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學(xué)者和航海者都十分清楚,如果能在海面上準(zhǔn)確測量出天體的位置,那么海員們便可以比較肯定地知道他們所在的緯度。要做到這一點,需要的是精密的測量儀器。
托勒密曾經(jīng)描繪過星盤（又叫測星儀）。體積大些的星盤用在天文臺里,體積小的用在船上。星盤的使用需要三個人合作——一個人抓住星盤上的拇指環(huán),一個人瞄準(zhǔn),另外一個人讀出表盤上的結(jié)果。當(dāng)船晃動得比較劇烈時,得出的結(jié)果自然也就不是很準(zhǔn)確。只要可能,海員們就會上岸測量。
古代的天文學(xué)家使用十字標(biāo)尺來測量星星的緯度,后來水手們也把它應(yīng)用于航海中。這件儀器由一根標(biāo)尺和一個十字形尺組成,十字形尺較低的一端置于水平位置。沿著標(biāo)尺觀察天體的同時,滑動十字形尺直到它在你的視野里接觸到觀察物（太陽或星星）,然后讀出標(biāo)尺上的度數(shù)。這種儀器只需一個人便可以操作。
星盤和十字標(biāo)尺都需要觀察者直接觀察太陽。晴天,過強(qiáng)的光線會使觀測無法進(jìn)行。為了解決這個問題,英格蘭船長、航海家約翰·戴維斯發(fā)明了背標(biāo)尺。它由一根標(biāo)尺和一根可以滑動的橫木制成。觀察者觀測時先背朝太陽,然后滑動橫木直到它在前方的小盤里投下陰影。通過這種方法,觀察者可以觀測地平線。
約翰·戴維斯還在一位來自劍橋的數(shù)學(xué)家愛德華·萊特的幫助下發(fā)明了象限儀。這件儀器的橫木上有一只目鏡,通過目鏡,觀察者可以觀測地平線和被反射的太陽。
克洛伊�？说乃�文地理學(xué)家皮埃爾·布哥爾對象限儀做了進(jìn)一步改進(jìn),改進(jìn)后的象限儀使觀察者通過目鏡能看到太陽落在地平線上。
在英格蘭的約翰·哈德雷發(fā)明了八分儀,并于1732年首次試用。它由一部反射望遠(yuǎn)鏡和一架酒精水準(zhǔn)器組成。這件儀器比以前海上用過的其它任何儀器都要更加精確。

測量儀器的概念其基本內(nèi)容包括：精度、誤差、測量標(biāo)準(zhǔn)器材、長度測量、角度測量、形狀測量、傳統(tǒng)光學(xué)儀器。在精密測量上的應(yīng)用等等。
測量儀器有接觸試和光學(xué)試測量兩種（用的最多） 接觸試：一般測量工具和3D測量工具（三坐標(biāo)測量機(jī)又叫三次元）三坐標(biāo)測量機(jī)又叫三次元 ,它可以測量很多復(fù)雜的空間尺寸：如模具和汽車產(chǎn)品。

電子測量儀

電子測量儀器具有獨特的關(guān)聯(lián)戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),它自身的發(fā)展好壞,對整個國民經(jīng)濟(jì)特別是電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著十分明顯的影響。我國的電子測量儀器市場龐大,需求量大,電子測量儀器對電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。
國內(nèi)電子計測技術(shù)及電子測量儀器的發(fā)展迅速,遍及各行各業(yè),第一、電子計測技術(shù)基礎(chǔ)理論研究：新的測試?yán)碚摵头椒ㄑ芯�、人工智能理論研究、頻率基溯源與標(biāo)準(zhǔn)器獲得方法研究、新型測控總線及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究、測量與儀器標(biāo)準(zhǔn)的研究與制定等都是今后在理論研究方面的重點。第二、電子計測技術(shù)的發(fā)展：發(fā)展較快的技術(shù)有先進(jìn)測控總線技術(shù)、數(shù)字信號處理新技術(shù)、綜合測試與故障診斷新技術(shù)、光頻標(biāo)和精密時頻測試新技術(shù)等。第三、二類重要電子測量儀器：矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的一個重要發(fā)展方向是構(gòu)建以矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為核心的自動測量技術(shù)和自動測試系統(tǒng)；另外,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀已走出傳統(tǒng)的線性網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域,而在非線性、大功率網(wǎng)絡(luò)的測試和分析中發(fā)揮著重要作用。調(diào)制域分析儀器是當(dāng)今唯一能直接對通信傳輸中隨時間而變化的晃動進(jìn)行精確測量的技術(shù),尤其是在軍事電子測試領(lǐng)域更有其重要的意義。第四、電子測量儀器現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展：儀器產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)水平是衡量一個國家科技工業(yè)基礎(chǔ)和工業(yè)能力的重要標(biāo)志,貫穿于整個產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程和全壽命周期中。今后在儀器儀表生產(chǎn)技術(shù)的研究中要注意解決好產(chǎn)品設(shè)計和過程監(jiān)管模式問題,研究新型的儀用器件,研制高精度和高質(zhì)量的儀器儀表專用元器件、零部件和整機(jī)的質(zhì)量檢驗設(shè)備,研究虛擬試驗驗證和工程化驗證技術(shù),研究先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和流程,研究穩(wěn)定性、可靠性、可維護(hù)性和可測性新的評估方法,以及產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化認(rèn)證體制。第五、電子測量儀器綜合測試系統(tǒng)：綜合測試應(yīng)將研究的重點放在綜合測試系統(tǒng)的體系優(yōu)化研究,測控系統(tǒng)的統(tǒng)一性和整體性技術(shù)研究,傳感器信息處理和多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究,大區(qū)域現(xiàn)場測試的分布式網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、觸發(fā)、同步等技術(shù)研究,以及基于合成儀器與系統(tǒng)的可重構(gòu)測控系統(tǒng)技術(shù)研究等多個方面。
中國電子測量儀器處于新中國成立以來第二次發(fā)展機(jī)遇。主要源于中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,中國經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)了兩個變化：一是產(chǎn)業(yè)要升級,二是產(chǎn)業(yè)要自主創(chuàng)新。一個產(chǎn)業(yè)從原材料的選定、生產(chǎn)過程的監(jiān)控、產(chǎn)品的測試、行業(yè)運(yùn)營都需要電子測量儀器完成,因此電子測量儀器肩負(fù)著其它產(chǎn)業(yè)升級、自主創(chuàng)新的歷史使命。

二次元

二次元又稱影像儀,影像測量儀,二維影像測量儀等,自動影像測量儀。

手動影像

手動影像測量儀依靠人工操作控制測量平臺的X、Y軸的移動,來獲取被測物體的光學(xué)影像,通過光學(xué)顯微鏡將其放大,經(jīng)過CCD攝像系統(tǒng)將放大后的物體影像送入計算機(jī)后,能高效地檢測各種復(fù)雜工件的輪廓和表面形狀尺寸、角度及位置,進(jìn)而讀取出需要的幾何量尺寸。

自動影像

自動影像測量儀是在手動影像測量儀基礎(chǔ)上,改人工控制為電腦系統(tǒng)控制X、Y、Z軸的移動,在選取被測物體的輪廓、角度等幾何量時,更為精確和方便快捷。已經(jīng)成為國內(nèi)使用最廣泛的影像測量儀種類,并有取代手動影像測量儀的趨勢。
對于測量儀器的學(xué)習(xí)要求,不僅要了解了基本測繪工作地全過程,更要系統(tǒng)地掌握了測量儀器操作、數(shù)據(jù)處理、施工放樣等基本技能。測量要求認(rèn)真、仔細(xì)、精確、嚴(yán)謹(jǐn),很小的錯誤也會在工程中造成很嚴(yán)重的后果,所以在測量工作中我們都必須要有認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和吃苦耐勞的精神。

三坐標(biāo)測量儀

三坐標(biāo)測量儀依操作方式分類有手動、馬達(dá)驅(qū)動和CNC等三種型式。

手動式

操作者用手握住主軸使其沿著軸移動。測量時,需注意探頭與工件間測量壓力、及探頭移動因加速度所造成軸產(chǎn)生彎曲導(dǎo)致測量誤差。

馬達(dá)驅(qū)動式

馬達(dá)驅(qū)動式三坐標(biāo)測量儀一般可由游戲桿控制。它具有高測量精度、容易操作、且提供教導(dǎo)式測量等優(yōu)點。

CNC式

CNC式三坐標(biāo)測量儀除了具有馬達(dá)驅(qū)動式的功能之外,還可自動依照計算機(jī)所預(yù)先設(shè)定的程序執(zhí)行測量,甚至有些廠商出品的三坐標(biāo)測量儀,也提供了自動裝拆工件。CNC式三坐標(biāo)測量儀除提供尺寸測量（點到點的測量）外,也可作曲面的輪廓測量（點到點的測量及掃瞄測量）。

光學(xué)試測量：可避免接觸試測量中產(chǎn)品的變形和一些接觸試測量無法完成的工作, 產(chǎn)品有：二次元,三維激光抄數(shù)機(jī)等。

長度計量儀器的相關(guān)概述
根據(jù)長度測量的基本內(nèi)容可以知道,長度計量就是要將測量值同被測量的真值進(jìn)行對比,并將對比的結(jié)果作為被測量對象的量值來進(jìn)行實驗的一個過程。通常而言在具體長度測量中,操作的基礎(chǔ)是被測量物的基面,主要是由點和線共同構(gòu)成的。因此在具體的長度測量實踐中,第一件事情就是要明確測量的基面,只有在做好基面工作的基礎(chǔ)上才能進(jìn)行它同另一面距離的測量。接下來需要考慮的就是測量工件如何完成定位的問題,要保證工件的位置能夠很好的完成測量,不能增加測量的難度,要在最簡單的方式下提高測量的精準(zhǔn)度。對于測量基面的選擇,必須要嚴(yán)格依照相關(guān)原則,確保設(shè)計和工藝,以及測量和裝配等基面的高度一致。但是在具體的實踐操作中,由于各種不穩(wěn)定因素的影響,工藝基面同設(shè)計基面常常會出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象,這也就造成了測量基面的變化。與此同時,為了進(jìn)一步提高長度量值之間的準(zhǔn)度,還要在健全長度基準(zhǔn)的同時,建立各式各樣的標(biāo)準(zhǔn)器,其中下一級別的標(biāo)準(zhǔn)器精度是要低于上一級的,所以在數(shù)量上下一級別的標(biāo)準(zhǔn)器是要遠(yuǎn)多于上一級標(biāo)準(zhǔn)器的。借助這種逐級對比的形式,就可以將標(biāo)準(zhǔn)器所呈現(xiàn)的單位量值進(jìn)行由上到下的輸送,并最終將其應(yīng)用到長度儀器和計量器具中。
長度計量儀器測量的誤差表示
在長度計量儀器測量的誤差中,通常會以下面幾種方式來進(jìn)行表示。其中一種方式就是借助量值來表示,之后再用最終測量得到的量值來表示同實際值中間出現(xiàn)的誤差。另外一種表示方式就是比值,其實就是將絕對誤差值同實際值進(jìn)行比的一種方法,因此通過這種方式表示出來的誤差又可以被叫做相對誤差。比如我們在測量長度的實際操作中,使用的是激光干涉儀器,那么最大的相對誤差值應(yīng)該是千萬分之一。除此之外當(dāng)測量的條件已經(jīng)被明確規(guī)定的時候,一米長度的測量誤差是需要不小于零點一微米的。除了上述兩種表示方法之外,還有一種就是精度。在長度計量儀器測量誤差中,精度的叫法其實是一種簡稱,它是將最后的測量結(jié)果同被測量的真值進(jìn)行比較,并根據(jù)對比程度以及準(zhǔn)確度來進(jìn)行表示的,也可以理解為是測量結(jié)果相對于被測量長度值的偏離程度,因此這種方式其實是將測量的正確度和精準(zhǔn)度結(jié)合到了一起,所以也被成為精度。在長度計量儀器測量過程中,如果系統(tǒng)的誤差已經(jīng)做了調(diào)整,那么就需要通過使用不確定度來替代精確度進(jìn)行表示。其中不確定度指的是由于測量誤差的存在,而對被測量值不能進(jìn)行肯定的程度,相反的也可以用它來表示測量結(jié)果的可信程度。作為測量結(jié)果的一個重要指標(biāo),不確定度越小,那么測量結(jié)果同被測量真值是越一致的,而不確定度越大,那么測量結(jié)果的可信程度就越低。
長度計量儀器測量的誤差影響因素分析
1）溫度
一般情況下在進(jìn)行長度計量的時候,要想達(dá)到量值統(tǒng)一的測量目的,就必須要保證測量工件的溫度符合國際標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃的規(guī)定,以此來來減少由于測量工件不符合溫度要求而出現(xiàn)的測量誤差現(xiàn)象。因此為了進(jìn)一步提高長度計量儀器的測量精準(zhǔn)度,減少由于溫度的誤差而造成的測量偏差,就需要加強(qiáng)對造成工件溫度誤差原因的分析和探究。為了降低溫度上的誤差,在用長度計量器進(jìn)行測量時,要盡可能的使被測量物體和標(biāo)準(zhǔn)器的材料一致,以降低測量物體和標(biāo)準(zhǔn)器之間的線膨脹系數(shù),進(jìn)而降低測量的誤差,以確保溫度的一致,降低因為溫度上的誤差對長度計量儀器測量產(chǎn)生影響。
2）長度測量儀器的使用和保養(yǎng)
使用長度測量儀器進(jìn)行測量的時候,如果使用方法不當(dāng)會使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。比如在臥式測長儀中,需要用標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)規(guī)和量塊附件組合成一個和被測環(huán)規(guī)大小一樣的尺寸,將其和被測環(huán)規(guī)進(jìn)行比較測量。這種測量方式除了會產(chǎn)生尺寸測量儀器的誤差之外,還會產(chǎn)生對準(zhǔn)誤差。導(dǎo)致測量存在誤差的影響因素有很多,比如檢測現(xiàn)場的亮度、襯度、測量儀器刻線的質(zhì)量、對線的方式,以及測量人員的視力等等。另外,如果沒有對長度測量儀器進(jìn)行正確的保養(yǎng),會使測量儀的刻線以及精度產(chǎn)偏差,影響測量的結(jié)果。因此無論是在使用還是在存放過程中,都必須要對長度測量儀器進(jìn)行良好的保養(yǎng)。
長度測量儀器的誤差控制對策
1）確保測量溫度具備穩(wěn)定性
在進(jìn)行實際測量的時候,需要盡可能降低甚至消除溫度對長度測量儀器所造成的影響,因此就需要選擇溫度合適的測量環(huán)境。另外,被測量物體的大小、材質(zhì),以及測量的精度都會對測量的結(jié)果產(chǎn)生影響。具體需要注意以下幾個方面：第一,要確保測量環(huán)境的穩(wěn)定性。在進(jìn)行實際測量的時候,對環(huán)境溫度穩(wěn)定性的判定為一個小時內(nèi)環(huán)境溫度變化的最大范圍。對長度測量儀器的測量來說,環(huán)境的溫度可以產(chǎn)生一些變化,但不能出現(xiàn)突然的變化,特別是對測量的精度要求很高的時候。必須要將溫度的變化控制在0.5℃之內(nèi)。
想要實現(xiàn)良好的溫度控制,可以室內(nèi)安裝恒溫裝置,以對溫度的變化及時了解,以做到在溫度出現(xiàn)突然變化的時候可能及時停止測量。同時,對于測量環(huán)境中的開關(guān)門次數(shù)也要進(jìn)行控制,因為空氣的流動也會對溫度產(chǎn)生影響,導(dǎo)致測量出現(xiàn)誤差。另外還要將測量人員的溫度降低,減少測量人員身體溫度對周圍溫度的影響,以保證測量環(huán)境中溫度的穩(wěn)定性,提升測量的精度,達(dá)到最大化降低誤差的效果。所以在進(jìn)行測量的時候,測量人員減少大浮動運(yùn)動,在降低自身溫度的同時,避免因為動作過大影響空氣的流動。第二,要確保工件和標(biāo)準(zhǔn)器溫度一致。被測量的工件要和標(biāo)準(zhǔn)器的溫度一致,同時要保證在特定的情況下,工件和標(biāo)準(zhǔn)器要保持等溫。因為只有這兩者的溫度一致,才能確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因為每次測量的工件尺寸大小不同,所以在測量的時候,如果工件的尺寸大,那相應(yīng)的溫度的偏差就要降低。相反,如果工件的尺寸小,那相應(yīng)的測量溫度偏差可以適當(dāng)提升,但絕對不能超過正常誤差的范圍。若是測量環(huán)境內(nèi)的溫度偏差過大,那工件的尺寸就會產(chǎn)生很大的變化,而且還會對測量的精度產(chǎn)生一定的影響。所以,想要保證測量的精度,就必須要控制好測量環(huán)境的溫度變化。尤其是不要出現(xiàn)溫度的突然變化,因此在進(jìn)行測量之前要先找好溫度適合的測量環(huán)境,最大化地降低突發(fā)狀況的發(fā)生。
2）正確使用和保養(yǎng)
為了最大的延長長度計量儀器使用壽命和降低誤差,在進(jìn)行測量的時候,必須要根據(jù)測量的規(guī)程測量,最大化地降低因為操作導(dǎo)致的測量誤差。同時,還要做好對長度計量儀器的保養(yǎng)工作,防止因為保養(yǎng)不當(dāng)影響測量精度,造成測量結(jié)果出現(xiàn)誤差。在對長度計量儀器進(jìn)行保養(yǎng)的時候,可以用白細(xì)布、白絨布以及長纖維脫脂棉等對其進(jìn)行擦拭,輕拿輕放,保證其放置的穩(wěn)定。如果不使用長度計量儀器,要在其使用完之后,在長度計量儀器的表面涂上一層防銹油,避免因為潮濕等環(huán)境使其生銹,降低因為外部影響,對其造成損壞。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提升,現(xiàn)代工件測量精度的提升逐漸成為一項重要的工作。想要更好地提升測量的精度,就要控制測量環(huán)境的溫度,降低環(huán)境溫度對測量結(jié)果的影響。同時還應(yīng)該做好長度計量儀器的保養(yǎng)工作,保證刻線的精度。在進(jìn)行測量的時候,要盡可能地降低各種因素對測量精度的影響,降低誤差,最大化地提高長度計量儀器的測量精準(zhǔn)度。