计量学基础课程课件7教程文件.ppt

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1、主讲人:邓华夏计量学基础几何量测量的几大原则1.阿贝原则2.最小变形原则3.测量链最短原则4.坐标基准统一原则5.封闭原则精度匹配原则经济原则对于直线尺寸测量仪器的设计，1890年阿贝提出一条指导性的原则：阿贝原则几何量测量的几大原则Abbe原则：为使量仪能给出正确测量结果，必须将仪器的读数刻线尺安放在被测尺寸线的延长线上被测零件的尺寸线和仪器中作为读数用的基准线（刻线基准）应顺序排成一条直线一、阿贝(Abbe)原则及其扩展举例1：游标卡尺一、阿贝(Abbe)原则及其扩展举例2：Abbe比较仪标准被测一、阿贝(Abbe)原则及其扩展举例2：Abbe比较仪一、阿贝

2、(Abbe)原则及其扩展卧式测长仪（万能测长仪）卧式测长仪的毫米刻线尺和测量轴水平卧放在仪器的底座上，并可在底座的导轨上作左右方向的移动；它主要由底座7、测座1、万能工作台5和尾座6组成。测座l和尾座6可在仪器底座7的导轨上移动和锁紧。万能工作台5安装在底座中部的马鞍处，它有五个自由度（升降、前后移动和绕垂直轴或水平轴的转动）测量时可精细调整，保证测得的长度准确位于基准尺同一细线上，以排除测量时的阿贝误差。测量前先将测量轴2与尾座中的测量砧接触，从读数显微镜中读出读数。测量轴中装有毫米刻线尺作为标准尺，标准尺和测量轴一起移动。测量轴2和读数显微镜同装在测座1上。

3、第一次读数后，将被测工件置于工作台上，并使工件和测砧接触，然后移动测量轴2与工件接触，再一次从读数显微镜读得第二次读数，两次读数之差即为被测工件的尺寸。读数显微镜的视野和读数方法与立式测长仪完全相同。举例2：Abbe比较仪一、阿贝(Abbe)原则及其扩展第二点读数第二点瞄准参数计算误差：一、阿贝(Abbe)原则及其扩展为什么Abbe比较仪的误差小？比较两个误差公式：一、阿贝(Abbe)原则及其扩展误差和倾斜角成一次方关系，习惯上称为一次误差误差和倾斜角成二次访关系，习惯上称为二次（微小）误差遵守阿贝原则可消除一次误差，而仅留有二次微小误差一、阿贝(Abbe)原则

4、及其扩展所有的仪器都遵守Abbe了吗？没有！不适合Abbe原则的情况外观尺寸过大多自由度测量仪器一、阿贝(Abbe)原则及其扩展思考一次误差和二次误差的几何意义想一想你知道的符合Abbe原则的测量器具、仪器或方法一、阿贝(Abbe)原则及其扩展Abbe原则的扩展标尺与被测量一条线若做不到，则应使导轨没有角运动应跟踪测量算出偏移加以补偿一、阿贝(Abbe)原则及其扩展（一）Eppenstein光学补偿方法用硬件来实现补偿：结构布局来实现误差补偿一、阿贝(Abbe)原则及其扩展（一）Eppenstein光学补偿方法一、阿贝(Abbe)原则及其扩展高精度测长机不符合A

5、bbe原则瞄准视场中出现相同偏移再次瞄准即在运动中进行了补偿，∵ΔL=S1S2,h=f误差自动消失一、阿贝(Abbe)原则及其扩展（二）激光两坐标测量仪中监测导轨转角与平移的光电补偿方法一、阿贝(Abbe)原则及其扩展一、阿贝(Abbe)原则及其扩展一、阿贝(Abbe)原则及其扩展高精度激光小角度测量法补偿的实质是使θ=0测量符合Abbe原理平面转角用补偿来消除典型的光机电算一体化仪器系统比较复杂一、阿贝(Abbe)原则及其扩展（三）以动态准直仪来检测导轨摆角误差的电学补偿方法(实时补偿概念，计数器直接补偿)一、阿贝(Abbe)原则及其扩展补偿的实质是动态修正（

6、四）平直度测量过程中的阿贝误差补偿布莱恩：“平面度测量系统的工作点应该位于垂直于滑块移动方向的，并通过测量点的方向线上”Aflatnesstolerancespecifiesatolerancezonedefinedbytwoparallelplaneswithinwhichthesurfacemustlie.一、阿贝(Abbe)原则及其扩展（四）平直度测量过程中的阿贝误差补偿布莱恩：“…若做不到在方向线上，则应使导轨没有角运动”针对三座标机等测量直线度一、阿贝(Abbe)原则及其扩展平面度误差是将被测实际表面与理想平面进行比较，两者之间的线值距离即为平面度误差

7、值；或通过测量实际表面上若干点的相对高度差，再换算以线值表示的平面度误差值。一、阿贝(Abbe)原则及其扩展二、变形最小原则及措施变形最小原则：尽量避免在仪器工作过程中，因受力变化或因温度变化而引起的仪器结构变形或仪器状态和参数的变化二、变形最小原则及措施仪器承重变化，引起仪器结构变形而产生测量误差温度变化引起仪器或传感器结构参数变化，导致光电信号的零点漂移及系统灵敏度变化要求仪器变形要小△L=L•a•△t式中：L——物体尺寸，mm；a——线性热膨胀系数，10-6/℃；    △t——温度变化，℃。例：三等标准金属线纹尺的线性热膨胀系数a=18.5×10-6

8、/℃,若温度变化△t=1