测控仪器设计 北京 机械出版社 ppt 第2节.ppt

第二章 仪器精度理论 意义：精度分析和精度设计是仪器设计的重要内涵 第二章 仪器精度理论 第一节 仪器精度理论中的若干基本概念 第二节 仪器误差的来源与性质 第三节 仪器误差的分析 第四节 仪器误差的综合 第五节 仪器误差的分析合成举例 第六节 仪器精度设计 第一节 仪器精度理论中的若干基本概念 （二）误差的分类 （三）误差的表示方法 2. 动态偏移误差和动态重复性误差 第二节 仪器误差的来源与性质 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。具体情况有： 而测量过程是依据标尺光栅刻线像的位移量 y 以线性的光学放大比来估计测量结果 s0 于是，由实际仪器非线性特性与理论上的线性特性之间的矛盾将引起原理误差，为 仪器示值范围为 ，则 时， 当 ， 时，最大原理误差为 在仪器结构中已经设计了综合调整环节以补偿仪器总误差，其补偿原理是通过调整反射镜摆动臂长 a 来实的。设将杠杆短臂长调整为 a1 ，则原理误差 图2—28 调整原理误差的方法 调整反射镜摆动臂长使原理误差在 及最大显示 处都为“零”，即 ，而在 处原理误差为最大，即由 得 ，解之 ，代入上式有 将最大指示 ， ， 代入上式，得光学计最大原理误差为 理论上，调整反射镜摆动臂长可以消除原理（系统）误差中的累积部分，原理误差作为综合调整后的残余系统误差，以未定系统误差来处理。 3.物镜畸变所引起的局部 误差物镜的畸变是指物镜在其近轴区与远轴区的横向放大率不一致，由此造成的象差即称为物镜的畸变，一般光学计物镜的相对畸变约为 ，即 ，换算到测量端，得 由于此项误差是与被测量 s 成正比，属于累积误差，在综合调整的过程中已经将其消除，即 。 4.反射镜摆动臂长调整不准所引起的局部误差 综合调整的过程就是用两块量块，通过调整反射镜摆动臂长 a 反复校验仪器 或 两点示值来实现。两块量块尺寸小于 、相差 。量块的检定误差对仪器精度的影响考虑为两次，即首先用 （或 ）的量块调零，然后再用 （或 ）的量块校验仪器的位置的示值误差，再考虑由于显示系统示值变动性 对读数精度的影响为两次。故局部误差为量块检定误差与读数误差合成，即 (二)组成仪器误差主要的随机误差 1.由于测杆配合间隙引起的局部误差 若测杆的配合间隙的最大值为 ，故测杆的倾侧角的变动范围为 测杆的倾侧一方面会使测杆的垂直长度变化，但因其为二阶微量可忽略不计。另一方面测杆倾侧 角后会使反射镜摆动臂长度a发生变化 ，见图 。由仪器原理 当发生误差 ，由其所引起的局部误差为 s Δs a Δa l1 l ，将最大示值 ， 代入，得局部误差为 图2—29 测杆配合间隙引起的误差 测杆的倾侧一方面会使测杆的垂直长度变化，但因其为二阶微量可忽略不计。另一方面测杆倾侧 角后会使反射镜摆动臂长度a发生变化 ，见图 。由仪器原理 当发生误差 ，由其所引起的局部误差为 2.示值变动引起的局部误差 数字式仪器示值变动通常为 个显示分辨率，来源于电子细分和各类干扰的影响，考虑到显示分辨率为 、确定一个量值需要两次读数，故示值变动引起的局部误差 3.测量力变动引