几何量计量(续)

1. 几何量计量的基本原则 4.1阿贝原则 长度计量中有个著名的原则，称为比较原则。因是爱斯脱·阿贝(Ernst。Abbe)最先提出的，所以也称为阿贝原则；阿贝原则要求测量轴线与标准器的轴线应串联地放在同—条直线上，才能获得准确的测量结果。否则就将产生较大的误差，所以在高准确度的长度计量中应尽可能遵守阿贝原则。

4.2最小变形原则 长度计量中引起变形的原因有几种：一是被测件与仪器测头机械接触时产生的接触变形，二是被测件与仪器由于本身的自重而产生的变形，三是温度变化引起被测件与仪器（包括标准器)的热胀冷缩的变化；因此，为使测量结果准确可靠，在测量中应该尽量做到使各种原因所引起的变形为最小，这就是测量的最小变形原则。 (1)接触变形 接触变形对测量结果的影响，它与测量力的大小、接触形式、接触体的材料和具体的测量方式有关。因此要体现最小变形原则，就须在测量过程中进行合理的选择。①测量力引起的接触变形测量时，为克服环境震动、接触表面上的油膜和灰尘的影响，必须有足够的测量力，以保持工件与测头的必要而可靠的接触。但测量力的存在，又将产生接触处的压陷变形而产生测量误差。一般工作环境越差，工件的公差越大，测量力也就越须大些。按工件公差来确定测量力的大小，一般当工件公差大于10μm时，测量力小于10N；工件公差为．2～10μm时，测量力应小于4N，工件公差小于：2μm时，测量力应小于2.5N。②接触形式对接触变形的影响 常见的接触形式可分为点接触，线接触和面接触。从变形的角度来看，接触面积越大，压强越小，变形也就越小。显然，面接触的变形最小，点接触变形最大。但必须指出，接触变形对测量结果的影响不是直接的。因为测量一工件时，首先得用标准件来对零或仪器两测头接触对零，再对工件进行接触测量。因此，对任何接触式测量来说，都有两次接触定位，就分别产生两次接触变形。而对测量结果的影响正是这两次接触变形的差值，即所谓的相对变形量。 相对变形的产生原因是： (a)被测件和测头或标准件的材料不同(b)对零时和测量时瞬时测量力的变化； (c)对零时和测量时的接触形式不同。如用外径千分尺测钢球直径，对零时是平面接触，而测钢球是平面对球面的点接触。 (d)测量力的方向变化。如用灵敏杠杆测孔径时，测球与左右孔壁接触时，测量力的方向改变180°，这两次接触变形量不是相抵消，而是相加，因此这种测量方式的影响是最大的。(2)自重变形 对细长工件而言，自重变形的影响格外显著。变形量的大小和变形状态与支承的方式和支承点的位置有关。如一长度为L的细长的均匀截面的工件，采取两点支承，其变形最小的支点位置有表1—1的几种类型。根据不同的变形状态，可按不同的用途选择。





α

变形状态特点

用 途


0.2113L(艾利点)

两端面平行度变化为最小

大量块检定


0.2203L(白塞尔点)

杆的中心轴上长度变化为最小

线纹、量捧检定


0.2232L

杆中间和两端变形量相等

直线度、平面度检定


0.2386L

支承点之间变形量最小，中央为零

中间部分为工作区
(3) 热变形由材料不均匀或受热不均匀引起的局部热变形，主要影响直线度、平面度的测量。尤其是用来检查平面度的平面平晶，通常为了使平晶在与手接触过程中，避免局部受人体体温的影响，或者几块平晶轮换使用，或者在平晶外缘上套一圈隔热橡皮。在大型仪器设备的使用上，更应注意室内温度稳定，防止局部热源和人体辐射热的影响。4.3 最短测量链原则 在精密测量中，被测量的微小变量只能通过放大机构或信息转换来体现。如百分表的测量，被测量的变量首先由测杆感受并传递，通过齿条传递到轴齿轮，再通过一对齿轮放大，传递到表针上，通过表针与表盘刻度的角位移来指示被测当量。从铡杆接触工件到表盘读数就组成了百分表测量时的测量链。测量链中每个构成元件，在制造和装配中都存在误差，构成元件越多，也即测量链越长；影响误差的因素也就越多，误差合成就越大。因此测量链越短，误差也就越小，这就是最短测量链原则。 4.4 封闭原则圆周分度无论分割多少等分，各等分实际都存在误差，但0º和360º总是重合的，‘即圆周分度误差总和为零。用式表示：
(a1+a2+…an)+(Δa1+Δa2+…Δan)=360°即： Δa1+Δa2+…Δan=0° 因此，在测量中，如能满足封闭条件，则其误差的总和必然为零，这就为这些测量创造了自检的条件，即不需要任何标准器就可以实现本身的检定，封闭原则使角度计量及角度量值传递大为简化。所以封闭原则是角度计量的最基本原则。其他如齿轮周节误差的检定，利用封闭原则就可大大简化测量仪器的结构；在平板检定中，利用封闭原则，也可实行自验自校，控制测量误差。