文档介绍：第二章精仪设计的精度理论
精度:是误差的反义词,精度的高的低是用误差的大小来衡量的。
误差大,精度低,反之,误差小,精度高。
精度的重要性:无论是精仪还是精密机械设备,其自身的精度都
是一项重要指标,以其精度的高低是衡量仪器设计质量的关键。
一、精度分析的目的:
仪器误差的客观存在性决定仪器的精度无论多高,总存在误差。找出产生误差的根源和规律,分析误差对仪器设备的精度的影响,以便合理的选择方案、设计结构,确定参数和设置必要的精度调整和补偿环节,从而在保证经济性的基础上达到理想的精度。可见精度分析是仪器设计中重要一环,通常贯穿于仪器设计制造和使用的全过程。
二、精度分析
精度分析:既指仪器各个零部件误差的合成,也指仪器设计中公差的分配和主要条件的制定,甚至包括考虑为进一步减小仪器误差而需要采取的技术措施。如误差的调整方法,补偿件的设计。
从设计角度看,仪器设计也包括精度的设计,即需要合理地确定仪器各个部件乃至零件的精度要求,因此精度分析的各项工作内容是相互联系的。
随着精密计量测试技术的发展,近代的精密仪器大多由光学、机械、电子学和计算机相结合来进行测量或控制的。所以精度分析的内容自然包括:仪器的机械系统,光学系统,电子线路和计算机的精度分析。其中机械系统的精度理论较为成熟,而光学,电子系统稍差,对于某些光学系统和电子部件,有时需要实验来确定其精度。
三、仪器精度理论的基本内容:
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、转化和相互作用的规律;
、从而为仪器结构设计和特件参数的确定提供可靠的依据。
第一节仪器精度理论中的若干基本概念
误差精度仪器精度指标: <自学>
仪器误差主要来源:

、读数误差或量化误差
、安装误差
(如温度,力变形引起的误差),以及使用中零部件磨损所引起的误差。
仪器的测量误差:在仪器的测量过程中,由于环境条件等因素影响,可能会引入较大的其他误差分量,这样得出仪器的测量误差。
针对某一种仪器而言,其测量误差与仪器误差一致。
在仪器测量过程中,综合具体环境条件等因素的影响,这样得出的就为仪器的测量误差,其值一般大于仪器误差。
第二节仪器误差的来源与性质
仪器误差:仪器本身所固有的误差。在仪器制成后,在规定的使用条件下仪器误差就基本固定了。
仪器测量误差: 既包括仪器误差,由包括仪器使用和运行时,因为一些使用的环境条件、测量方法以及测量人员主观因素的等各项原因造成的综合误差,它以测量结果与被测量值的偏差值来表示。
求仪器精度----各项误差来源分析-----找出主要因素-----控制减小其影响
仪器误差产生的原因:
在仪器的设计、制造和使用的各个阶段可能产生误差,分别称为原理误差制造误差和运行误差。从数学特性亡看。原理误差多为系统误差、而制造误差和运行误差多为随机误差。
一、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造成的。原理误差只与仪器的设计有关,与制造和使用无关,下面详细讲述原理误差产生的原因(主要4点)
,并采用线性的技术处理非线性特性,引起原理误差。
举例:以激光扫描测径仪为例,说明其原理误差的来源仪器清除的途径。这种仪器精度高,重复性好,测量速度快,在拔丝、轧钢过程、尺寸在线检测中有广泛应用。
仪器的工作原理:氦氖激光器l射出的激光经反射镜3、透镜4(用来减小光束的发散)、反射镜2和用同步电动机带动的多面棱镜5,—电信号的转换。由于多面棱镜以角速度ω旋转使棱镜转过θ角,则反射光转过2θ角,实现对工件的扫描。在激光光束被工件遮挡的时间内,计数器所计的脉冲数与被测工件的直径有一定的对应关系。为了保证扫描信号与计算电路中计数脉冲同步,用同一晶体振荡器控制。
原理误差的产生:
通常近似认为在与光轴垂直方向上的激光光束的扫描速度是均匀的。即
式中:n和ω分别为多面棱镜的转速和角速度
f为透镜6的焦距
系数2:考虑了多面棱镜的反射光束角速度是棱镜角速度的2倍
实际上激光光束的扫描速度在光轴垂直方向上是变化的。:
在该位置上,激光光束在与光轴垂直方向上的扫描速度为:
可见实际激光扫描速度随着光束离光轴的距离不同而变化,且离光轴垂直距离越大,扫描速度越高,这就使得该仪器的测量值总小于被测直径的实际值,从而引起原理误差。
2. 数据处理方式上的近