测控仪器设计总结.doc

测控仪器的概念 测控仪器则是利用测量和控制的理论，采用机、电、光各种计量测试原理及控制系统与计算机相结合的一种范围广泛的测量仪器。 按功能将仪器分成以下几个组成部分：1 基准部件 2 传感器与感受转换部件 3 放大部件 4 瞄准部件 5 信息处理与运算装置 6 显示部件 7 驱动控制器部件 8 机械结构部件 测控仪器的设计要求(1)精度要求(2)检测效率要求 3)可靠性要求 (4)经济性要求 (5)使用条件要求 (6)造型要求 微分法 几何法 能画出机构某一瞬时作用原理图，按比例放大地画出源误差与局部误差之间的关系，依据其中的几何关系写出局部误差表达式。优点是简单、直观，适合于求解机构中未能列入作用方程的源误差所引起的局部误差，但在应用于分析复杂机构运行误差时较为困难。作用线与瞬时臂法 基于机构传递位移的机理来研究源误差在机构传递位移的过程中如何传递到输出。 数学逼近法 原理误差 仪器设计中采用了近似的理论、近似的数学模型、近似的机构和近似的测量控制电路所引起的误差。它只与仪器的设计有关，而与制造和使用无关。原始误差 由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统会有各种各样的误差产生，这些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同的方式(或扩大、或缩小)反映为工件的加工误差。 3.2. 归纳测控仪器的设计流程 测控仪器总体设计，是指在进行仪器具体设计以前，从仪器自身的功能、技术指标、检测与控制系统框架及仪器应用的环境和条件等总体角度出发，对仪器设计中的全局问题进行全面的设想和规划。要考虑的主要问题有：1.设计任务分析2.创新性构思 （所能达到的新功能，所实现的新方法，所反映出的新技术，新理论等）3.测控仪器若干设计原则的考虑4.测控仪器若干设计原理的斟酌5.测控仪器工作原理的选择和系统设计6.测控系统主要结构参数与技术指标的确定7.仪器总体的造型规划 测量仪器设计的六项基本原则是什么？ 一、阿贝原则及其扩展 阿贝原则定义：为使量仪能给出正确的测量结果,必须将仪器的读数刻线尺安放在被测尺寸线的延长线上。或者说，被测零件的尺寸线和仪器的基准线（刻线尺）应顺序排成一条直线。 二、变形最小原则及减小变形影响的措施 变形最小原则定义：应尽量避免在仪器工作过程中，因受力变化或因受温度变化而引起的仪器结构变形或仪器状态和参数的变化。 三、测量链最短原则 测量链定义：仪器中直接感受标准量和被测量的有关元件，如被测件、标准件、等均属于测量链。根据各环节对仪器精度影响程度的不同，可将仪器中的结构环节区分为测量链、放大指示链和辅助链三类。测量链的误差对仪器精度的影响最大，一般都是1:1影响测量结果。因此，对测量链各环节的精度要求应最高。四、坐标系统一原则,在设计零件时，应该使零件的设计基面、工艺基面和测量基面一致起来，符合这个原则，才能使工艺上或测量上能够较经济地获得规定的精度要求而避免附加的误差。五、精度匹配原则, 在对仪器进行精度分析的基础上，根据仪器中各部分各环节对仪器精度影响程度的不同，分别对各部分各环节提出不同的精度要求和恰当的精度分配，这就是精度匹配原则。六、经济原则1）工艺性。2）合理的精度要求。3）合理选材。4）合理的调整环节。5）提高仪器寿命。 测量仪器设计的基本原理 一、平均读数原理。二、比较测量原理 差动比较测量原理 一）位移量同步比较测量原理 位移量同步比较原理主要应用于复合参数的测量：渐开线齿形误差，齿轮切向综合误差，螺旋线误差，凸轮型面误差的测量 ▼特点：这类复合参数一般都是由线位移和角位移，或角位移和角位移以一定关系作相互运动而成。二）差动比较测量原理 电学量差动比较测量可以大大减小共模信号的影响，从而可以提高测量精度和灵敏度，并可以改善仪器的线性度。光学量差动比较测量 三）零位比较测量原理 补偿原理是仪器设计中一条内容广泛而意义重大的设计原理 能提高仪器精度和改善仪器性能 。核心包括：1．补偿环节的选择2．补偿方法的确定3．补偿要求的分析4．综合补偿（最佳调整原理）的实施 综合补偿的优点是什么？综合补偿（最佳调整原理）的实施 优点：综合补偿方法具有简单、易行、补偿效果好的特点。涵义：该方法不必研究仪器产生的误差来自哪个或哪些环节，但通过对某个环节的调整后，便起到了综合补偿的效果。 阿贝误差产生的本质原因是什么？导轨间隙造成运动中的摆角由于标准刻线尺与被测件的直径不共线而带来测量误差 举例说明减小阿贝误差的方法1.爱彭斯坦光学补偿方法 2.激光两坐标测量仪中监测导轨转角与平移的光电补偿方法3．以动态准直仪为标准器的电学补偿方法4．标准器工作点与被测点共线的平直度测量系统5．遵守阿贝原则的传动部件设计 零位比较测量原理与利用仪器指示测量绝对值的方法相比，优点是什么