1、计量器具检定与调修,第一章 绪论第一节 计量器具认知主讲教师： 程二九,【教学内容】计量仪器的定义 计量仪器的要求 计量仪器的测量领域 几何量计量仪器的发展及趋势,计量器具认知,著名的科学家门捷列夫说“没有测量，就没有科学”。,测量科学的先驱凯尔文又说，一个事物你如果能够，并且能够用数字来表达它，你对它就有了深刻的理解；但如果你不知道如何测量它，且不能用数字表达它，那么你的知识可能就是贫瘠的，是不令人满意的，测量是知识的起点，也是你进入科学殿堂的开端。,定义：一般说来，所有的仪器都是用来扩展人类感官领域，对客观现象进行探测、度量、计算、记录直至控制生产过程的工具。而计量仪器则主要是将被测的物理
2、量转换成人们可以直接进行观测的指示值或等效信息的一种装置。,1.计量仪器的定义,要求：计量仪器的首要要求是灵敏度和准确度,其次要求计量仪器使用方便，具有一定适应性等。,2.计量仪器的要求,计量仪器涉及的测量领域：测量物体长度、角度及表面几何形状的几何量计量；测量硬度、质量、压力、流量、真空度和重力加速度的力学计量；测量温度、湿度的热工计量；,3.计量仪器设计的测量领域,计量仪器涉及的测量领域：测量电动势、电流、电压、电阻和磁场强度的电磁计量；此外，还有光学参数计量、声学计量、化学计量、时间频率计量、电子计量和放射性计量等。,3.计量仪器涉及的测量领域,一般说来，公元1600年前后的计量仪器首先
3、是从长度和计时仪器开始发展的。这是由于许多物理量可以通过观测其几何量的变化而定标。例如温度的测量、压力的测量、甚至像磁场强度一类的参数，也可在有电流通过时测量悬浮在磁场中颗粒的位移而测出。所以，几何量计量仪器在所有计量仪器中一直占有基础地位和统治地位，也是它最先发展起来的原因之一。,随着机械加工精度的不断提高，几何量计量仪器也得到了相应发展。从18世纪后期到19世纪中叶，加工精度从lmm提高到0.1mm，那时的测量问题用钢板尺和游标量具即可解决。,4.几何量计量仪器的发展及趋势,游标卡尺,钢板尺,4.几何量计量仪器的发展及趋势, 20世纪初，加工精度已提高到0.01 mm，原有的刻线式量具已不
4、能满足要求。这时，通过把基准进行机械放大再细分的方法，设计制造出百分表及千分尺等计量器具。,4.几何量计量仪器的发展及趋势,百分表,4.几何量计量仪器的发展及趋势,内径百分表,4.几何量计量仪器的发展及趋势,数显式百分表与杠杠百分表,4.几何量计量仪器的发展及趋势,千分尺,4.几何量计量仪器的发展及趋势, 从20世纪开始，机械加工技术发展很快，加工精度的提高也很快。20世纪30年代达到0.001mm；20世纪50年代达到0.0001mm；20世纪60年代达到0.00001mm,即0.01um。一般机械式量仪的准确度只能达到0.01mm以内，只有极少数可以达微米级，如扭簧比较仪、杠杆齿轮测微仪。
5、,4.几何量计量仪器的发展及趋势,扭簧比较仪,杠杆齿轮测微仪,4.几何量计量仪器的发展及趋势, 光学原理放大基本上克服了机械原理放大的一些缺点。人们利用光线的直线性、无重量、便于放大以及放大过程中不需要输入能量的特点，先后设计制造出光学计、工具显微镜、投影仪等。接着又设计制造出接触式干涉仪和非接触式干涉仪，逐步形成了量仪的一个重要分支光学量仪。光学量仪在20世纪中期后占领了几何量计量技术的历史舞台。,4.几何量计量仪器的发展及趋势,立式光学计,4.几何量计量仪器的发展及趋势,工具显微镜,4.几何量计量仪器的发展及趋势,投影仪,4.几何量计量仪器的发展及趋势,无线电技术的发展，给电动量仪的出现和
6、发展奠定了理论和技术基础，电动量仪是在20世纪3O年代以后发展起来的。在这一时期出现并得到发展的还有气动量仪。电动量仪和气动量仪的出现，使加工过程中的主要检验和测量自动化成为现实。,4.几何量计量仪器的发展及趋势,气动量仪,电动量仪,4.几何量计量仪器的发展及趋势,近现代量仪的特点是光、机、电一体化。因为任何计量仪器都离不开精密传动部件、定位部件与支撑部件。光学部件和电子部件多数要依附在机械部件上，以实现定位和调整。光学部件在非接触测量中应用较多，它和光电转换元件相配合，可以使量仪的准确度或分辨能力成倍增长，并且由于电信号便于输入计算机或计算装置，从而大大提高了仪器的效率和功能。,4.几何量计
7、量仪器的发展及趋势,数显式万能工具显微镜,4.几何量计量仪器的发展及趋势,数显式万能测长仪,4.几何量计量仪器的发展及趋势,三坐标测量机,4.几何量计量仪器的发展及趋势,科学技术的发展必然会向几何量计量仪器提出新的更高的要求。特别是近期发展起来的航天技术、微电子技术等领域中的精密加工技术，正在向纳米(即nm)进军，预计在不久的将来，测量技术肯定会有新的突破。几何量计量仪器除向高准确度、高分辨率发展以外，同时还力争解决大范围长距离的精密测量问题。这种大范围的测量装置除光栅外，还有感应同步器以及利用激光干涉原理设计制造的仪器。,4.几何量计量仪器的发展及趋势,由于微电子技术的发展，目前许多新型仪器中都配有复杂的计算装置或微处理机，使仪器具有人类的某种逻辑思维判断能力，称为仪器的“智能化”。,4.几何量计量仪器的发展及趋势,仪器的“智能化”应该包括记忆能力、判断能力、控制能力、优选能力四方面的能力指标。计量仪器发展的另一个新趋势是将测量结果图像化。此外，光导纤维及新材料的应用也是值得注目的新动向。,4.几何量计量仪器的发展及趋势,
