计量的起源及基础知识概述.pdf

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学又可分为法制计量学、普通:..国际法制计量组织(OIML)根据应用领域将计量学分为工业计量学、商业计量学、天文计量学、医用计量学等。当然,上述划分并不是绝对的。在实际研究和具体计量中,往往并不、也没有必要去严格区分。二、计量的发展及特点(一)计量的定义根据JJG1001-91通用计量名词及定义,计量是实现单位统一和量值准确可靠的测量。从定义中可以看出,它属于测量,源于测量,而又严于一般测量,是测量的一种特定形式。计量与其它测量一样,是人们理论联系实际,认识自然、改造自然的方法和手段。它是科技、经济和社会发展中必不可少的一项重要的技术基础。计量与测试是含义完全不同的两个概念。测试是具有试验性质的测量,也可理解为测量和试验的综合。它具有探索、分析、研究和试验的特征。计量的对象,在相当长的历史时期内,主要是各种物理量。随着科技的进步和经济、社会的发展,计量的对象已突破了传统物理量的范畴,不仅扩展到化学量、工程量,而且扩展到生物方面的生理、心理量,甚至一些微观领域的统计计数量,如质子数、中子数、血球个数等计数量也可通过一定的物理技术手段转换成物理量来计量。因此,可以说,一切可测量的量,皆属于计量的对象。计量根据其对象主要可分为物理计量、化学计量、工程计量、生物计量等。(二)计量的发展计量的历史渊远流长。计量的发展与社会进步联系在一起,它是人类文明的重要组成部分。计量的发展大体可分为3个阶段。:..人类从利用工具到制造工具,包含着对事物大小、多少、长短、轻重、软硬等的思维过程,逐渐产生了形与量的概念。在同自然界漫长的斗争中,人们首先学会了用感觉器官耳听、眼观、手量来进行计量。作为最高依据的计量基准,也多用人体的某一部分,或其它天然物如动物丝毛、植物果实或乐器等。例如,我国古代的布手知尺、取权定重、迈步定亩、滴水计时;英王亨利一世将其手臂向前平伸,从其鼻尖到指尖的距离定为码;英王查理曼大帝以自己的脚长为标准,把它定为英尺等。可见,计量的古典阶段是以经验为主的初级阶段。我国计量工作具有悠久的历史,在计量古典阶段中为人类作出了突出的贡献。早在公元前26世纪,传说黄帝就设置了衡、量、度、亩、数五量。尤其在秦朝,秦始皇不仅统一了六国,主张车同轨、书同文,而且发了诏书,统一了全国度量衡,为我国古代计量史写下光辉的一页。(近代阶段)从世界范围看,1875年“米制”的签订,标志着计量经典阶段的开始。这阶段的主要特征是计量摆脱了利用人体、自然物体作为计量基准的原始状态,进入以科学为基础的发展时期。由于科技水平的限制,这个时期的计量基准大都是经典理论指导下的宏观实物基准。例如,根据地球子午线四分之一的一千万分之一长度制成长度基准米原器;根据1立方分米的纯水在密度最大时的质量制成了质量基准千克原器等。这类实物基准,随着时间的推移,由于腐蚀、磨损,量值难免发生微小变化;由于原理和技术的限制,准确度也难以大幅度提高,以致不能适应日益发展的社会、经济的需要。于是不可避免地提出了建立更准确、更稳定的新型计量基准的要求。,转为以量子理论为基础,由宏观实物基准转为微观自然基准。也就是说,现代计量以当今科学:..应的基础之上。迄今为止,国际单位制中7个SI基本单位,已有5个实现了微观自然基准,即量子基准。量子基准的稳定性和统一性为现代计量的发展奠定了坚实的基础。(三)计量的特点计量不管处于那一阶段,均与社会经济的各个部门,人民生活的各个方面有着密切的关系。随着社会的进步,经济的发展,加上计量的广泛性、社会性,必然对单位统一、量值准确可靠提出愈来愈高的要求。因此,计量必须具备以下4个特点。,是计量科学的命脉,计量技术工作的核心。它表征计量结果与被测量真值的接近程度。只有量值,而无准确程度的结果,严格来说不是计量结果。准确的量值才具有社会实用价值。所谓量值统一,说到底是指在一定准确程度上的统一。,计量单位统一和量值统一是计量,致性的两个方面。然而,单位统一是量值统一的重要前提。量值的一致是指在给定误差范围内的一致。计量的一致性,不仅限于国内,也适用于国际。,任何量值都必须由同一个基准(国家基准或国际基准)传递而来。换句话说,都必须能通过连续的比较链与计量基准联系起来,这就是溯源性。因此,溯源性和准确性和一致性的技术归宗。尽管任何准确、一致是相对的,它与科技水平,与人的认识能力有关。但是,溯源性毕竟使计量科技与人们的认识相一致,使计量的准确与一致得到基本保证。否则,量值出于多源,不仅无准确一致可言,而且势必造成技术和应用上的混乱。。不论是单位制的统一,还是基标准的建立,量值传递网的形成,检定的实施等各个环:..须以法律法规的形式作出相应的规定。尤其是那些重要的或关系到国计民生的计量,更必须有法制保障。否则,计量的准确性、一致性就无法实现,其作用也无法发挥。三、几何量计量简介任何一个物体都是由若干个实际表面所形成的几何实体,几何量是包含复现、测量、表征物体的大小、长短、现状和位置等几何特征量,对这些特征量的计量测试统称为几何量计量。几何量计量包括量块、线纹、角度、平直度、表面粗糙度、齿轮、工程测量、万能量具、座标测量、经纬仪类仪器、几何量类仪器。量块计量量块是几何量计量领域里使用最广泛和准确度较高的实物标志量具之一。量块是由两个相互平行的测量面之间的距离来确定其工作长度的高准度量具,其长度为计量器具的长度标准,由于具有形状简单,易于制造,使用方便等特点,在制造部门的各基层单位得到广泛使用,同时又由于其测量表面的机械性能良好、表面光滑,能应用于光波干涉测量,测量准确度较高,也是计量部门的长度实物基准。因此量块可制成不同的准确度等级,满足不同计量部门或检验部门的需要。通过对计量仪器、量具和量规等示值误差的检定方式,将长度基准值传递到最终的机械产品,使机械加工中各种制成品的尺寸能够溯源到长度基准。线纹计量线纹计量在国民生产和科学技术领域里的作用非常重要。在大地测量用的基线尺,显微类仪器上用的分划板到精密光学仪器上用的玻璃标尺,坐标设备上应用的金属标尺,计量部门量值传递用的基、标志尺等都是线纹尺。它是一种带有细分刻度的多值长度量具,以两条刻线之间的距离复现长度量值。同端面基准器具量块在进行比较测量时容易受到磨损而改变尺寸相比,线纹尺的非接触性和多值性时其最大特点。角度计量:..位来表示即为角度。在机械加工中经常涉及到面与面之间,刻线与刻线之间,线与平面之间的角度以及圆周分别的问题,因此角度、锥角、圆分度时机械零件或零部件之间配合的重要参数。工程测量工程测量也可以称为精密测量,包含的内容较多,主要有形状和位置误差的测量。形状和位置误差是零件制造误差的组成部分,可以影响到零件的功能和装配互换性。按形位公差的国家标准,形状误差包括直线度、平直度、圆度、圆柱度、线轮廓度、表轮廓度6个项目。位置误差包含平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动和全跳动8个项目。平直度平直度是直线度和平面度测量的简称,属于形状和位置公差测量范围。直线在机械零件上是最常见的几何要素之一,直线度的被测要素包括平面上的直线、面与面的交线、回转体(圆柱、圆锥等)的素线、棱线及轴线等。表面粗糙度零件在加工过程中都不可避免地会存在加工误差,通常包括尺寸误差、微观几何形状误差、宏观几何形状误差和位置误差。其中的微观几何形状误差也称为表面粗糙度,指在机械加工过程中,因切削刀痕、表面撕裂挤压、振动和摩擦等因素,在被加工表面上留下的间距很小的微观起伏不平。齿轮齿轮传动是机械传动中最重要的一种方式,齿轮的制造精度直接影响齿轮传动的准确性、工作的平稳性和载荷分布的均匀性。根据不同的测量目的,可将测量的测量方法分为单项测量、综合测量和整体测量。单项测量是测量齿轮的某些单项参数,如齿形误差、齿向误差、周节和周节累计误差等,通过对测量结果的分析,可反映出引起误差:..综合误差是指单面啮合综合测量和双面啮合综合测量,可以高效率地评定齿轮传动的工作质量。整体测量是将每个齿的齿形误差以及各齿的相互位置误差用整体误差曲线图形反映出来,可确切分析各个单项误差的影响。万能量具万能量具也称通用量具,主要指三大类量具,即游标类量具、测微类量具和指示类量具。坐标测量坐标测量是一种用于测量零件或部件的几何尺寸、形状和相互位置的测量方法,通过测量空间任意的点、线、面以及相互位置,获得被测量几何型面上各测点的几何坐标尺寸,再由这些点的坐标值经过数学运算求出被测零部件的几何尺寸和形状位置误差。这些空间坐标值既可以是一维的,也可以是二维和三维的坐标值。经纬仪类仪器经纬仪可用来测量空间两个或两个以上目标之间的水平角,也可测量空间目标至水平面之间的垂直角。经纬仪类仪器是在大地测量、工程测量、矿山测量工作中广泛使用的精密仪器,测绘部门使用最广,在军工生产或机械制造部门,通常用于大型工件、设备的安装和定位。几何量仪器几何量仪器是利用机械、光学、电学、气动或其他原理将被测量转换为可直接观测的指示值或等效信息的器具。按原理可以分为机械量仪、光学量仪、气动量仪、电动量仪。任何一台量仪仪器都包含一个重要部件既基准部件,它是决定几何量仪仪器准确度的主要环节,如精密丝杠、光栅尺、度盘、激光器等。