2.3　測量方法

廣義的測量方法，指的是測量時所采用的測量原理、測量器具和測量條件（測量環境和操作者等）的總和。但在實際工作中，往往單純從被測量與標準量比較的方法（測量原理）來理解測量方法。

2.3.1　測量方法的分類

（1）按測量時讀數是否為被測量的全值分

絕對測量——測量時，從測量器具上可直接讀出被測量的全部量值。例如，用游標卡尺測量尺寸。

相對測量——相對測量也稱為比較測量。測量時，從測量器具上直接讀出的是被測量相對于調零標準量的偏差值，將此偏差與調零標準量相加得到的才是被測量的全部量值，如圖2-6所示。由于調零標準量往往具有較高的精度，故一般情況下相對測量的測量精度比絕對測量高，但使用的設備及操作過程較為復雜，各種比較儀進行的測量均屬此類。

（2）按獲得測量結果的途徑分

直接測量——測量時，從測量器具上直接讀出被測量的全部量值或相對于調零標準量的偏差。

間接測量——通過測量某些與被測量存在某種函數關系的間接量，然后將這些間接量的測量結果代入函數關系式而得到被測量。

在有些情況下，被測量的量值不易直接測得，或直接測量不能達到預期的精度要求，此時可以通過間接測量實現。圖2-7（a）、圖2-7（b）分別為間接測量不完整圓盤類零件半徑和孔心距的測量示意圖。

（3）按測量器具的敏感元件與被測件之間有無機械接觸分

接觸測量——測量時，測量器具的敏感元件（測頭）與被測件之間有機械接觸，即有測量力作用。例如，用游標卡尺、千分尺測量尺寸。

非接觸測量——測量時，測量器具的敏感元件（測頭）與被測件之間無機械接觸，即無測量力作用。例如，用工具顯微鏡測量螺紋的幾何參數、用光切顯微鏡測量表面粗糙度、用電容測微儀測量尺寸等。

（4）按同時測量的幾何參數多少分

單項測量——分別測量同一被測件上的各個單項參數，例如，在工具顯微鏡上測量螺紋的中徑、螺距和牙型半角。

綜合測量——同時測量出被測件上與幾個單一參數有關的綜合參數，從而綜合地判斷零件的合格性。例如，用齒輪單面嚙合檢查儀測量齒輪的切向綜合誤差、用螺紋量規檢驗螺紋的作用中徑等。

（5）按測量在生產過程中的作用分

被動測量——零件加工完以后所進行的測量。此時，測量的目的在于判斷零件是否合格，即僅用于發現并剔除廢品。

主動測量——在零件加工過程中所進行的測量。此時，測量的目的是判斷零件的幾何參數是否符合加工要求，根據實時的測量結果決定是否繼續加工或是否需要調整機床。因此，主動測量可以防止廢品的產生。

（6）按被測量的狀態分

靜態測量——測量時，被測量的量值不隨時間的變化而變化。

動態測量——測量時，被測量的量值隨時間的變化而變化。

2.3.2　測量器具及其分類

測量（計量）器具指的是單獨地或與其他測量器具一起，用以確定幾何量值的器具。根據測量器具的原理、結構特點及用途的不同，測量器具可以分為以下四類。

（1）實物量具　實物量具（簡稱量具）指的是使用時以固定形態復現或提供給定量的一個或多個已知量值的器具，例如刀口尺、直角尺、量塊、多面棱體、曲線樣板、鑄鐵平板等。量具的特點是：一般沒有指示器，不包含測量過程中運動著的測量元件，對被測量無放大能力。習慣上將游標卡尺、千分尺等簡單測量儀器也稱為量具。

（2）量規　量規是一種按照特定的尺寸、形狀與位置關系制造，沒有刻度的專用的檢測器具，例如光滑極限量規、螺紋量規、功能量規等。使用量規只能定性地判斷被測件的尺寸、形狀及位置是否符合精度要求，不能測得被測件的具體局部尺寸或形狀、相對位置的誤差值。使用量規檢驗零件的合格性主要用于批量生產。

（3）測量儀器　測量儀器（簡稱量儀）指的是可單獨地或連同輔助裝置一起用以確定幾何量量值的測量器具。量儀的特點是：儀器本身包含著可運動的測量元件，對被測量具有轉換、放大的能力，可以獲得被測量的具體量值。根據工作原理的不同，量儀可分為機械式量儀（如機械比較儀）、光學式量儀（如工具顯微鏡、光學比較儀）、電動式量儀（如電感比較儀、電容測微儀）、氣動式量儀（如水柱式氣動量儀、浮標式氣動量儀）、組合式量儀（如雙頻激光干涉儀、三坐標測量機）等。

（4）測量裝置　測量裝置是由測量器具和輔助裝置組成、用于完成特定測量的整體。測量裝置的特點是能夠高效率地測量特定工件上的多個幾何參數，適用于批量生產工件的專門檢測。如連桿參數綜合測量裝置、滾動軸承套圈專用測量裝置等。

2.3.3　測量器具的特性指標

測量器具的特性指標是合理選用及使用測量器具的重要依據，以下僅以指針式機械比較儀為例介紹最常用的幾個特性指標。

（1）標稱值　用于指導使用的測量器具特性的圓整值或近似值。例如，標記在量塊上的30mm；標記在螺紋量規上的M10×1.2-6g等。

（2）示值　測量器具上所給出的量的值。例如，圖2-8中給出的示值為+0.016mm。

（3）標尺間距　沿著標尺長度的同一條線測得的標尺標記之間的距離。為便于觀察，標尺間距通常取1～2.5mm。

（4）分度值　測量器具上對應兩相鄰標尺標記的兩個被測量值之差。例如，圖2-8中的比較儀的分度值為0.002mm，表示兩相鄰標尺標記的被測量值之差為0.002mm，即每格對應于0.002mm的被測量。

分度值反映的是測量器具的讀數精度，原則上與測量器具的精度無關，但一般二者之間是相互協調的，即分度值越小，測量器具的精度就越高。

（5）測量范圍　測量器具的誤差在規定極限內的一組被測量的值，可以理解為在規定的誤差極限內，測量器具所能測得的被測量的最小值到最大值的范圍，見圖2-8中的L。例如，某機械比較儀的測量范圍是0～180mm；某千分尺的測量范圍是50～75mm。

（6）示值范圍　極限示值界限內的一組值，可以理解為測量器具所能顯示的被測幾何量起始值到終止值的范圍，見圖2-8中的B。例如，某機械比較儀的示值范圍是±0.06mm；某千分尺的示值范圍是50～75mm。一般來說，用于絕對測量的測量器具的測量范圍與示值范圍基本相同，而用于相對比較測量的測量器具的測量范圍要遠大于示值范圍。

（7）靈敏度　測量器具的響應變化除以激勵變化，即單位被測量（激勵）變化所引起的測量器具示值（響應）的變化。靈敏度反映了測量器具對被測量變化的敏感程度。

（8）示值誤差　測量器具與對應輸入量的（約定）真值之差。

（9）重復性　在相同測量條件下，重復測量同一被測量，測量器具提供相近示值的能力。

（10）不確定度　與測量結果相聯系的參數，表征可被合理地賦予被測量的量值的分散特性。不確定度可以認為是在規定條件下進行測量時，由于測量誤差的存在而使測量結果不能肯定的程度。

測量器具的示值誤差、重復性、不確定度是測量器具的精度指標。不確定度是測量器具示值誤差、重復性、回程誤差等精度指標的綜合。不確定度通常用誤差限表示。