長度計量技術(shù)

　　研究長度測量，保證量值準(zhǔn)確和測量單位統(tǒng)一的技術(shù) 。長度計量中的長度包括距離、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，所以長度計量常稱為幾何量計量。長度測量是將被測長度與已知長度比較，以確定被測長度量值的過程。長度計量的主要內(nèi)容是研究和建立長度計量基準(zhǔn)，實現(xiàn)長度計量的量值傳遞，研究孔徑測量、角度測量、直線度測量、平面度測量、表面粗糙度測量、圓度測量、圓柱度測量、螺紋測量、齒輪測量、自動測量等方法和測量誤差，以及測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理等。

　　人類在古代為了測量田地等曾以手、足等作為長度單位進(jìn)行長度測量 。公元前 2400 年 ，古埃及出現(xiàn)腕尺 。公元前16～前11世紀(jì)，中國商朝出現(xiàn)了像牙尺 。公元9年 ，中國制造出新莽銅卡尺 。1496 年和 1760 年英國先后采用端面和線紋的碼基準(zhǔn)尺寸作為長度基準(zhǔn)。1789年，法國提出建立米制并于1799年制成阿希夫米尺。18世紀(jì)中葉，人們已應(yīng)用螺紋放大原理進(jìn)行長度測量。19世紀(jì)末出現(xiàn)立式測長儀。20世紀(jì)20年代左右，開始應(yīng)用自準(zhǔn)直、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡和光波干涉等原理測長。氣動原理的測長技術(shù)是在20年代后期發(fā)展起來的。30年代初，開始應(yīng)用電感原理的測微儀等電學(xué)原理測長技術(shù)，它可以把微小誤差放大到100萬倍 。60年代中期以后，計算機(jī)技術(shù)逐步應(yīng)用到工業(yè)測量中。現(xiàn)代測量技術(shù)是精密機(jī)械、光、電和計算機(jī)等技術(shù)相結(jié)合的綜合性技術(shù)。

　　由于測量方法分類時的出發(fā)點不同，常見的分類方法主要有：①根據(jù)零件被測參數(shù)是否直接測量可分為直接測量和間接測量。②根據(jù)零件被測參數(shù)的多少可分為綜合測量和單項測量。③根據(jù)獲得測量結(jié)果的數(shù)值是被測尺寸的大小還是和某個標(biāo)準(zhǔn)值比較可分為測量和相對測量。④根據(jù)被測零件與測量工具的接觸情況可分為接觸測量和非接觸測量。⑤根據(jù)測量是否直接用于控制加工過程可分為主動測量和被動測量。⑥根據(jù)測量（讀數(shù)）時被測零件的運動狀態(tài)可分為動態(tài)測量和靜態(tài)測量。實際測量時，應(yīng)根據(jù)具體情況 ，如被測對象的材質(zhì)、形狀、大小、生產(chǎn)批量和精度要求以及工廠的實際條件等進(jìn)行選擇。

　　測量結(jié)果與被測長度真值之間的差稱為測量誤差。測量誤差按其性質(zhì)可分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差（偶然誤差）和粗大誤差3種 ；按其原因可分為方法誤差 、測量器具誤差和主觀因素造成的誤差等。為了提高測量精度，需根據(jù)不同的測量方法對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的處理和分析。

　　補(bǔ)充

　　長度計量技術(shù)是研究長度測量，保證量值準(zhǔn)確和測量單位統(tǒng)一的技術(shù)。長度計量中的長度包括距離、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，所以長度計量也常稱為幾何量計量。

　　長度測量是將被測長度與已知長度比較，以確定被測長度量值的過程。量值以數(shù)字和單位表示，例如用游標(biāo)卡尺測量圓柱體直徑，測得的數(shù)值20.24毫米就是量值。主尺上的刻度就是已知長度。機(jī)械制造中進(jìn)行長度計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量單位。

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

　　在古代，人類為了測量田地等就已經(jīng)進(jìn)行長度測量，初是以人的手、足等作為長度的單位。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)了以物體作為測量單位，如公元前2400年出現(xiàn)的古埃及腕尺，中國商朝出現(xiàn)的像牙尺和公元九年制造的新莽銅卡尺等。

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

　　在機(jī)械制造業(yè)中早應(yīng)用的是機(jī)械原理的測長技術(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)行長度測量。機(jī)械測長技術(shù)迄今仍是工業(yè)測量中的基本測量技術(shù)之一，它能達(dá)到很高的度。

　　應(yīng)用光學(xué)原理的測長技術(shù)也出現(xiàn)較早。19世紀(jì)末出現(xiàn)立式測長儀，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長，使工業(yè)測量進(jìn)入不接觸測量領(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量問題。

　　氣動原理的測長技術(shù)是在20年代后期發(fā)展起來的。它的測量效率高，對環(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)原理測長是在30年代初期發(fā)展起來的。首先出現(xiàn)的是應(yīng)用電感原理的測微儀。后來由于電子技術(shù)的發(fā)展，電學(xué)原理的測長技術(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現(xiàn)各種演算和自動測量。

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

　　測量方法

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

　　單項測量是分別測量被測件的幾何參數(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)測量結(jié)果分析工藝誤差。

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

　　測量是指用量值直接表示被測長度全長的測量方法。相對測量是指量值僅表示被測長度偏差的測量方法，例如用比較儀和量塊測量。

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

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

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

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

　　測量誤差的表示方式有兩種：以量值表示，即以所測得量值與實際值之差表示，以這種方式表示的誤差稱為誤差；以比值表示，即以誤差與實際值之比表示，以這種方式表示的誤差稱為相對誤差，例如用激光干涉儀測長時，如其大相對誤差為千萬分之一，則表示在規(guī)定條件下，測量 1米長度的誤差應(yīng)不大于0.1微米。

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

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

　　此外，還有對測量所得數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)運算以得到所需測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理。例如，用圓度儀測量圓度，直接獲得的數(shù)據(jù)是相對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

長度計量技術(shù)