《测控仪器设计》2014上课(第三章).ppt

总体设计要考虑： 设计任务分析与创新点的构思 第一节 设计任务分析与创新点的构思 第二节 测控仪器设计原则 一、阿贝（Abbe）原则及其扩展 S-标准读数线纹尺W-被测线纹尺基本方式1 基本方式2 绕x轴转动：不产生误差 绕y轴转动： 绕z轴转动： 基本方式3 遵守了阿贝原则， 是否完全消除误差？ 阿贝原则被公认的仪器设计最基本原则之一 实际设计中，很难保证所有测量能遵守阿贝原则 （一）爱彭斯坦（Eppensitein）光学补偿方法 （二）激光两座标测量仪中监测导轨转角与平移的光电补偿方法 （四）布莱恩原则 位移测量系统工作点的路程应和被测位移作用点的路程位于同一条直线上； （五）遵守阿贝原则的传动部件设计 P66 图3-14 （一）减小力变形影响的技术措施 结构设计法和补偿法 工作时： 第一步：对零 第二步：放上工件，开始测量，底座增加了重量，头 架移动，底座产生变形。 思路：如果使参考路与测量路产生同样的变形量，互相抵消。 为了消除上述误差的影响,此台仪器在总体布局时,采取 了以下措施: ① 固定角隅棱镜9与尾座5固结在一起； ② 固定角隅棱镜的锥顶安放在尾杆10的轴线离底座导轨面等高的同一平面内； ③ 可动角隅棱镜12的锥顶位于测量主轴11的轴心线上(以便符合阿贝原则)； ④ 尽可能减小固定角隅棱镜9和尾杆10在水平面内的距离d。 1）尾座因变形变化在垂直平面内有倾角△θ，光程差的变化量： 2、光电光波比长仪消除力变形的结构布局 这种结构设计优点： 能自动定位 无附加内应力 无附加内应力的自动定位设计 应用广泛 （二）减少热变形影响的技术措施 A、采用恒温环境条件，减少△t 2、扩散硅压力传感器零点温漂的补偿 桥路平衡条件 串联 三、测量链最短原则 四、坐标系基准统一原则 对于部件装配而言： 对于部件装配而言： 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，分别提出不同的精度要求和恰当的精度分配。” 六、经济原则 一切工作都要遵守的一条基本而重要的原则 工艺性 合理的精度要求 合理选材 合理的调整环节 提高仪器寿命 尽量使用标准件和标准化模块 第三节 测控仪器设计原理 仪器设计质量取决于有效地合理运用设计原理 刻线误差是一个由多次谐波合成的周期误差 如还用两个读数头，其角度读数误差为 若采用n个读数头时，第m次谐波的角度读数值误差为 若采用n个读数头时，第m次谐波的角度读数值误差为 二、比较测量原理 （一）位移量同步比较测量原理 现代位移量同步比较原理定义： “对符合参数进行测量的近代方法是先分别利用激光装置或光栅装置等测出它们各自的位移量，然后再根据它们之间存在的特定关系由计算机系统直接进行运算比较而实现测量” （二）差动比较测量原理 1、电学量差动比较测量 差动电路 （二）差动比较测量原理 1、电学量差动比较测量 差动电路 电感传感器 （二）差动比较测量原理 1、电学量差动比较测量 差动电路 电感传感器 2、光学量差动比较测量 （三）零位比较测量原理 三、补偿原理 此原理为设计中内容广泛而意义重大的设计原理 综合补偿举例 1）杠杆齿轮式机械测微仪 测头采用正弦机构 综合补偿举例 第四节 测控仪器工作原理的选择和系统设计 书上P95 表3-1 常用传感器的类型 2.1长度及线位移检测 电感位移传感器 2.1长度及线位移检测 激光干涉位移传感器 2.2 角度及角位移检测 1、绝对码光电编码器 2.2 角度及角位移检测 圆光栅传感器 第5节 测控仪器的主要结构参数与技术指标的确定 1、从精度出发确定仪器的参数 第6节 测控仪器的造型设计 一、外形设计 课程论文 论文题目：自拟 选择一类（或某型号）精密仪器作为自己研究内 容，查阅国内外资料，调研该类仪器的国内外最 新进展，完成综述性论文。 具体要求：分析并讲清楚仪器工作原理，仪器的主要技术指标（精度指标），仪器的应用范围，仪器设计时应用了哪些原理和原则？如果你设计这台仪器，你将如何设计？ 字数不少于1000字，5月6日 前提交。 铁心 线圈 衔铁 测杆 被测工件 差动式电感传感器测量原理 光源 双通道差动法透过率测量原理 Sd I 标准通道 II 测量通道 Md - + ? K 差分放大器 指示表 举例：测量偏振面转角的零位测量原理 光源 起偏器 被测件 检偏器 读数装置 光电检测器 放大器 指示表 应用该原理时应注意： 3、补偿要求 1、补偿环节 2、补偿方法 4、综合补偿（最佳调整原理） s φ a R r O s 平行光管读数系统 α f’ Z O Z △Z 1、传感器的选择与设计 2、标准量及其细分方法 3、数据处理与显示装置 （1）按其转换功