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测量与测量学概念

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发表时间:2020-11-17 22:47

测量是对非量化实物的量化过程。具体来说,测量是按照某种规律,用数据来描述观察到的现象,即对事物作出量化描述。测量的四个要素包括测量对象、计量单位、测量方法和准确度。




测量学是研究如何测定地面点的平面位置和高程,将地球表面上的地形及其他信息测绘成图,以及确定地球的形状和大小等的科学。内容包括:普通测量学、大地测量学、大地天文学、重力测量学、地形测量学、摄影测量学、工程测量学和海洋测量等学科。




测量学分类



1、普通测量学




普通测量学是研究地球表面小范围测绘的基本理论、技术和方法,不顾及地球曲率的影响,把地球局部表面当做平面看待,是测量学的基础。




2、工程测量学




工程测量学是研究各项工程在规划设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各种测量工作的学科。




各项工程包括:工业建设、铁路、公路、桥梁、隧道、水利工程、地下工程、管线(输电线、输油管)工程、矿山和城市建设等。一般的工程建设分为规划设计、施工建设和运营管理三个阶段。工程测量学是研究这三阶段所进行的各种测量工作。




3、大地测量学




是研究和确定地球形状、大小、重力场、整体与局部运动和地表面点的几何位置以及它们的变化的理论和技术的学科。其基本任务是建立国家大地控制网,测定地球的形状、大小和重力场,为地形测图和各种工程测量提供基础起算数据;为空间科学、军事科学及研究地壳变形、地震预报等提供重要资料。按照测量手段的不同,大地测量学又分为常规大地测量学、卫星大地测量学及物理大地测量学等。




4、海洋测绘学




海洋测绘学是以海洋和陆地水域为对象所进行的测量和海图编绘工作,属于海洋测绘学的范畴。




5、测量仪器学




研究测量仪器的制造、改进和创新的学科。




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测量要素之——测量对象



测量对象主要指几何量,包括长度、面积、形状、高程、角度、表面粗糙度以及形位误差等。由于几何量的特点是种类繁多,形状又各式各样,因此对于测量对象的特性,被测参数的定义,以及标准等都必须加以研究和熟悉,以便进行测量。




1、长度




长度指空间的尺度,为点到点的距离。长度的国际单位是米(m),常用的单位有千米(km),分米(dm),厘米(cm),毫米(mm)微米(μm)纳米(nm)等。长度的单位换算时,小单位变大单位用乘法,大单位换小单位用除法。




通常在量度二维空间中量度直线边长时,称呼长度数值较大的为长,不比其值大或者在“侧边”的为宽。所以宽度其实也是长度量度的一种,故此在三维空间中量度“垂直长度”的高都是。长度的测量是最基本的测量,最常用的工具是刻度尺。




2、角度




角度是两条相交直线中的任何一条与另一条相叠合时必须转动的量的量度,转动在这两条直线的所在平面上并绕交点进行。角度是用以量度角的单位,符号为°。一周角分为360等份,每份定义为1度(1°)。采用360这数字,因为它容易被整除。360除了1和自己,还有22个真因数,包括了7以外从2到10的数字,所以很多特殊的角的角度都是整数。




角度测量分为水平角测量和竖直角测量。水平角测量用于确定地面点的平面位置,竖直角测量用于间接确定地面点的高程和点之间的距离。




3、表面粗糙度




表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度。其两波峰或两波谷之间的距离(波距)很小(在1mm以下),它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小,则表面越光滑。表面粗糙度与机械零件的配合性质、耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等有密切关系,对机械产品的使用寿命和可靠性有重要影响。一般标注采用Ra。




测量要素之——计量单位



计量单位是指为定量表示同种量的大小而约定地定义和采用的特定量。单位是指根据约定定义和采用的标量,任何其他同类量可与其比较使两个量之比用一个数表示。计量单位具有根据约定赋予的名称和符号。




各种物理量都有它们的量度单位,并以选定的物质在规定条件显示的数量作为基本量度单位的标准,在不同时期和不同的学科中,基本量的选择可以不同。如物理学上以时间、长度、质量、温度、电流强度、发光强度、物质的量这7个物理单位为基本量,它们的单位名称依次为:秒、米 、千克、开尔文、安培、坎德拉、摩尔。




测量要素之——测量方法



测量方法是指测量时所采用的测量原理、计量器具和测量条件的综合,亦即获得测量结果的方式。例如,用千分尺测量轴径是直接测量法,用正弦尺测量圆锥体的圆锥角是间接测量法。




1、按是否直接测量被测参数,可分为直接测量和间接测量。




直接测量:直接测量被测参数来获得被测尺寸。例如用卡尺、比较仪测量。间接测量:测量与被测尺寸有关的几何参数,经过计算获得被测尺寸。


显然,直接测量比较直观,间接测量比较繁琐。一般当被测尺寸或用直接测量达不到精度要求时,就不得不采用间接测量。




2、按量具量仪的读数值是否直接表示被测尺寸的数值,可分为绝对测量和相对测量。




绝对测量:读数值直接表示被测尺寸的大小、如用游标卡尺测量。


相对测量:读数值只表示被测尺寸相对于标准量的偏差。如用比较仪测量轴的直径,需先用量块调整好仪器的零位,然后进行测量,测得值是被侧轴的直径相对于量块尺寸的差值,这就是相对测量。一般说来相对测量的精度比较高些,但测量比较麻烦。




3、按被测表面与量具量仪的测量头是否接触,分为接触测量和非接触测量。




接触测量:测量头与被接触表面接触,并有机械作用的测量力存在。如用千分尺测量零件。


非接触测量:测量头不与被测零件表面相接触,非接触测量可避免测量力对测量结果的影响。如利用投影法、光波干涉法测量等。




4、按一次测量参数的多少,分为单项测量和综合测量。




单项测量;对被测零件的每个参数分别单独测量。


综合测量:测量反映零件有关参数的综合指标。如用工具显微镜测量螺纹时,可分别测量出螺纹实际中径、牙型半角误差和螺距累积误差等。


综合测量一般效率比较高,对保证零件的互换性更为可靠,常用于完工零件的检验。单项测量能分别确定每一参数的误差,一般用于工艺分析、工序检验及被指定参数的测量。




5、按测量在加工过程中所起的作用,分为主动测量和被动测量。




主动测量:工件在加工过程中进行测量,其结果直接用来控制零件的加工过程,从而及时防治废品的产生。


被动测量:工件加工后进行的测量。此种测量只能判别加工件是否合格,**于发现并剔除废品。




6、按被测零件在测量过程中所处的状态,分为静态测量和动态测量。




静态测量;测量相对静止。如千分尺测量直径。


动态测量;测量时被测表面与测量头模拟工作状态中作相对运动。


动态测量方法能反映出零件接近使用状态下的情况,是测量技术的发展方向。




测量要素之--准确度



测量准确度是指“测量结果与被测量真值之间的一致程度.关于准确度是一个定性概念的问题,可以从以下三个方面理解。




首先,被测量真值其实就是被测量本身,而与给定的特定量定义一致的所谓真值,仅是一个理想化的难以操作的概念。因此,不可能准确而定量地给出准确度的值。


其次,传统的误差理论认为准确度是系统误差与随机误差的综合,而对它们的合成方法,国际上一直没有统一。


最后,习惯上所说的准确度其实表示的是不准确的程度,但人们又不愿意用贬意的称谓,而宁可用褒意的称谓。


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