长度测量(计量检定培训教材)课件-第四章-角度计量和测量技术.ppt

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1、第四章角度计量和测量1角度计量的奠基古代中国只有角度测量，不存在角度计量。古人一般情况下是用子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥这十二个地支来表示12个地平方位，如图1。在要求更细致一些的情况下，古人采用的是在十二地支之外又加上了十干中的甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸和八卦中的乾、坤、艮[gèn]、巽[xùn]，组成二十四个特定名称，用以表示方位，图2。图1十二支方位表示法图2二十四支方位表示法2不管是十二地支方位表示法，还是二十四支方位表示法，它们的每一个特定名称表示的都是一个特

2、定的区域，区域之内没有进一步的细分。所以，用这种方法表示的角度是不连续的。更重要的是，它们都是只具有特定用途的角度体系，只能用于表示地平方位，不能任意用到其他需要进行角度测量的场合。因此，由这种体系不能发展出角度计量来。3在一些工程制作所需的技术规范中，古人则采用规定特定的角的办法。例如《考工记·车人之事》中就规定了这样一套特定的角度：　　车人之事，半矩谓之宣，一宣有半谓之欘[zhú]，一欘有半谓之柯，一柯有半谓之磬折。　矩是直角，因此这套角度如果用现行360°分度体系表示，则　　一矩＝9

3、0°一宣＝90°×1／2＝45°一欘＝45°＋45°×1／2＝67°30′一柯＝67°30′＋67°30′×1／2＝101°15′一磬折＝101°15′＋101°15′×1／2＝151°52′30″超出这套体系之外的角度，古人也不得不另做规定4在古代中国，与现行360°分度体系最为接近的是古人在进行天文观测时，所采用的分天体圆周为3651/4度的分度体系。这种分度体系的产生，是由于古人在进行天文观测时发现，太阳每3651/4日在恒星背景上绕天球一周，这启发他们想到，若分天周为3651/4度，则太

4、阳每天在天球背景上运行一度，据此可以很方便地确定一年四季太阳的空间方位。古人把这种分度方法应用到天文仪器上，运用比例对应测量思想测定天体的空间方位，从而为我们留下了大量定量化了的天文观测资料。我们在讨论古人的天文观测结果时，尽管可以直接把他们的记录视同角度，但由这种分度体系本身，却是不可能演变出角度计量来的。5传教士带来的角度概念，打破了这种局面，为角度计量在中国的诞产生奠定了基础。这其中，利玛窦（MatthieuRicci，1552－1610）发挥了很大作用。　　利玛窦为了能够顺利地在华进

5、行传教活动，采取了一套以科技开路的办法，通过向中国知识分子展示自己所掌握的科技知识，博取中国人的好感。他在展示这些知识的同时，还和一些中国士大夫合作翻译了一批科学书籍，传播了令当时的中国人耳目一新的西方古典科学。在这些书籍中，最为重要的是他和徐光启合作翻译的《几何原本》一书。《几何原本》是西方数学经典，其作者是古希腊著名数学家欧几里德。该书是公认的公理化著作的代表，它从一些必要的定义、公设、公理出发，以演绎推理的方法，把已有的古希腊几何知识组合成了一个严密的数学体系。《几何原本》所运用的证明方法

6、，一直到17世纪末，都被人们奉为科学证明的典范。利玛窦来华时，将这样一部科学名著携带到了中国，并由他口述，徐光启笔译，将该书的前六卷介绍给了中国的知识界。。就计量史而言，《几何原本》对中国角度计量的建立起到了奠基的作用。它给出了角的一般定义，描述了角的分类及各种情况、角的表示方法，以及如何对角与角进行比较。这对于角度概念的建立是非常重要的。因为如果没有普适的角度概念，角度计量就无从谈起。6通过利玛窦的传播，我们接受了360°圆心角分度体系，从而有了表示角度大小的单位划分：有了比较就能进行测量，有

7、了统一的单位制度，这种测量就能发展成为计量。7第一节角度单位与国家检定系统角度是一种重要的物理量。角度计量是几何量计量的重要组成部分。平面角按平面所在的空间位置可分为：在水平面内的水平角(或称方位角)，在垂直面内的垂直角(或倾斜角)，空间角是水平角和垂直角的合成；按量程可分为：圆周分度角和小角度；按标称值可分：为定角和任意角；按组成单元可分为：线角度和面角度；按形成方式可分为：固定角和动态角，固定角是指加工或装配成的零组件角度，仪器转动后恢复至静态时的角位置等，动态角是指物体或系统在运动过程中的

8、角度，如卫星轨道对地球赤道面的夹角，精密设备主轴转动时的轴线角漂移，测角设备在一定角速度和角加速度运动时，输出的实时角度信号等。对一些特定角，往往赋予专门名称，如基面、轴线或准线相互间夹角为0°或180°时称为平行度，90°或270°时称为垂直度；角度量在应用时还往往引入特定的参考基准，所指的角度是对参考基准的夹角，如：水平度是以大地水平面或铅垂线为参考的倾斜角；天文方位角是以天文北为参考的水平角；经、纬度是以通过格林尼治天文台的子午线和赤道面为参考的水平角和垂直角。8一、角度计量单位1.弧度制