測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因(二)
【編者按】測(cè)量時(shí)啄寡,由于各種因素會(huì)造成少許的誤差,這些因素必須去了解,并有效的解決曙辑,方可使整個(gè)測(cè)量過程中誤差減至最少。測(cè)量時(shí)跌褂,造成誤差的主要有系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差母债,而系統(tǒng)誤差有下列情況:誤讀、誤算尝抖、視差毡们、刻度誤差、磨耗誤差昧辽、接觸力誤差衙熔、撓曲誤差登颓、余弦誤差、阿貝 (Abbe) 誤差红氯、熱變形誤差等框咙。系統(tǒng)誤差的大小在測(cè)量過程中是不變的,可以用計(jì)算或?qū)嶒?yàn)方法求得脖隶,即是可以預(yù)測(cè)扁耐,并且可以修正或調(diào)整使其減少。這些因素歸納成五大類产阱,詳細(xì)內(nèi)容敘述如下:
1. 人為因素
由于人為因素所造成的誤差婉称,包括誤讀、誤算和視差等构蹬。而誤讀常發(fā)生在游標(biāo)尺甩幔、分厘卡等量具。游標(biāo)尺刻度易造成誤讀一個(gè)最小讀數(shù)祠喻,如在10.00 mm處常誤讀成10.02 mm或9.98 mm栽乘。分厘卡刻度易造成誤讀一個(gè)螺距的大小,如在10.20 mm常誤讀成10.70 mm或9.70 mm藤瞪。誤算常在計(jì)算錯(cuò)誤或輸入錯(cuò)誤數(shù)據(jù)時(shí)所發(fā)生挚粱。視差常在讀取測(cè)量值的方向不同或刻度面不在同一平面時(shí)所發(fā)生,兩刻度面相差約在0.3~0.4 mm之間媳把,若讀取尺寸在非垂直于刻度面時(shí)惊柱,即會(huì)產(chǎn)生 的誤差量。為了消除此誤差俏妆,制造量具的廠商將游尺的刻劃設(shè)計(jì)成與本尺的刻劃等高或接近等高樱凄,(游尺刻劃有圓弧形形成與本尺刻劃幾近等高,游尺為凹V形且本尺為凸V形失欢,因此形成兩刻劃等高戈弧。
2. 量具因素
由于量具因素所造成的誤差,包括刻度誤差晨另、磨耗誤差及使用前未經(jīng)校正等因素潭千。刻度分劃是否準(zhǔn)確借尿,必須經(jīng)由較精密的儀器來校正與追溯脊岳。量具使用一段時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)程度磨耗,因此必須經(jīng)校正或送修方能再使用垛玻。
3. 力量因素
由于測(cè)量時(shí)所使用接觸力或接觸所造成撓曲的誤差。依據(jù)虎克定律奶躯,測(cè)量尺寸時(shí)帚桩,如果以一定測(cè)量力使測(cè)軸與機(jī)件接觸亿驾,則測(cè)軸與機(jī)件皆會(huì)局部或全面產(chǎn)生彈性變形,為防止此種彈性變形账嚎,測(cè)軸與機(jī)件應(yīng)采相同材料制成莫瞬。其次,依據(jù)赫茲 (Hertz) 定律郭蕉,若測(cè)軸與機(jī)件均采用鋼時(shí)疼邀,其彈性變形所引起的誤差量
應(yīng)用量表測(cè)量工件時(shí),量表固定于支持上召锈,支架因被測(cè)量力會(huì)造成彈性變形沛野,在長(zhǎng)度的斷面二次矩為 ,長(zhǎng) 的支柱為 诅枚,縱彈性系數(shù)分別為 含话、 因此測(cè)量力為P時(shí),撓曲量 為 妥坦。為了防止此種誤差茂钠,可將支柱增大并盡量縮短測(cè)量軸線伸出的長(zhǎng)度。除此之外房贮,較大型量具如分厘卡径塔、游標(biāo)尺、直規(guī)和長(zhǎng)量塊等殊蜓,因本身重量與負(fù)載所造成的彎曲凰番。通常,端點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)器在兩端面與垂直線平行的支點(diǎn)位置為0.577全長(zhǎng)時(shí)聪磁,其兩端面可保持平行咽娃,此支點(diǎn)稱之為愛里點(diǎn) (Airey Points) 。線刻度標(biāo)準(zhǔn)器支點(diǎn)在其全長(zhǎng)之0.5594位置瞎暑,其全長(zhǎng)彎曲誤差量為最小彤敛,此處稱之為貝塞爾點(diǎn) (Bessel Points)
4. 測(cè)量因素
測(cè)量時(shí),因儀器設(shè)計(jì)或擺置不良等所造成的誤差了赌,包括余弦誤差墨榄、阿貝誤差等。余弦誤差是發(fā)生在測(cè)量軸與待測(cè)表面成一定傾斜角度 勿她,為實(shí)際測(cè)量長(zhǎng)度袄秩。通常,余弦誤差會(huì)發(fā)生在兩個(gè)測(cè)量方向逢并,必須特別小心之剧。例如測(cè)量?jī)?nèi)孔時(shí),徑向測(cè)量尺寸需取最大尺寸,軸向測(cè)量需取最小尺寸背稼。同理贰军,測(cè)量外側(cè)時(shí),也需注意取其正確位置蟹肘。測(cè)砧與待測(cè)工件表面必須小心選用词疼,如待測(cè)工件表面為平面時(shí)需選用球狀之測(cè)砧、工件為圓柱或圓球形時(shí)應(yīng)選平面之測(cè)砧谅儡。阿貝原理 (Abbe’ Law) 為測(cè)量?jī)x器的軸線與待測(cè)工件之軸線需在一直在線秫丐。否則即產(chǎn)生誤差,此誤差稱為阿貝誤差妈扁。通常竹俱,假如測(cè)量?jī)x器之軸線與待測(cè)工件之軸線無法在一起時(shí),則需盡量縮短其距離逼渤,以減少其誤差值讹毁。若以游標(biāo)尺測(cè)量工件為例,如圖2-4-6所示焙厂,其誤差為 让多,因此欲減少游標(biāo)尺測(cè)量誤差,需將本尺與游尺之間隙所造成之 角減小及測(cè)量時(shí)應(yīng)盡量靠近刻度線扫钝。若以量表測(cè)量工件為例顶食,如圖2-4-7所示其量表之探針為球形,工件為圓柱刁祸,兩軸心有偏位量 時(shí)熄阻,其接觸的誤差量為 。若量表之探針和工件均為平面時(shí)倔约,若兩平面傾斜一定角度 時(shí)秃殉,其接觸的誤差量為 如圖2-4-8所示,此誤差稱為正弦誤差浸剩。圖2-4-9所示為凸輪在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的誤差分析圖钾军,為了減少磨損,常將從動(dòng)件的端頭設(shè)計(jì)成半徑為 的圓球或圓柱體绢要,兩者間的壓力角為 吏恭,因此引起誤差為。
5. 環(huán)境因素
測(cè)量時(shí)受環(huán)境或場(chǎng)地之不同重罪,可能造成的誤差有熱變形誤差和隨機(jī)誤差為最顯著樱哼。熱變形誤差通常發(fā)生于因室溫、人體接觸及加工后工件溫度等情形下剿配,因此必須在溫濕度控制下搅幅,不可用手接觸工件及量具、工件加工后待冷卻后才測(cè)量。但為了縮短加工時(shí)在加工中需實(shí)時(shí)測(cè)量盏筐,因此必須考慮各種材料之熱脹系數(shù) 作為補(bǔ)償幌侧,以因應(yīng)溫度材料的熱膨脹系數(shù) 不同所造成的誤差
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