6.1.1.1 测量的含义及其要素
测量是以确定被测对象的量值为目的的全部操作。在这一操作过程中，将被测对象与复现测量单位的标准量进行比较，并以被测量与单位量的比值及其准确度表达测量结果。任何测量过程都包含测量对象、计量单位、测量方法和测量误差四个要素。
6.1.1.2 测量方法的分类
根据测量角度的不同，测量方法可分为如下几种。
1.直接测量和间接测量
从测量器具的读数装置上直接得到被测量的数值或对标准值的偏差称直接测量。如用游标卡尺、外径千分尺测量轴径等。通过测量与被测量有一定函数关系的量，根据已知的函数关系式求得被测量的测量称为间接测量。如通过测量一圆弧相应的弓高和弦长而得到其圆弧半径的实际值。
2.绝对测量和相对测量
测量器具的示值直接反映被测量值的测量为绝对测量。用游标卡尺、外径千分尺测量轴径就是绝对测量。将被测量与一个标准量值进行比较得到两者差值的测量为相对测量。如用内径百分表测量孔径为相对测量。
3.接触测量和非接触测量
测量器具的测头与被测件表面接触，并有机械作用的测力存在的测量为接触测量。测量器具的测头与被测件表面不直接接触的测量称为非接触测量，如用光切法显微镜测量表面粗糙度，用投影仪测量工件的尺寸。
4.单项测量和综合测量
对个别的、彼此没有联系的某一单项参数的测量称为单项测量。同时测量单个零件的多个参数及其综合效应的测量称为综合测量。用测量器具分别测出螺纹的中径、半角及螺距属单项测量；而用螺纹量规的通端检测螺纹则属综合测量。
5.被动测量和主动测量
产品加工完成后的测量为被动测量；正在加工过程中的测量为主动测量。被动测量只能发现和挑出不合格品。而主动测量可通过其测得值的反馈，控制设备的加工过程，预防和杜绝不合格品的产生。
6.1.1.3 测量误差
由于测量过程的不完善而产生的测量误差，将导致测得值的分散入不确定。因此，在测量过程中，正确分析测量误差的性质及其产生的原因，对测得值进行必要的数据处理，获得满足一定要求的置信水平的测量结果，是十分重要的。
1.测量误差定义
被测量的测得值x与其真值x0之差，即
Δ=x-x0
真值是不可能确切获得的，因而上述对于测量误差的定义也是理想概念。在实际工作中往往将比被测量值的可信度（精度）更高的值，作为其当前测量值的“真值”。
2.误差来源
测量误差主要由测量器具、测量方法、测量环境和测量人员等方面因素产生。
1）测量器具。测量器具设计中存在的原理误差，如杠杆机构误差等。制造和装配过程中的误差也会引起其示值误差的产生。例如，刻线尺的制造误差、量块制造与检定误差、表盘的刻制与装配偏心、光学系统的放大倍数误差、齿轮分度误差等。其中最重要的是基准件的误差，如刻线尺和量块的误差，它是测量器具误差的主要来源。
2）测量方法。如间接测量法中因采用近似的函数关系原理而产生的误差，或多个数据经过计算后的误差累积。
3）测量环境。测量环境主要包括温度、气压、湿度、振动、空气质量等因素。在一般测量过程中，温度是最重要的因素。测量温度对标准温度（+20℃）的偏离、测量过程中温度的变化以及测量器具与被测件的温差等都将产生测量误差。
4）测量人员。测量人员引起的误差主要由视差、估读误差、调整误差等引起，它的大小取决于测量人员的操作技术和其他主观因素。
3.误差分类
测量误差按其产生的原因、出现的规律及对测量结果的影响，可以分为系统误差、随机误差和粗大误差。
1）系统误差。在规定条件下，绝对值和符号保持不变或按某一确定规律变化的误差，称为系统误差。其中绝对值和符号不变的系统误差属于定值系统误差，按一定规律变化的系统误差属于变值系统误差。如量块的误差、刻线尺的误差、度盘偏心的误差。系统误差大部分能通过修正值或找出其变化规律后加以消除。
2）随机误差。在规定条件下，绝对值和符号以不可预知的方式变化的误差，称为随机误差。就某一次测量而言，随机误差的出现无规律可循，因而无法消除。但若进行多次等精度重复测量，则与其他随机事件一样具有统计规律的基本特性，可以通过分析，估算出随机误差值的范围。随机误差主要由温度波动、测量力变化、测量器具传动机构不稳、视差等各种随机因素造成，虽然无法消除，但只要认真、仔细地分析产生的原因，还是能减少其对测量结果的影响。
3）粗大误差。明显超出规定条件下预期的误差，称为粗大误差。粗大误差是由某种非正常的原因造成的。如读数错误、温度的突然大幅度变动、记录错误等。该误差可根据误差理论，按一定规则予以剔除。
6.1.1.4 基本测量原则
在实际测量中，对于同一被测量往往可以采用多种测量方法。为减小测量不确定度，应尽可能遵守以下基本测量原则。
1.阿贝原则
阿贝原则要求在测量过程中被测长度与基准长度应安置在同一直线上的原则。若被测长度与基准长度并排放置，在测量比较过程中由于制造误差的存在，移动方向的偏移，两长度之间出现夹角而产生较大的误差。误差的大小除与两长度之间夹角大小有关外，还与其之间距离大小有关，距离越大，误差也越大。
2.基准统一原则
该原则要求测量基准要与加工基准和使用基准统一。即工序测量应以工艺基准作为测量基准，终检测量应以设计基准作为测量基准。
3.最短链原则
在间接测量中，与被测量具有函数关系的其他量与被测量形成测量链。形成测量链的环节越多，被测量的不确定度越大。因此，应尽可能减少测量链的环节数，以保证测量精度，称之为最短链原则。
当然，按此原则最好不采用间接测量，而采用直接测量。所以，只有在不可能采用直接测量，或直接测量的精度不能保证时，才采用间接测量。(www.xing528.com)
应该以最少数目的量块组成所需尺寸的量块组，就是最短链原则的一种实际应用。
4.最小变形原则
测量器具与被测零件都会因实际温度偏离标准温度和受力（重力和测量力）而产生变形，形成测量误差。
在测量过程中，控制测量温度及其变动、保证测量器具与被测零件有足够的等温时间、选用与被测零件线膨胀系数相近的测量器具、选用适当的测量力并保持其稳定、选择适当的支承点等，都是实现最小变形原则的有效措施。
6.1.1.5 测量器具的主要技术性能指标
1.量具的标称值
标注在量具上用以标明其特性或指导其使用的量值。如标在量块上的尺寸，标在刻线尺上的尺寸等。
2.刻度
在测量器具上指示出不同量值的刻线标记的组合称为刻度。
3.刻度间距
沿着刻线尺（标尺）长度方向所测得的两个相邻刻线标记中心之间的距离称为刻度间距，也称标尺间距。
4.分度值
两相邻刻线所代表的量值之差称为仪器的分度值。它是一台仪器所能读出的最小单位量值。一般地说，分度值越小，测量器具的精度越高。
数字式量仪没有标尺或度盘，而与其相对应的为分辨率。分辨率是仪器显示的最末位数字间隔所代表的被测量值。
5.示值范围
测量器具所显示或指示的最低值到最高值的范围称为示值范围。
6.测量范围
在允许不确定度内，测量器具所能测量的被测量值的下限值至上限值的范围。
测量范围与示值范围的区别在于：测量范围既包括示值范围又包括仪器某些部件的调整范围。如外径千分尺的测量范围有0～25mm、25～50mm、50～75mm等，其示值范围则均为25mm。示值范围与标尺有关，测量范围取决于结构。
7.量程
测量范围的上限值和下限值之差称为量程。量程大的仪器使用起来比较方便，但仪器的线性误差将随之变大，使仪器的准确度下降。
8.灵敏度
测量器具对被测量值变化的反应能力称为灵敏度。对于一般长度测量器具，灵敏度K等于标尺间距a与分度值I之比，又称放大比或放大位数，即
K=a/I
9.测量力
采用接触法测量时，测量器具的传感器与被测零件表面之间的接触力。测量力及其变动会影响测量结果的精度。因此，绝大多数采用接触测量法的测量器具，都具有测量力稳定机构。
10.示值误差
测量器具的示值与被测量的真值之差。例如用千分尺测量轴的直径得读数值为31.675mm，而其真值为31.678mm，则千分尺的示值误差为-0.003mm。
显然，测量器具在不同的示值处的示值误差一般是各不相同的。目前，测量器具的精度大多仍用示值极限误差来表示测量器具示值误差的界限值。
11.回程误差
是指在相同条件下，被测量值不变，测量器具行程方向不同时，两示值之差的绝对值。该项误差是由于测量器具中测量系统的间隙、变形和摩擦等原因引起的。当要求测量值的显示呈连续的往返性变化时（有连续的正、负值变化），则应选用回程误差较小的测量器具。
12.测量不确定度
测量不确定度是在测量结果中表达被测量值分散性的参数。由于测量过程的不完善，测得值对真值总是有所偏离，这种偏离又是不确定的，表达这种不确定程度的参数，就称为不确定度。
13.修正值
为修正某一测量器具的示值误差而在其检定证书上注明的特定值。它的大小与示值误差的绝对值相等，符号相反。在测量结果中加入相应的修正值后，可提高测量精度。
6.1.1.6 测量器具的选择
过去，大部分工厂是根据经验来选择计量器具的。通常选择计量器具的测量极限误差占工件公差的1/5～1/3或1/10～1/3。对一些高精度工件，甚至有取1/2的。总之，就没有一个统一的标准，往往因人因厂而异。不仅如此，而且大多数工厂用计量器具检测工件时，均按图样上标注的极限尺寸作验收极限。这种验收极限与工件的极限尺寸重合的方法，由于计量器具内在误差及测量条件的影响，往往导致“误收”和“误废”，造成不少质量问题及不应有的损失。所谓“误收”，就是把不合格的产品，误判为合格予以接收；所谓“误废”，就是把本来合格的产品，误判为不合格予以拒收。
合理选择计量器具对保证产品质量，提高测量效率和降低费用具有重要意义。一般说来，器具的选择主要取决于被测工件的精度要求，在保证精度要求的前提下，也要考虑尺寸大小、结构形状、材料与被测表面的位置，同时也要考虑工件批量、生产方式和生产成本等因素。
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