本书首先介绍了精密计量与测试技术的基本理论,然后分别介绍了长度尺寸的测量、角度的测量、表面粗糙度的测量、形位误差的测量、微纳测量技术、螺纹的测量、齿轮的测量、三坐标测量技术等主要的测量技术,最后以实际科研实例讲解了测量技术的具体案例。本书具有以下特点:
不仅将几何量测试技术与计量技术有机地揉合在一起,还将测控技术与仪器专业光电检测方向前期所学的光、机、电、误差、计量、精密仪器设计等课程内容融合到具体的测试系统中,更适合实际应用。
前言
精密测量是从事仪器仪表研发与应用、几何量计量检定等工作人员必备的专业知识。测量是人类认识世界的一种方法,是进行科学研究和生产实践活动的基础;而计量是研究测量、保证量值统一和准确的一门科学。
几何量计量是十大基本计量之一,主要针对各种机械零件的几何尺寸与形状进行测量。任何一个物体都是由若干个实际表面所形成的几何实体。几何量是包含复现、测量、表征物体大小、长短、形状和位置等几何特征的量,对这些特征量的计量测试统称为几何量测量。
本书为测控技术与仪器专业中精密测试与计量技术课程的教材,内容主要包含长度尺寸的测量、角度的测量、几何误差的测量、表面粗糙度的测量、纳米测量技术、螺纹测量、渐开线圆柱齿轮测量、三坐标测量技术和应用案例分析。适用对象主要是仪器科学与技术、光学工程、机械工程、精密装备制造等专业的本科高年级学生和研究生,以及有关仪器仪表研发和计量测试领域的工程技术人员。
本书内容从2008年起就作为自编教材在中国计量大学校内使用,得到了中国计量大学计量测试与仪器学院测控技术与仪器专业教师和学生的大力支持。全书共10章,第1章、第2章、第4章、第7章由禹静编写,第3章、第8章由王晓娜编写,第5章由沈小燕编写,第9章由程银宝编写,第6章由沈小燕、胡佳成共同编写,第10章由程银宝、沈小燕、陈爱军共同编写。在本书的编写过程中,中国计量大学李东升教授提出了很多宝贵的意见和建议,中国计量大学测控技术与仪器专业教师提供了大量工程素材,在此表示诚挚的感谢。特别感谢中国计量大学计量测试与仪器学院余桂英教授生前对本书的支持与关心,并为本书提供了大量的素材和翔实的文字资料,在此对余教授表示崇高的敬意。
本书的编写出版得到了浙江省普通本科高校十四五重点教材建设项目、中国计量大学重点教材项目的支持,在此表示感谢。
由于作者水平有限,书中难免存在疏漏和不足之处,恳请读者批评指正。
编者
一直从事几何量超精密测试领域的科研和教学工作,承担了省部级以上项目2项,参与省部级以上项目3项,发表了21篇学术论文。一直从事《精密测试及计量测试技术》课程教学工作,为负责人,目前该课程为校内精品建设课程。负责的研究生《仪器精度理论》课程被直接认定为浙江省研究生精品课程。在精密测试、误差理论与不确定分析、精密仪器设计等方向具有丰富的经验。
目录
前言
第1章绪论
1.1绪言
1.1.1精密测试与计量技术的意义与研究内容
1.1.2精密测试与计量技术的发展
1.2测量的基本概念
1.2.1测量的相关概念
1.2.2量值传递与溯源
1.2.3测量过程
1.3测量方法的选择
1.3.1几何量测量的基本原则和特性
1.3.2测量方法的正确选择
本章小结
思考题与习题
第2章长度尺寸的测量
2.1长度的基准、标准及量值传递系统
2.1.1长度的基本单位米
2.1.2长度的基准和标准
2.1.3长度的量值传递系统
2.2量块的检定
2.2.1量块概述
2.2.2量块的精度等级
2.2.3量块的检定方法
2.3线纹尺的检定
2.3.1概述
2.3.2线纹尺的检定方法
2.4轴径的测量
2.4.1用万能工具显微镜测轴径
2.4.2在万能测长仪上测轴径
2.4.3轴径测量中的误差分析
2.5孔类零件尺寸的测量
2.5.1在万能工具显微镜上用光学灵敏杠杆测量孔径
2.5.2在万能测长仪上测量孔径
2.6大尺寸的测量
2.6.1大尺寸的直接测量法
2.6.2大尺寸的间接测量
2.6.3无导轨测量
本章小结
思考题与习题
第3章角度的测量
3.1角度单位与量值传递
3.1.1角度单位
3.1.2平面角计量器具检定系统
3.2角度的实物基准
3.2.1面角度实物基准
3.2.2线角度实物基准
3.2.3小角度实物基准
3.3角度的测量
3.3.1直接测量
3.3.2间接测量
3.4圆分度误差的测量
3.4.1圆分度误差的评定指标
3.4.2圆分度误差的测量
本章小结
思考题与习题
第4章几何误差的测量
4.1直线度误差的测量
4.1.1测量方法
4.1.2直线度误差的评定
4.2平面度误差的测量
4.2.1测量方法
4.2.2平面度误差的评定
4.3圆度误差的测量
4.3.1圆度误差的定义及其几何特性
4.3.2圆度误差的测量方法
4.3.3圆度误差的评定
4.3.4几何误差测量中的误差分离方法
4.4平行度误差的测量
4.4.1面与面之间的平行度误差
4.4.2线与面之间的平行度测量
4.4.3线对线的平行度测量
本章小结
思考题与习题
第5章表面粗糙度的测量
5.1表面粗糙度的基本概念与量值传递
5.1.1表面结构轮廓和表面粗糙度
5.1.2表面粗糙度理论和发展趋势
5.1.3表面粗糙度的测量方法
5.2表面粗糙度的评定
5.2.1基本术语
5.2.2表面粗糙度的评定参数及其选值
5.3常用表面粗糙度测量方法
5.3.1光切显微镜测量表面粗糙度
5.3.2干涉显微镜测量表面粗糙度
5.3.3针描法测量表面粗糙度
5.4表面粗糙度测量新技术
5.4.1光学探针法测量表面粗糙度
5.4.2外差干涉式轮廓测量表面粗糙度
5.4.3激光散斑法测量表面粗糙度
5.4.4三维表面粗糙度的发展及测量方法
本章小结
思考题与习题
第6章纳米测量技术
6.1纳米测量技术的发展
6.2纳米测量系统
6.2.1纳米位移系统
6.2.2纳米探测系统
6.2.3纳米计量系统
6.3扫描隧道显微镜
6.3.1扫描隧道显微镜的基本原理
6.3.2扫描隧道显微镜仪器及关键技术
6.4原子力显微镜
6.4.1原子力显微镜的基本原理
6.4.2AFM的工作模式
6.4.3AFM的力传感器
6.4.4AFM微悬臂弯曲的检测方式
6.5扫描近场光学显微镜(SNOM)
6.5.1扫描近场光学显微镜的基本原理
6.5.2扫描近场光学显微镜的探测方式
6.5.3SNOM的几个技术问题
6.6光学纳米测量方法
6.6.1双频激光干涉仪
6.6.2白光干涉仪
6.6.3F-P干涉仪
6.6.4激光偏振干涉仪
6.6.5X射线干涉仪
6.6.6光栅干涉仪
本章小结
思考题与习题
第7章螺纹测量
7.1螺纹测量基础
7.1.1普通螺纹主要几何参数
7.1.2影响螺纹互换性的因素及合格条件
7.2螺纹参数的单项测量
7.2.1圆柱外螺纹的测量
7.2.2圆柱内螺纹的测量
7.3普通螺纹的综合检验
7.3.1螺纹量规的分类
7.3.2检验普通螺纹的量规结构形式与尺寸
7.3.3螺纹的综合测量法
本章小结
思考题与习题
第8章渐开线圆柱齿轮测量
8.1齿轮传动的基本要求
8.2渐开线圆柱齿轮的单项偏差测量
8.2.1齿距偏差测量
8.2.2齿廓偏差测量
8.2.3螺旋线偏差测量
8.2.4径向跳动测量
8.3渐开线圆柱齿轮的切向综合偏差测量
8.4渐开线圆柱齿轮的径向综合偏差测量
8.5渐开线圆柱齿轮副的检测
8.5.1齿轮副的切向综合偏差
8.5.2齿轮副的接触斑点
8.5.3齿轮副的侧隙
8.5.4齿轮副的安装精度
本章小结
思考题与习题
第9章三坐标测量技术
9.1概述
9.1.1三坐标测量技术的重要性
9.1.2三坐标测量机的发展历程
9.2三坐标测量机的工作原理和分类
9.2.1三坐标测量机的工作原理
9.2.2三坐标测量机的分类
9.3三坐标测量机的组成
9.3.1三坐标测量机的硬件系统
9.3.2三坐标测量机的软件系统
9.4三坐标测量机的误差来源
9.4.1误差来源
9.4.2几何误差模型
9.4.3CMM几何误差检测方法
本章小结
思考题与习题
第10章应用案例分析
10.1F-P干涉技术在小角度测量技术中的应用案例分析
10.2基于线激光传感器的工件尺寸测量系统案例分析
参考文献