计量基础理论知识

1.1 测量方法分类
　　在实际工作中，可按不同的特征分类，主要包括以下几类：
　　1.1.1 直接测量与间接测量
　　直接测量：测量有关量，并通过一定的数学关系式求得欲测量之值。例如有一种铁路轮工件尺寸。
　　特点：直接测量的测量过程简单，其测量准确度只与这一测量过程有关；间接测量的测量准确度不仅取决于有关量的测量准确度，还与计算的准确度有关。间接测量通常用于直接测量时其准确度得不到保证或由于被测件结构限制或测量器具限制而无法进行直接测量的场合。
　　1.1.2 绝对测量和相对测量
　　绝对测量：是指被测量和标准量直接比较后得到被测量绝对值的测量。例如：千分尺测量工件尺寸。
　　相对测量（比较测量）：是指被测量和标准量进行比较后只确定被测量相对于标准量的偏差值的测量。例如轴承检测仪的环规测量就是利用比较测量法来进行的。
　　特点：相对测量时，仪器的零位或起始读数常用已知的标准量（例如量块的尺寸）来调整，仪器读数装置仅指标出被测的量对标准量的偏差值，因而仪器的示值范围大大缩小，有利于简化仪器结构，提高仪器示值的放大倍数和测量准确度。
　　1.1.3 接触测量和非接触测量
　　接触测量：测量装置的敏感元件（测头）与被测对象表面发生机械接触的测量，存在机械作用的测量力。为了保证接触的可靠性，测量力是必要的，但它可能使测量器具或被测对象产生变形，从而造成测量误差，尤其在绝对测量时。对于软金属或薄结构易变形的被测对象，接触测量可能因变形造成圈套的测量误差，也可能划伤被测对象表面。
　　非接触测量：测量装置的敏感元件与被测对象表面不直接接触的测量，因而没有机械作用的测量力。此时，可利用光、气、电、磁等物理量使测量装置的敏感元件与被测对象表面联系。例如干涉显微镜测量表面粗糙度、万能工具显微镜影像法测量均属于非接触测量。
　　1.1.4 单项测量与综合测量
　　单项测量：对多参数的同一被测对象上的各被测量分别测量。例如分别测量螺纹单一中径、螺距、半角等。这类方法一般用于量规的检定、工序间的测量，或为了工艺分析、调整机床等目的。
　　综合测量：对被测件的与多个单项参数有关的综合参数所进行的测量。例如用螺纹量规测量螺纹作用中径。
　　1.1.5 静态测量与动态测量
　　静态测量：在测量过程中，被测的量或零件与敏感元件处于相对静止状态。
　　动态测量：在测量过程中，被测的量或零件与敏感元件处于相对运动状态，或测量过程是模拟零件在工作或加工时的运动状态。
　　试验室中的测量一般属于表态测量，而在线测量一般均属于动态测量。动态测量怀被测量的实际运用状态更接近，更有实用价值，但不易实现。
　　以上测量方法分类是从不同角度考虑的。对一个具体的测量过程，可能兼有几种测量方法的特征。具体的测量方法的选择应考虑零件的结构特点、准确度要求、技术条件及经济效果等。
　　1.2 测量误差来源
　　测量误差基本分为系统误差、随机误差。一般从测量装置、环境条件、人员及测量方法等四个方面分析。
　　1.2.1 测量装置误差
　　①标准器误差：标准器是提供标准量值的器具，如量块、标准电池、标准电阻、标准量规等。使用它们的量值和它们自身表现的客观量值之间有差异值，或者在没胡满足约定真值所需要的条件下复现出某个与约定真值的差异值，这些值即标准器误差。
　　②仪器误差：仪器是指将被测的量转换成可直接观测的指示值或等效信息的计量器具。有时可分为转换系统、传输通道和指示系统等，如天平、电桥等比较仪，温度计、秒表、检流计等指示仪器。它们引起仪器误差。
　　③附件误差：为测量创造一些必要条件，或为使测量方便进行的各种辅助附件均属测量附件，如电测中的转换开关及电源、热源、联接导线等都会引起附件误差。在测量中此部分的误差很小，或以忽略。
测量装置误差有各种表现形式，例如：等臂天平不等臂，量具分度分划质量不好，量块测量面的平行度及平面度误差，由于零件联接间隙产生的隙动等等。这些误差大部分是由于制造工艺和长期使用磨损引起的，属于结构性误差。
　　仪器在使用时没有调整到水平、垂直、平行等理想状态，应当对中的未能对中，方向不准等等，这些属于使用调整性的误差。
　　1.2.2 环境误差
　　由于环境因素与要求的标准状态不一致及其在空间上的梯度与随时间的变化引起的测量装置和被测量本身的变化、机构失灵、相互位置改变等引起的误差。这些因素和温度、湿度、气压（引起空气各部分的扰动）、震动（大地微震、冲击、碰动等）、照明（引起视差）、电磁场等有关。
　　1.2.3 人员误差
　　测量人员生理差异和技术不熟练引起的误差。测量者生理上的最小分辨力，感觉器官的生理变化，反应速度和固有习惯引起的误差。如记录某一信号时，测量者滞后和超前的趋向对准标准读数时，始终偏左偏右、偏上或偏下。常表现为视差、观测误差、估读误差和读数误差等等。
　　1.2.4 方法误差
　　由于测量方法或计算方法不完善引起的误差。
　　1.3 测量方法的选择
　　由于任何测量方法都存在测量误差，因此合理地选择测量方法是保证量值正确传递、保证产品质量、提高经济效益的重要措施。选择一个能适应被测对象需要的正确测量方法，需同时考虑测量方法的准确度指标和经济指标。