长度尺寸测量

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1、精密测量技术精密测量技术Precision Measuring TechniquePrecision Measuring Technique光电工程学院光电工程学院 李丽娟李丽娟第二章第二章 长度尺寸测量长度尺寸测量2 21 1 长度基准和米定义的发展长度基准和米定义的发展 2 22 2 线纹尺的检定线纹尺的检定 2 23 3 量块的检定量块的检定 2 24 4 轴类零件的测量轴类零件的测量 2 25 5 孔类零件的测量孔类零件的测量 2 26 6 大尺寸测量大尺寸测量 2 27 7 微小尺寸测量微小尺寸测量 为进行长度测量，首先要有一个标准的长度为进行长度测量，首先要有一个标准的长度单位，这

2、个长度单位必须是稳定可靠的，并且有单位，这个长度单位必须是稳定可靠的，并且有和科学技术水平相适应的最高精度。和科学技术水平相适应的最高精度。 世界上长度单位的标准有公制和英制两种，世界上长度单位的标准有公制和英制两种，目前绝大多数国家采用公制。长度基准国际单位目前绝大多数国家采用公制。长度基准国际单位制的基本单位是制的基本单位是“米米”。21 长度基准和米定义的发展长度基准和米定义的发展 “米米”的发展：的发展： 17901790年，法国国民议会定义年，法国国民议会定义“米米”为：为：“以经过巴黎的地球子午以经过巴黎的地球子午线自北极至赤道这一段弧长的一千万分之一作为一米线自北极至赤道这一段弧

3、长的一千万分之一作为一米”。并做了一。并做了一把米尺。把米尺。18801880年，国际计量局又用铂铱合金制作了米原器，作为国年，国际计量局又用铂铱合金制作了米原器，作为国际长度计量基准，定义为：在冰点温度下，米原器两端刻线间的距际长度计量基准，定义为：在冰点温度下，米原器两端刻线间的距离。缔约国各分发一根米原器作为各国的长度基准器。离。缔约国各分发一根米原器作为各国的长度基准器。 国际米原器作为长度单位的实物基准国际米原器作为长度单位的实物基准, ,一直沿用了一直沿用了7171年年, ,它的相它的相对精度为千万分之一左右对精度为千万分之一左右, ,即即1 m1 m的测量精度为的测量精度为0.1

4、 m0.1 m左右。到了左右。到了2020世纪中叶，这个精度显得不够用了世纪中叶，这个精度显得不够用了, ,不仅影响了自然科学的发展不仅影响了自然科学的发展, ,也也不能满足机械制造不能满足机械制造, ,特别是精密机械制造等行业的要求。特别是精密机械制造等行业的要求。21 长度基准和米定义的发展长度基准和米定义的发展 “米米”的发展：的发展： 由于实物作基准的种种缺点，随着光波测量技由于实物作基准的种种缺点，随着光波测量技术的发展，在术的发展，在19601960年年1010月第月第1111届国际计量大会上届国际计量大会上通过了以氪的同位素通过了以氪的同位素Kr86Kr86的波长作为长度计量的的

5、波长作为长度计量的基准。即：基准。即：“米的长度等于原子的米的长度等于原子的2p2p1010和和5d5d5 5能级能级之间跃迁时所辐射的光波波长的之间跃迁时所辐射的光波波长的1650763.731650763.73倍倍”。此谱线波长为此谱线波长为1m/1650763.731m/1650763.730.605780201m0.605780201m21 长度基准和米定义的发展长度基准和米定义的发展 随着具有大量优点的激光的产生，随着具有大量优点的激光的产生，19831983年年1111月，月，1717届国际计量大会上，通过届国际计量大会上，通过“米米”的最新定义：的最新定义：“米是光米是光在真空中

6、在在真空中在1/299792458 S1/299792458 S的时间间隔内所进行的路程长的时间间隔内所进行的路程长度。度。”利用激光得到真空中光速值利用激光得到真空中光速值C C299792458m/s299792458m/s，将，将真空中的光速作为一个固定不变的基本物理常数真空中的光速作为一个固定不变的基本物理常数, ,使长度使长度测量可通过时间或频率测量导出测量可通过时间或频率测量导出, ,从而使长度单位和时间从而使长度单位和时间单位结合了起来。激光干涉测长时，其干涉能力极强，单位结合了起来。激光干涉测长时，其干涉能力极强，所得干涉条纹图像非常清晰，因此，比所得干涉条纹图像非常清晰，因此

7、，比Kr86Kr86原子辐射谱原子辐射谱线优越得多。这一数值的准确性比过去提高了线优越得多。这一数值的准确性比过去提高了100100倍。倍。21 长度基准和米定义的发展长度基准和米定义的发展 第十七届国际计量大会闭幕的当天第十七届国际计量大会闭幕的当天, ,国际计量委员会国际计量委员会就召开了会议就召开了会议, ,通过了推行新的米定义的实施方案，并推通过了推行新的米定义的实施方案，并推荐了荐了5 5条激光辐射作为波长标准。它们都是以真空光速条激光辐射作为波长标准。它们都是以真空光速c c为出发点为出发点, ,用直接频率测量或间接频率测量方法测出谱线用直接频率测量或间接频率测量方法测出谱线的频率

8、的频率f,f,再按再按f=cf=c这个公式导出波长这个公式导出波长。5 5条谱线中条谱线中, ,由由CH4CH4饱和吸收稳频的饱和吸收稳频的He-NeHe-Ne激光辐射谱线的复现精度最高激光辐射谱线的复现精度最高, ,其波长为其波长为3 392 231 397.0 fm,3 392 231 397.0 fm,相对不确定度为相对不确定度为1.31.3 10-10。21 长度基准和米定义的发展长度基准和米定义的发展一、线纹尺概述一、线纹尺概述 线纹尺是人类使用得最早的量具之一，在现代社会中，线纹尺是人类使用得最早的量具之一，在现代社会中，它仍然是不可缺少的一种常用计量器具。如建房筑路、它仍然是不可

9、缺少的一种常用计量器具。如建房筑路、几何测量等领域广泛应用各种不同类型的线纹尺。几何测量等领域广泛应用各种不同类型的线纹尺。 线纹尺是一种具有等分刻度的多值量具，是以任意两条线纹尺是一种具有等分刻度的多值量具，是以任意两条刻线间的垂直距离作为长度的高精度基准器和标准器。刻线间的垂直距离作为长度的高精度基准器和标准器。22 线纹尺的检定线纹尺的检定线纹尺的主要用途：线纹尺的主要用途：作为长度基准传递系统中与量块并行的另一种实物基准和作为长度基准传递系统中与量块并行的另一种实物基准和标准，以保证长度单位量值的准确和统一。标准，以保证长度单位量值的准确和统一。是将各种不同精度等级的线纹尺装在测量仪器

10、和精密机床是将各种不同精度等级的线纹尺装在测量仪器和精密机床上，作为精密测长标准之用。例如：各种坐标测量仪器上，作为精密测长标准之用。例如：各种坐标测量仪器（工具显微镜）、测长机和坐标机床上都装有线纹尺，（工具显微镜）、测长机和坐标机床上都装有线纹尺，这些仪器和机床的测量和加工精度，主要取决于线纹尺这些仪器和机床的测量和加工精度，主要取决于线纹尺的精度。的精度。22 线纹尺的检定线纹尺的检定 定义：线纹尺是一种具有等分刻度的多值量具，是以定义：线纹尺是一种具有等分刻度的多值量具，是以任意两条刻线间的垂直距离作为长度的高精度基准器任意两条刻线间的垂直距离作为长度的高精度基准器和标准器。和标准器。

11、22 线纹尺的检定线纹尺的检定1 1线纹尺的基本技术要求线纹尺的基本技术要求 示值分度精度示值分度精度 对线纹尺的基本要求：对线纹尺的基本要求： 精度稳定性精度稳定性 为实现这两项基本要求，就必须对线纹尺的材料、结构为实现这两项基本要求，就必须对线纹尺的材料、结构和工艺处理提出具体要求。即分度偏差、稳定性、刻线质和工艺处理提出具体要求。即分度偏差、稳定性、刻线质量（清晰度）、刻线面直线度和平面度、抗氧化能力、材量（清晰度）、刻线面直线度和平面度、抗氧化能力、材料均匀性、线膨胀系数等具体要求。料均匀性、线膨胀系数等具体要求。22 线纹尺的检定线纹尺的检定结构结构 线纹尺在外形设计上需考虑三点：刚