長度測量的幾項基本原則

一、最小變形原則
長度測量中引起被測件和測量器具的變形，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）。這些變形使被測件、測量器具尺寸發(fā)生變化，而影響測量結(jié)果的準確可靠。為此，在測量過程中，應盡量做到使各種原因引起的變形為最小，這就是測量的最小變形原則。
（一）熱變形
1．概述
熱脹冷縮，這是自然現(xiàn)象，正是這一特性，往往導致測量結(jié)果的嚴重失準。
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：三等標準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，則1m長的尺寸將變化：
                      △L=L?a?△t=1000×18.5×10-6/℃=18.5μm
對精密測量來講，這個數(shù)字已十分可觀了。
結(jié)論：對高精度零件、大尺寸零件進行檢測時，溫度的影響是一響不可忽視的因素。
凡是精密測試都要規(guī)定溫度條件，尤其長度計量幾乎所有的檢定規(guī)程中都標明了溫度要求。即在規(guī)定溫度條件下測量可不做溫度修正，否則要進行修正。對高精度、大尺寸的被測件的測量還做出等溫的要求。
2．熱變形引起的測量誤差
熱變形產(chǎn)生的測量誤差主要是由于被測件與量具（儀）之間的溫度差造成的。如果在測量前把被測件與量具（儀）放置在實驗室中進行等溫（等溫的時間長短與溫差大小、物體質(zhì)量、散熱面積、周圍介質(zhì)等因素有關），然后再進行測試。但盡管進行等溫，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，溫度場分布也不一定均勻，對溫度測量也有一定誤差，測量環(huán)境溫度由于人體、照明熱源等也會波動。因此，可以說，等溫后，熱變形引起的測量誤差會變得很小，在一定精度的測量時，可以忽略不計。
我們在測量工作中，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對測量結(jié)果的影響。如：長度280～4000mm的內(nèi)卡規(guī)，在手掌中握上2～5min，長度應增加20～50μm；用食指和姆指（不帶手套）拿20mm的量塊30s，量塊尺寸會增大0.5μm（顯然是不允許的）。
為此，對高精度測量儀器，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
測量過程中，由于測量力、接觸形式、被測件的自重等原因?qū)⑹箿y量器具或被測件產(chǎn)生彈性變形，造成測量誤差。
具體將，彈性變形主要有儀器支架變形，被測件（如量塊、線紋尺等）的支撐變形；測頭、工作臺與被測件的接觸變形等。為什么接觸式的測量器具都規(guī)定有測量力；為什么要規(guī)定接觸形式；為什么在測量細長的被測件時要適當?shù)剡x擇支承點等，都是力圖減少彈性變形，以減少彈性變形引起的測量誤差。
1．彈性變形引起的測量誤差
（1）支承變形
當被測件水平放置時，其彎曲變形量的大小和變形狀態(tài)與支承方式和支點的位置有密切的關系，對細長被測件而言，自重的影響更為顯著。
（2）接觸變形
不正確地選擇測量力的大小、接觸體的材料及接觸方式將會引起較大的表面接觸變形。
①測量力引起的接觸變形
接觸測量時，測量儀器必須有足夠的測量力，以保證測頭與被測件可靠地接觸。但測量力的存在將在接觸位置產(chǎn)生壓陷變形而造成測量誤差。
一般按被測件公差來確定測量力的大小，當被測件公差小于2μm時，測量力不應高于2.5N；被測件公差2～10μm時，測量力應為2.5～4N；被測件公差大于10μm時，測量力應大于4N，小于10N。
②與接觸方式接觸變形有關
常見的接觸方式分為點接觸、線接觸和面接觸。從變形與接觸面的關系講，接觸面積越小、壓強越大，變形也越大。顯然在相同的測量力的情況下點接觸變形最大，面接觸變形最小。
接觸方式在一般的測量要求中都有規(guī)定。如量塊測量是用球測頭對平面；外徑千分尺測直徑是平面測頭對圓柱面；內(nèi)徑千分表測內(nèi)徑是球測頭對圓柱面等等。我們在測量過程中一般都應遵循上述原則。

                     二、阿貝原則

    阿貝原則又稱布線原則、串聯(lián)原則，是長度測量中一個重要的原則。
定義：“如果要使測量儀器得出正確的測量結(jié)果，則必須將儀器的標尺安裝在被測件測量中心線的延長線上。”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，當表尺與被稱為測件測量中心線的夾角很小時，此誤差可忽略不計。不符合阿貝原則所產(chǎn)生的誤差是一次誤差，標準尺與被測件的距離越大，誤差越大，它是一種不可忽視的誤差。
按阿貝原則設計的最典型的儀器是阿貝比長儀、立式光學計、測長儀等。這樣，由于導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，因此對儀器導軌直線度的要求可以降低，這就降低了儀器制造成本。但缺點是串聯(lián)布置，加大儀器長度尺寸，溫度對變形影響也大。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：游標卡尺測工件、萬能工具顯微鏡縱向測量等。為減少所產(chǎn)生的測量誤差（一次誤差），一方面要提高導軌的加工精度，另一方面在測量時盡量縮短標準尺與被測件的距離。
            
                                      三、封閉原則

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

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

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

我在此加上一個，統(tǒng)一基準原則

好質(zhì)料！謝謝大家的討論啊！

感覺理解起來有點抽象呢呵呵

謝謝樓主分享資料，

學習學習 ，謝謝樓主，以后多發(fā)些這樣的

學習學習 ，謝謝樓主，以后多發(fā)些這樣的

收藏學習了，謝謝！

            樓主談及的幾何量專業(yè)的三項基本原則完全正確，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，名副其實的學術(shù)流氓，專職忽悠、誤導公眾之人胡編瞎造、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，當下又混入資深群圈子的學術(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藍天白云的學術(shù)凈土環(huán)境。

　　請大家看清楚樓主帖子的標題：長度測量的幾項基本原則。
　　長度測量又稱為幾何量計量，幾何量計量的確有那么幾項“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樓補充的最短測量鏈原則，可稱為幾何量計量的四項基本原則。
　　３樓量友出于一片誠心補充的“統(tǒng)一基準原則”和心懷叵測以罵街著稱于世的某人提及的“1/3原則”，在幾何量計量中也必須遵守，其中“統(tǒng)一基準原則”在幾何量計量中也非常重要，特指設計基準、工藝基準、加工基準、測量基準、使用基準的統(tǒng)一，以及基準要素、測量基準、評定基準的統(tǒng)一。但這些原則適用范圍更廣，并不僅限于長度測量，歸于“長度測量”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，試圖否定計量學中的“三分之一原則”，這個號稱全國知名幾何量計量“專家”的實質(zhì)就是他所罵的那個不斷在本論壇“攪屎”的“學術(shù)流氓”，其真實面目也由此暴露無遺。

         動輒就是什么“基本原則”，呵呵，莫非對于“學術(shù)流氓”來講，還必須添加一個“橫豎嘴基本原則”？！

值得學習！

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

對，各給加工項目都使用同一個基準（并不一定工序基準和設計基準重合）

學習了，謝謝。

　　我再重復一下我的觀點，樓主所說的最小變形原則、阿貝原則、封閉原則的確是長度計量（幾何量計量）的三個基本原則，我們應該感謝樓主的科普文章，感謝樓主的奉獻。2樓補充的最短溯源鏈原則，3樓補充的基準統(tǒng)一原則，以及符合性判定遵循的三分之一原則等，是所有各計量科技領域都必須遵守的基本原則，當然長度計量領域也毫不例外地必須遵守。但后面這些原則并非歸長度計量領域所獨自霸占，它們的適用范圍要比前面所說的三個基本原則適用范圍寬得多。
　　從10樓和12樓的帖子來看，其作者無非就是他自己所罵的“攪屎”的“流氓”而已。此人除了會罵街，什么都不懂，因此根本都不配“學術(shù)流氓”的稱謂，只能稱之為“社會流氓”，此人空有全國知名幾何量計量“專家”之名。10樓和12樓的帖子以鐵的事實充分證明，此人純屬是對“全國知名平直度檢測專家”光環(huán)的玷污，我國的計量領域?qū)＜覀兘^不會像此人這樣，動贏就惡言相加，只知道跳著腳尖扯破嗓子罵大街。