長度計量的(長度計量標準包括那些)
1.長度計量標準包括那些
長度計量技術(shù)是研究長度測量，保證量值準確和測量單位統(tǒng)一的技術(shù)。
長度計量中的長度包括距離、角度、表面粗糙度、圓度和直線度等以“米”為基本單位的幾何量，所以長度計量也常稱為幾何量計量。 長度測量是將被測長度與已知長度比較，以確定被測長度量值的過程。
量值以數(shù)字和單位表示，例如用游標卡尺測量圓柱體直徑，測得的數(shù)值20.24毫米就是量值。主尺上的刻度就是已知長度。
機械制造中進行長度計量是為了保證工件的互換性和產(chǎn)品質(zhì)量，一般以毫米和微米作為測量單位。 長度計量的主要是研究和建立長度計量基準、實現(xiàn)長度計量的量值傳遞、研究孔徑測量、角度測量、直線度測量、平面度測量、表面粗糙度測量、圓度測量、圓柱度測量、螺紋測量、齒輪測量、自動測量等方法和測量誤差，以及測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理等。
在古代，人類為了測量田地等就已經(jīng)進行長度測量，最初是以人的手、足等作為長度的單位。但人的手、足大小不一，在商品交換中遇到了困難，于是便出現(xiàn)了以物體作為測量單位，如公元前2400年出現(xiàn)的古埃及腕尺，中國商朝出現(xiàn)的象牙尺和公元九年制造的新莽銅卡尺等。
長度單位經(jīng)歷了多次演變后，1496年和1760年，英國開始采用端面和線紋的碼基準尺作為長度基準。1789年法國提出建立米制，1799年制成阿希夫米尺。
在機械制造業(yè)中最早應(yīng)用的是機械原理的測長技術(shù)。1631年發(fā)明游標細分原理。
18世紀中葉，人們已應(yīng)用螺紋放大原理進行長度測量。機械測長技術(shù)迄今仍是工業(yè)測量中的基本測量技術(shù)之一，它能達到很高的精確度。
應(yīng)用光學(xué)原理的測長技術(shù)也出現(xiàn)較早。19世紀末出現(xiàn)立式測長儀，20世紀20年代前后已應(yīng)用自準直、望遠鏡、顯微鏡和光波干涉等原理測長，使工業(yè)測量進入不接觸測量領(lǐng)域，解決了一些小型復(fù)雜形狀工件，例如螺紋的幾何參數(shù)、樣板的輪廓尺寸和大型工件的直線度、同軸度等形狀和位置誤差的測量問題。
氣動原理的測長技術(shù)是在20年代后期發(fā)展起來的。它的測量效率高，對環(huán)境條件要求不高，適宜在車間使用，但其示值范圍小，阻礙了它的發(fā)展。
應(yīng)用電學(xué)原理測長是在30年代初期發(fā)展起來的。首先出現(xiàn)的是應(yīng)用電感原理的測微儀。
后來由于電子技術(shù)的發(fā)展，電學(xué)原理的測長技術(shù)發(fā)展很快。它可以把微小誤差放大到100萬倍，也就是說0.01微米的誤差值可以10毫米的刻度間隔表示出來。
并且電子線路還能實現(xiàn)各種演算和自動測量。 60年代中期以后，在工業(yè)測量中逐步應(yīng)用電子計算機技術(shù)。
電子計算機具有自動修正誤差、自動控制和高速數(shù)據(jù)處理的功能，為高精度、自動化和高效率測量開辟了新的途徑，因而在長度測量中應(yīng)用得越來越廣泛?，F(xiàn)代測量技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為精密機械、光、電和電子計算機等技術(shù)相結(jié)合的綜合性技術(shù)。
測量方法 在工業(yè)測量中，要根據(jù)被測對象的材質(zhì)、形狀、大小、批量和精度等選定可能的和符合經(jīng)濟原則的測量方法。 單項測量是分別測量被測件的幾何參數(shù)，例如螺紋的中徑、半角和螺距；齒輪的齒形、周節(jié)和齒向等，可根據(jù)測量結(jié)果分析工藝誤差。
綜合測量是測量由各有關(guān)參數(shù)折合而成的某一當(dāng)量或綜合測量各有關(guān)參數(shù)，例如用螺紋量規(guī)檢驗螺紋折合中徑；齒輪單面嚙合檢查儀測量齒輪切向綜合誤差等。綜合測量是一種模擬實際使用情況的測量方法，測量結(jié)果能較真實地反映使用質(zhì)量，測量效率也高，適用于檢驗工件合格與否。
絕對測量是指用量值直接表示被測長度全長的測量方法。相對測量是指量值僅表示被測長度偏差的測量方法，例如用比較儀和量塊測量。
接觸測量是指被測表面與長度測量工具的測頭有機械接觸；不接觸測量是指利用光學(xué)、氣動等瞄準定位方法，長度測量工具的瞄準定位部分或測頭等不與被測表面接觸，例如用激光掃描法測量外徑和氣動測頭測量直徑等。 直接測量是將被測長度與已知長度直接比較，從而得出所需的測量結(jié)果，是常用的測量方法。
間接測量的測量結(jié)果是通過測量與被測長度有一定函數(shù)關(guān)系的長度，經(jīng)過計算后才得到的，例如測量大型工件外徑時，也有采用測量圓周長度，經(jīng)過計算后求出外徑的。 主動測量是把加工過程中測量所得信息直接用于控制加工過程以得到合格工件的測量。
被動測量也稱線外測量，是測量結(jié)果不直接用于控制加工精度的測量。 由于被測長度的真值是理論上的概念，一般說來是不知道的，而且測量結(jié)果與被測長度真值之間總會存在差距（即誤差），所以在工業(yè)測量中常用實際值或修正過的算術(shù)平均值來代替真值。
實際值是滿足規(guī)定精確度的量值。 測量誤差的表示方式有兩種：以量值表示，即以所測得量值與實際值之差表示，以這種方式表示的誤差稱為絕對誤差；以比值表示，即以絕對誤差與實際值之比表示，以這種方式表示的誤差稱為相對誤差，例如用激光干涉儀測長時，如其最大相對誤差為千萬分之一，則表示在規(guī)定條件下，測量 1米長度的誤差應(yīng)不大于0.1微米。
測量結(jié)果與被測長度真值的一致程度以精確度或準確度表示。它是正確度和精密度的綜合，通常簡稱為精度。
若已修正系統(tǒng)誤差，則精確度常用不確定度來表示。不確定度表示由于存在測量誤差而對所測量值不能肯定的程度，以標。
2.測量基本知識
8.地球上某點的經(jīng)度為東經(jīng)112°21′，求該點所在高斯投影6°帶和3°帶的帶號及中央子午線的經(jīng)度？
9.若我國某處地面點P的高斯平面直角坐標值為：x=3102467.28m,y=20792538.69m。問：
(1)該坐標值是按幾度帶投影計算求得。
(2) P點位于第幾帶？該帶中央子午線的經(jīng)度是多少？P點在該帶中央子午線的哪一側(cè)？
(3)在高斯投影平面上P點距離中央子午線和赤道各為多少米？
10.什么叫絕對高程？什么叫相對高程？
11.根據(jù)“1956年黃海高程系”算得地面上A點高程為63.464m,B點高程為44.529m。若改用“1985國家高程基準”，則A、B兩點的高程各應(yīng)為多少？
12.用水平面代替水準面，地球曲率對水平距離、水平角和高程有何影響？
13.什么是地形圖？主要包括哪些內(nèi)容？
14.何謂比例尺精度？ 比例尺精度對測圖有何意義？試說明比例尺為1∶1000和1∶2000地形圖的比例尺精度各為多少。
15.試述地形圖矩形分幅的分幅和編號方法
8. 6°帶 N=19 L=111°
3°帶 n=37 l =111°
9. (1) 6 °帶；（2）第20帶，L20 =117°E，東側(cè)；
( 3)距中央子午線292538.69 m ，距赤道 3102467.28 m
11. HA =63.435 m ; HB =44.500 m
14. 1∶1000 0.1m ; 1∶2000 0.2m
15. 12.356cm , 6.178cm
16. 22400m2
17. -16′46″
18. αAB =178°48′
19. Am =263°10 ′
20. ∠1=αBA - αBD ； ∠2=αCB - αCA ； ∠3=αDC - αDB
21. αAC =301°58′31″； αAD =39°27′26″；
αBC =227°55′19″； αBD =122°59′32″
24. H50H163040
25. 1∶10萬；L=97°E ,B=38°N
3.測量知識
測量技術(shù)是一門具有自身專業(yè)體系、涵蓋多種學(xué)科、理論性和實踐性都非常強的前沿科學(xué)。
而熟知測量技術(shù)方面的基本知識，則是掌握測量技能，獨立完成對機械產(chǎn)品幾何參數(shù)測量的基礎(chǔ)。 1.1 測量的定義 一件制造完成后的產(chǎn)品是否滿足設(shè)計的幾何精度要求，通常有以下幾種判斷方式。
測量：是以確定被測對象的量值為目的的全部操作。在這一操作過程中，將被測對象與復(fù)現(xiàn)測量單位的標準量進行比較，并以被測量與單位量的比值及其準確度表達測量結(jié)果。
例如用游標卡尺對一軸徑的測量，就是將被對象（軸的直徑）用特定測量方法（用游標卡尺測量）與長度單位（毫米）相比較。若其比值為30.52，準確度為±0.03mm，則測量結(jié)果可表達為（30.52±0.03）mm。
任何測量過程都包含：測量對象、計量單位、測量方法和測量誤差等四個要素。 測試：是指具有試驗性質(zhì)的測量。
也可理解為試驗和測量的全過程。 檢驗：是判斷被測物理量是否合格（在規(guī)定范圍內(nèi)）的過程，一般來說就是確定產(chǎn)品是否滿足設(shè)計要求的過程，即判斷產(chǎn)品合格性的過程，通常不一定要求測出具體值。
因此檢驗也可理解為不要求知道具體值的測量。 計量：為實現(xiàn)測量單位的統(tǒng)一和量值準確可靠的測量。
1.2 測量基準 測量基準是復(fù)現(xiàn)和保存計量單位并具有規(guī)定計量單位特性的計量器具。在幾何量計量領(lǐng)域內(nèi)，測量基準可分為長度基準和角度基準兩類。
長度基準：1983年第十七屆國際計量大會根據(jù)國際計量委員會的報告，批準了米的新定義：即“一米是光在真空中在1/299 792 458秒時間間隔內(nèi)的行程 圖1-1 長度計量檢定系統(tǒng)表（簡化）長度”。根據(jù)米的定義建立的國家基準、副基準和工作基準，一般都不能在生產(chǎn)中直接用于對零件進行測量。
為了確保量值的合理和統(tǒng)一，必須按《國家計量檢定系統(tǒng)》的規(guī)定，將具有最高計量特性的國家基準逐級進行傳遞，直至用于對產(chǎn)品進行測量的各種測量器具。圖1-1為長度（端度）計量檢定系統(tǒng)表（簡化）。
角度基準：角度量與長度量不同。由于常用角度單位（度）是由圓周角定義的，即圓周角等于360°，而弧度與度、分、秒又有確定的換算關(guān)系，因此無需建立角度的自然基準。
1.3 量塊 量塊是一種平行平面端度量具，又稱塊規(guī)。它是保證長度量值統(tǒng)一的重要常用實物量具。
除了作為工作基準之外，量塊還可以用來調(diào)整儀器、機床或直接測量零件。 一般特性：量塊是以其兩端面之間的距離作為長度的實物基準（標準），是一種單值量具，其材料與熱處理工藝應(yīng)滿足量塊的尺寸穩(wěn)定、硬度高、耐磨性好的要求。
通常都用鉻錳鋼、鉻鋼和軸承鋼制成。其線脹系數(shù)與普通鋼材相同，即為（11.5±1）*10-6 /℃，尺穩(wěn)定性約為年變化量不超出±0.5~1μm/m。
結(jié)構(gòu)：絕大多數(shù)量塊制成直角平行六面體，如圖1-2所示；也有制成φ20的圓柱體。每塊量塊都有兩個表面非常光潔、平面度精度很高的平行平面，稱為量塊的測量面（或稱工作面）。
量塊長度（尺寸）是指量塊的一個測量面上的一點至與量塊相研合的輔助體（材質(zhì)與量塊相同）表面（亦稱輔助表面）之間的距離。為了消除量塊測量面的平面度誤差和兩測量面間的平行度誤差對量塊長度的影響，將量塊的工作尺寸定義為量塊的中心長度，即兩個測量面的中心點的長度。
精度：量塊按其制造精度分為五個“級”：00、0、1、2和3級。00級精度最高，3級最低。
分級的依據(jù)是量塊長度的極限偏差和長度變動量允許值。量塊生產(chǎn)企業(yè)大都按“級”向市場銷售量塊，此時用戶只能按量塊的標稱尺寸使用量塊，這樣必然受到量塊中心長度實際偏差的影響，將反制造誤差帶入測量結(jié)果。
在量值傳遞工作中，為了消除量塊制造誤差對測量的影響，常常按量塊檢定后得到的實際尺寸使用。各種不同精度的檢定方法可以得到具有不同測量不確定度的量塊，并依此劃分量塊的等別，如圖1-1所示。
檢定后的量塊可得到每量塊的中心長度的實際偏差，顯然同一套量塊若按“等”使用可以得到更高的測量精度（較小的測量不確定度）。但由于按“等”使用比較麻煩，且檢定成本高，固在生產(chǎn)現(xiàn)場仍按“級”使用。
使用：單個量塊使用很不方便，故一般都按序列將許多不同標稱尺寸的量塊成套配置，使用時根據(jù)需要選擇多個適當(dāng)?shù)牧繅K研合起來使用。通常，組成所需尺寸的量塊總數(shù)不應(yīng)超過四塊。
例如，為組成89.765mm的尺寸，可由成套的量塊中選出1.005、1.26、7.5、80mm四塊組成，即 89.765 ………所需尺寸 -） 1.005 ………第一塊 88.76 -) 1.26 ………第二塊 87.5 -) 7.5 ………第三塊 80 ………第四塊 注意事項：量塊在使用過程中應(yīng)注意以下幾點： ①量塊必須在使用有效期內(nèi)，否應(yīng)及時送專業(yè)部門檢定。 ②所選量塊應(yīng)先放入航空汽油中清洗，并用潔凈綢布將其擦干，待量塊溫度與環(huán)境濕度相同后方可使用。
③使用環(huán)境良好，防止各種腐蝕性物質(zhì)對量塊的損傷及因工作面上的灰塵而劃傷工作面，影響其研合性， 。 ④輕拿、輕放量塊，杜絕磕碰、跌落等情況的發(fā)生。
⑤不得用手直接接觸量塊，以免造成汗液對量塊的腐蝕及手溫對測量精確度的影響。 ⑥使用完畢應(yīng)，先用航空汽油清洗量塊，并擦干后涂上防銹脂放入專用。
4.古代人用什么計量長度
“土圭”。
古代測量日影長度的儀器。包括圭和表兩部分。
表為直立的標竿，圭是平臥的尺。表有二，分別置于圭的南、北兩端，且與圭相垂直。
春秋時已運用圭表來測定回歸年的長度?！吨芏Y。
地官。大司徒》：“以土圭之法測土深、正日影以求地中。
日南則景（影）短，多暑；日北則景長，多寒；日東側(cè)景夕，多風(fēng)；日西則景朝，多陰。 ”鄭玄注：“土圭所致四時日、月之景也。”
賈公彥疏：“‘深’，謂日景長短之深也?！北饼R劉晝《新論。
心隱》：“二儀之大，可以章程測也；三綱之動，可以圭表度也。”《宋史。
律歷志九》：“觀天地陰陽之體，以正位辨方、定時考閏，莫近乎圭表?！?古代，人體的某些部分，都是制定長度標準的重要依據(jù)。
最早有記載的人為標準來自古埃及。埃及人曾用質(zhì)地堅硬的花崗巖制作了一根長度標尺，它的長度是法老的小臂（肘到中指）的距離，因此又叫“腕尺”。
雖然這個標準確定得相當(dāng)隨意，卻解決了重要問題，比如：金字塔的準確施工得到了保證。 古希臘人崇尚人體美，他們找來美男子庫里修斯，以他雙手伸開時兩手中指指尖的距離為長度標準，稱為“一潯”。
在古羅馬，愷撒大帝以軍隊行軍時行走2000步為一“羅馬里”。后來被英國人沿用，這便是“英里”。
公元9世紀，英皇亨利一世在位時，組織大臣們討論“一碼究竟應(yīng)該多長”，大臣們?yōu)榇藸幷摬恍?，各說各的理。亨利一世急了，一拍大腿說：全都不許鬧，一碼就是我鼻尖到食指尖的距離。
英寸的標準是10世紀英皇埃德加的拇指關(guān)節(jié)的長度。到了14世紀，英皇愛德華二世頒布“標準合法英寸”，從大麥穗中選取3粒最大的麥粒排成一行，其長度就是一英寸。
英尺起初是一個成年人的腳長。但德國人并不滿意這種隨意性，他們認為腳的長度因人而異，人們都依據(jù)自己的腳長來計算長度誤差太大。
于是，在16世紀，他們找了16個男子，將他們左腳的長度加在一起再除以16，求得平均腳長，這就是現(xiàn)在的“英尺”。 秦始皇：王侯身體部位的“終結(jié)者” 隨意定義長度標準的并不僅限于老外，中國的情況也基本類似。
史書記載，在遠古時期，中國人便“布手知尺”、“身高為丈”、“邁步定畝”。古人中指中節(jié)之長被定義為“一寸”，直到現(xiàn)在，中醫(yī)的針灸還沿用這個標準。
中國最早的長度標尺是安陽殷墟出土的商尺。這把骨尺由獸骨磨成，長17厘米，上面標刻著等長的10個單位。
到了春秋戰(zhàn)國時期，各國諸侯各自定義自己領(lǐng)土內(nèi)的長度標準。這個王的手掌，那個王的小腿，都紛紛派上用場，使得長度標準極為混亂，給國與國之間的交流造成了極大不便。
到秦始皇統(tǒng)一度量衡時，王侯的身體部位才退出歷史舞臺。 法國大革命勝利后，科學(xué)家拉格朗日于1791年被選為法國度量衡委員會主席。
在他的推動下，法國當(dāng)局規(guī)定：把經(jīng)過巴黎的地球子午線的四千萬分之一定義為“1米”。1960年，在第11屆國際計量大會上，科學(xué)界重新規(guī)定了米的標準：在真空中，氪86（氪的一種同位素）發(fā)出各向同性的橙色光波長的1,650,763倍為1米。
這個標準被一直沿用至今。
