(zhǔn)是通過與國(guó)家基準(zhǔn)比對(duì)來確定精確度的整套裝備。工作基準(zhǔn)是通過與國(guó)家基準(zhǔn)或副基準(zhǔn)比對(duì)﹐并經(jīng)國(guó)家鑑定實(shí)際用於檢定計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的整套裝備。設(shè)立工作基準(zhǔn)是為了不使國(guó)家基準(zhǔn)和副基準(zhǔn)因使用頻繁而喪失其應(yīng)有的精確度。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)家根據(jù)測(cè)量精確度要求和經(jīng)濟(jì)原則﹐規(guī)定不同精度等級(jí)﹐作為傳遞量值用的長(zhǎng)度測(cè)量工具和標(biāo)準(zhǔn)器。在中國(guó)﹐國(guó)家法定的長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)器有量塊和線紋尺。
         在機(jī)械製造中使用的長(zhǎng)度測(cè)量工具﹐應(yīng)該按照國(guó)家規(guī)定的檢定系統(tǒng)檢定﹐才能使在不同地點(diǎn)﹑不同時(shí)間﹑用不同方法加工出的零件具有互換性﹐并保證其尺寸精度。
         端面長(zhǎng)度量值檢定系統(tǒng) 以量塊作為標(biāo)準(zhǔn)器。利用端面長(zhǎng)度國(guó)家基準(zhǔn)中測(cè)量范圍為 0.5～1000毫米的激光量塊干涉儀或柯氏干涉儀﹐以絕對(duì)測(cè)量法檢定 1等量塊﹐然后利用比較測(cè)量法以1等量塊檢定2等量塊﹐以2等量塊檢定3等量塊﹐照此類推依次檢定各等量塊。按照測(cè)量精確度的要求﹐再用各等量塊檢定工作用的﹑具有相應(yīng)精確度的長(zhǎng)度測(cè)量工具。
         線紋長(zhǎng)度量值檢定系統(tǒng) 以線紋尺作為標(biāo)準(zhǔn)器。利用線紋長(zhǎng)度國(guó)家基準(zhǔn)中的測(cè)量范圍到1000毫米﹐精確度為±0.2微米的激光干涉比長(zhǎng)儀﹐檢定殷鋼基準(zhǔn)線紋尺和石英基準(zhǔn)線紋尺﹔然后利用具有相應(yīng)精確度的比長(zhǎng)儀﹐逐“等”傳遞﹐檢定 1﹑2﹑3等標(biāo)準(zhǔn)線紋尺。按測(cè)量精確度的要求﹐再用各等線紋尺檢定工作線紋尺和工作用的﹑具有相應(yīng)精確度的長(zhǎng)度測(cè)量工具。

長(zhǎng)度計(jì)量技術(shù)中對(duì)圓柱度誤差的測(cè)量。圓柱度(見形位公差)是圓柱體圓度和素線直線度的綜合﹐因此圓柱度一般是在圓度儀上附加能沿被測(cè)圓柱體作軸向運(yùn)動(dòng)的精密直線導(dǎo)軌﹑電子計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的程序等來測(cè)量的。測(cè)量時(shí)﹐長(zhǎng)度傳感器的測(cè)頭沿精密直線導(dǎo)軌測(cè)量被測(cè)圓柱體的若干橫截面﹐也可沿被測(cè)圓柱面作螺旋運(yùn)動(dòng)取樣。測(cè)得的半徑差由電子計(jì)算機(jī)按最小條件確定圓柱度誤差。在配有電子計(jì)算機(jī)和相應(yīng)程序的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上利用坐標(biāo)法也可測(cè)量圓柱度。測(cè)量時(shí)﹐長(zhǎng)度傳感器的測(cè)頭沿被測(cè)圓柱體的橫截面測(cè)出若干(取樣)點(diǎn)的坐標(biāo)值﹑﹐并按需要測(cè)量若干橫截面﹐然后由電子計(jì)算機(jī)按最小條件確定圓柱度誤差。此外﹐還可利用V形塊和平板(帶有徑向定位用直角座)等分別測(cè)量具有奇數(shù)棱邊和偶數(shù)棱邊的圓柱體的形狀誤差(見圓度測(cè)量)﹐但這時(shí)V形塊和平板的長(zhǎng)度應(yīng)大於被測(cè)圓柱體的全長(zhǎng)。測(cè)量時(shí)﹐被測(cè)圓柱體在V形塊內(nèi)或帶直角座的平板上迴轉(zhuǎn)一周﹐從測(cè)微儀讀出一個(gè)橫截面中最大和最小的示值﹐按需要測(cè)量若干橫截面﹐然后取從各截面讀得的所有示值中最大與最小示值差之半﹐作為被測(cè)圓柱體的圓柱度誤差。

由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院科學(xué)家新研制出的一種測(cè)量長(zhǎng)度的儀器近日通過了專家鑒定。這臺(tái)測(cè)長(zhǎng)儀的分辨率達(dá)到1.25納米，相當(dāng)于一根頭發(fā)絲直徑的四萬分之一。
  這臺(tái)儀器是用來鑒定量塊的準(zhǔn)確度的。而量塊是我們?nèi)粘Ｉ钪虚L(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)的來源。量塊的準(zhǔn)確度越高，人們對(duì)長(zhǎng)度的測(cè)量就會(huì)越準(zhǔn)確。長(zhǎng)度測(cè)量越準(zhǔn)確，機(jī)械零件加工就會(huì)越精密，機(jī)器性能就會(huì)越好。例如制造出的汽車門的尺寸越準(zhǔn)確，關(guān)起來就會(huì)越省勁兒，封閉也越嚴(yán)實(shí)。
  量塊作為長(zhǎng)度計(jì)量單位的一種實(shí)物基準(zhǔn)，早在1898年就使用了。最初的量塊只是圓柱體和長(zhǎng)方體兩種，而且是單獨(dú)一塊使用。1908年，瑞典計(jì)量科學(xué)家提出制作系列尺寸的量塊。之后量塊就可以組合使用了。現(xiàn)在，各國(guó)的量塊形狀趨于統(tǒng)一，截面為矩形。
  現(xiàn)在我們測(cè)量長(zhǎng)度的單位也都趨于統(tǒng)一。如我國(guó)已經(jīng)告別了使用多年的尺、寸、丈等長(zhǎng)度計(jì)量單位。早期的長(zhǎng)度單位大都與人體有關(guān)。小篆的“尺”字看起來和用手測(cè)量物體時(shí)的形狀非常相似；后來我國(guó)以肘為尺，作為長(zhǎng)度的計(jì)量單位。古代秘魯人則以其平均身高為長(zhǎng)度單位；英國(guó)在10世紀(jì)時(shí)以英王埃德加拇指關(guān)節(jié)之間的長(zhǎng)度定為一英寸；而查理曼大帝則以其腳長(zhǎng)定為一英尺；16世紀(jì)的德國(guó)則是如此確定長(zhǎng)度單位的：在星期日禮拜完畢后，以立于教堂門前的16名男子的左足平均長(zhǎng)度為一法定英尺。

長(zhǎng)度計(jì)量技術(shù)是研究長(zhǎng)度測(cè)量，保證量值準(zhǔn)確和測(cè)量單位統(tǒng)一的技術(shù)。長(zhǎng)度計(jì)量中的長(zhǎng)度包括距離、角度、表面粗糙度、圓度和直線度等以“米”為基本單位的幾何量，所以長(zhǎng)度計(jì)量也常稱為幾何量計(jì)量。

    長(zhǎng)度測(cè)量是將被測(cè)長(zhǎng)度與已知長(zhǎng)度比較，以確定被測(cè)長(zhǎng)度量值的過程。量值以數(shù)字和單位表示，例如用游標(biāo)卡尺測(cè)量圓柱體直徑，測(cè)得的數(shù)值20.24毫米就是量值。主尺上的刻度就是已知長(zhǎng)度。機(jī)械制造中進(jìn)行長(zhǎng)度計(jì)量是為了保證工件的互換性和產(chǎn)品質(zhì)量，一般以毫米和微米作為測(cè)量單位。

    長(zhǎng)度計(jì)量的主要是研究和建立長(zhǎng)度計(jì)量基準(zhǔn)、實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度計(jì)量的量值傳遞、研究孔徑測(cè)量、角度測(cè)量、直線度測(cè)量、平面度測(cè)量、表面粗糙度測(cè)量、圓度測(cè)量、圓柱度測(cè)量、螺紋測(cè)量、齒輪測(cè)量、自動(dòng)測(cè)量等方法和測(cè)量誤差，以及測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理等。

    在古代，人類為了測(cè)量田地等就已經(jīng)進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量，最初是以人的手、足等作為長(zhǎng)度的單位。但人的手、足大小不一，在商品交換中遇到了困難，于是便出現(xiàn)了以物體作為測(cè)量單位，如公元前2400年出現(xiàn)的古埃及腕尺，中國(guó)商朝出現(xiàn)的象牙尺和公元九年制造的新莽銅卡尺等。

    長(zhǎng)度單位經(jīng)歷了多次演變后，1496年和1760年，英國(guó)開始采用端面和線紋的碼基準(zhǔn)尺作為長(zhǎng)度基準(zhǔn)。1789年法國(guó)提出建立米制，1799年制成阿希夫米尺。

    在機(jī)械制造業(yè)中最早應(yīng)用的是機(jī)械原理的測(cè)長(zhǎng)技術(shù)。1631年發(fā)明游標(biāo)細(xì)分原理。18世紀(jì)中葉，人們已應(yīng)用螺紋放大原理進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量。機(jī)械測(cè)長(zhǎng)技術(shù)迄今仍是工業(yè)測(cè)量中的基本測(cè)量技術(shù)之一，它能達(dá)到很高的精確度。

    應(yīng)用光學(xué)原理的測(cè)長(zhǎng)技術(shù)也出現(xiàn)較早。19世紀(jì)末出現(xiàn)立式測(cè)長(zhǎng)儀，20世紀(jì)20年代前后已應(yīng)用自準(zhǔn)直、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡和光波干涉等原理測(cè)長(zhǎng)，使工業(yè)測(cè)量進(jìn)入不接觸測(cè)量領(lǐng)域，解決了一些小型復(fù)雜形狀工件，例如螺紋的幾何參數(shù)、樣板的輪廓尺寸和大型工件的直線度、同軸度等形狀和位置誤差的測(cè)量問題。

    氣動(dòng)原理的測(cè)長(zhǎng)技術(shù)是在20年代后期發(fā)展起來的。它的測(cè)量效率高，對(duì)環(huán)境條件要求不高，適宜在車間使用，但其示值范圍小，阻礙了它的發(fā)展。

    應(yīng)用電學(xué)原理測(cè)長(zhǎng)是在30年代初期發(fā)展起來的。首先出現(xiàn)的是應(yīng)用電感原理的測(cè)微儀。后來由于電子技術(shù)的發(fā)展，電學(xué)原理的測(cè)長(zhǎng)技術(shù)發(fā)展很快。它可以把微小誤差放大到100萬倍，也就是說0.01微米的誤差值可以10毫米的刻度間隔表示出來。并且電子線路還能實(shí)現(xiàn)各種演算和自動(dòng)測(cè)量。

    60年代中期以后，在工業(yè)測(cè)量中逐步應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)。電子計(jì)算機(jī)具有自動(dòng)修正誤差、自動(dòng)控制和高速數(shù)據(jù)處理的功能，為高精度、自動(dòng)化和高效率測(cè)量開辟了新的途徑，因而在長(zhǎng)度測(cè)量中應(yīng)用得越來越廣泛。現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為精密機(jī)械、光、電和電子計(jì)算機(jī)等技術(shù)相結(jié)合的綜合性技術(shù)。

測(cè)量方法

    在工業(yè)測(cè)量中，要根據(jù)被測(cè)對(duì)象的材質(zhì)、形狀、大小、批量和精度等選定可能的和符合經(jīng)濟(jì)原則的測(cè)量方法。

    單項(xiàng)測(cè)量是分別測(cè)量被測(cè)件的幾何參數(shù)，例如螺紋的中徑、半角和螺距；齒輪的齒形、周節(jié)和齒向等，可根據(jù)測(cè)量結(jié)果分析工藝誤差。

    綜合測(cè)量是測(cè)量由各有關(guān)參數(shù)折合而成的某一當(dāng)量或綜合測(cè)量各有關(guān)參數(shù)，例如用螺紋量規(guī)檢驗(yàn)螺紋折合中徑；齒輪單面嚙合檢查儀測(cè)量齒輪切向綜合誤差等。綜合測(cè)量是一種模擬實(shí)際使用情況的測(cè)量方法，測(cè)量結(jié)果能較真實(shí)地反映使用質(zhì)量，測(cè)量效率也高，適用于檢驗(yàn)工件合格與否。

    絕對(duì)測(cè)量是指用量值直接表示被測(cè)長(zhǎng)度全長(zhǎng)的測(cè)量方法。相對(duì)測(cè)量是指量值僅表示被測(cè)長(zhǎng)度偏差的測(cè)量方法，例如用比較儀和量塊測(cè)量。

    接觸測(cè)量是指被測(cè)表面與長(zhǎng)度測(cè)量工具的測(cè)頭有機(jī)械接觸；不接觸測(cè)量是指利用光學(xué)、氣動(dòng)等瞄準(zhǔn)定位方法，長(zhǎng)度測(cè)量工具的瞄準(zhǔn)定位部分或測(cè)頭等不與被測(cè)表面接觸，例如用激光掃描法測(cè)量外徑和氣動(dòng)測(cè)頭測(cè)量直徑等。

    直接測(cè)量是將被測(cè)長(zhǎng)度與已知長(zhǎng)度直接比較，從而得出所需的測(cè)量結(jié)果，是常用的測(cè)量方法。間接測(cè)量的測(cè)量結(jié)果是通過測(cè)量與被測(cè)長(zhǎng)度有一定函數(shù)關(guān)系的長(zhǎng)度，經(jīng)過計(jì)算后才得到的，例如測(cè)量大型工件外徑時(shí)，也有采用測(cè)量圓周長(zhǎng)度，經(jīng)過計(jì)算后求出外徑的。

    主動(dòng)測(cè)量是把加工過程中測(cè)量所得信息直接用于控制加工過程以得到合格工件的測(cè)量。被動(dòng)測(cè)量也稱線外測(cè)量，是測(cè)量結(jié)果不直接用于控制加工精度的測(cè)量。

    由于被測(cè)長(zhǎng)度的真值是理論上的概念，一般說來是不知道的，而且測(cè)量結(jié)果與被測(cè)長(zhǎng)度真值之間總會(huì)存在差距(即誤差)，所以在工業(yè)測(cè)量中常用實(shí)際值或修正過的算術(shù)平均值來代替真值。實(shí)際值是滿足規(guī)定精確度的量值。

    測(cè)量誤差的表示方式有兩種：以量值表示，即以所測(cè)得量值與實(shí)際值之差表示，以這種方式表示的誤差稱為絕對(duì)誤差；以比值表示，即以絕對(duì)誤差與實(shí)際值之比表示，以這種方式表示的誤差稱為相對(duì)誤差，例如用激光干涉儀測(cè)長(zhǎng)時(shí)，如其最大相對(duì)誤差為千萬分之一，則表示在規(guī)定條件下，測(cè)量 1米長(zhǎng)度的誤差應(yīng)不大于0.1微米。

    測(cè)量結(jié)果與被測(cè)長(zhǎng)度真值的一致程度以精確度或準(zhǔn)確度表示。它是正確度和精密度的綜合，通常簡(jiǎn)稱為精度。若已修正系統(tǒng)誤差，則精確度常用不確定度來表示。不確定度表示由于存在測(cè)量誤差而對(duì)所測(cè)量值不能肯定的程度，以標(biāo)準(zhǔn)偏差表示其大小。

    測(cè)量中，常把多次測(cè)量被測(cè)長(zhǎng)度后所得的數(shù)據(jù)取算術(shù)平均值作為測(cè)量結(jié)果。根據(jù)概率論的大數(shù)定律，只要測(cè)量次數(shù)足夠多，就可以提高精密度。測(cè)量過程中隨機(jī)誤差的出現(xiàn)，基本上是遵循正態(tài)分布規(guī)律的。

    此外，還有對(duì)測(cè)量所得數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算以得到所需測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理。例如，用圓度儀測(cè)量圓度，直接獲得的數(shù)據(jù)是相對(duì)某一圓心的半徑變化，因此需要按圓度定義作相應(yīng)的函數(shù)運(yùn)算才能得到圓度誤差。采用間接測(cè)量方法時(shí)，常會(huì)遇到這類數(shù)據(jù)處理問題。

　

計(jì)量基礎(chǔ)教材。對(duì)初學(xué)幾何量計(jì)量的人有很大的幫助。

你還真是個(gè)研究員級(jí)別的啊，就是高深

不要誤人子弟，誰說2等量塊是采用和1等量塊比較測(cè)量出來的?回去好好看看檢定規(guī)程。

前車之師，后車之師。

深圳漁民 發(fā)表于 2007-7-19 09:53
不要誤人子弟，誰說2等量塊是采用和1等量塊比較測(cè)量出來的?回去好好看看檢定規(guī)程。 ...

　　的的確確可以“2等量塊是采用和1等量塊比較測(cè)量出來的”，這是國(guó)家“長(zhǎng)度計(jì)量器具（量塊部分）檢定系統(tǒng)”的規(guī)定，其4.1條和檢定系統(tǒng)框圖規(guī)定“凡具有直接測(cè)量功能的，……可以直接測(cè)量相應(yīng)等級(jí)的量塊……，只具有比較測(cè)量功能的，……采用比被測(cè)高一等的量塊做標(biāo)準(zhǔn)，……”。
　　但也正如你說，量塊檢定規(guī)程精加工JJG146-2011的7.3.9條也規(guī)定了“２等量塊的長(zhǎng)度，應(yīng)盡量采用光干涉方法直接測(cè)量”。我認(rèn)為這句話并不與國(guó)家檢定系統(tǒng)矛盾，“盡量采用”的含義并不排斥用１等量塊比較測(cè)量的方法，只是“盡量”用直接測(cè)量的方法罷了而已。