第七章 角度测量.pdf

第七章 角度测量 王 鹏 wang_peng@tju.edu.cn 天津大学精密仪器与光电子工程学院 《史记》 ： “禹，左准绳，右规矩” 铜矩尺 “武粱祠”石刻浮雕 “康熙御制” 镀金角度规 第一节 概述 角度的单位及量值传递 角度的自然基准和圆周封闭原则 角度的实物基准 角度的单位 国际单位制 弧度（rad），弧的长度与半径之比 毫弧度（mrad），1rad=1000mrad 非国际单位制 角度制：秒(″)分(′)度(°) 换算关系 1°= 60´, 1´= 60 1rad = 180/π°≈ 57.296° 角度的量值传递 为保证角度测量的精度，角度量值也有量值传 递的过程，即逐级用高精度角度基准检定低精 度角度基准。 基准多 多面楞体 标准测角仪和高 面楞体 工作基准 精度角度量块 被测 角度测 低精度角 工件 量器具 度量块 角度的自然基准和圆周封闭原则 角度的 自然基准是360° 圆周角，这是一个没有 误差的基准。 圆周封闭原则圆周被分为若干等分，每等分实 际上都不会是理想的等分值而存在误差，但所 有的误差之和等于零。 由于圆周分度器件具有圆周封闭特性，所以圆 分度误差的检定可达很高的精度。 角度的实物基准 角度块 角度块分I型（1 个工作角）和II型 （4个工作角）。 为便于使用，常 由各种不同工作 角的角度块组合 成套。 0级（ ±3 ）； 1级（ ±10 ）； 2 级（ ±30）； 角度的实物基准 高精度度盘 在圆盘的某一圆周上刻有一系列的等分刻线以实现 圆周等分的器件称为度盘。 很多测角仪器和度盘检测仪器均以度盘作为标准件 度盘的角间隔为5′、10′等，然而通过细分可达很 高的分辨力 角度及圆分度误差的静态测量 角度的实物基准 多面棱体 高精度的角度标准器，它主要用于对安装后的分度 器件进行精度检定 经过检定其分度精度可达±0.5″～±1 ″ 多面棱体常和自准直仪等读数系统配合使用 角度的实物基准 圆光栅 原理与直线光栅类似 刻线误差因平均效应 对测量结果影响很小 光栅盘的分度精度可 达 ±0.2″或更高。光 栅盘的分辨力多为 0.1″、0.2″ 。 标尺光栅 指示光栅 角度的实物基准 圆感应同步器 a）转子，b）定子 工作时许多节距同时起作用，所以有平均效应，可 获得较高的分度精度 精度低于圆光栅 抗干扰能力强，适于加工现场使用 角度的实物基准 角编码器 将角度位置直接通过数字量输出的装置 角编码器使用方便可靠 很难实现小角度测量 设码盘上有n 条码道，能够分辨的最小角度为  360 / 2n