測(cè)控儀器設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)題

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1、第二章?誤差特性：客觀存在性、不確定性、未知性。?分類(lèi)：按誤差的數(shù)學(xué)特征?：隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差、粗大誤差；?按被測(cè)參數(shù)的時(shí)間特性?：靜態(tài)參數(shù)誤差、動(dòng)態(tài)參數(shù)誤差；??按誤差間的關(guān)系?：獨(dú)立誤差：相關(guān)系數(shù)為“零”、非獨(dú)立誤差：相關(guān)系數(shù)非“零”。?來(lái)源：設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用，生產(chǎn)中誤差有原理誤差、制造誤差、運(yùn)行誤差。?原理誤差：近似數(shù)據(jù)處理方法、機(jī)械結(jié)構(gòu)、測(cè)量與控制電路?（1）采用近似的理論和原理進(jìn)行設(shè)計(jì)是為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、簡(jiǎn)化制造工藝、簡(jiǎn)化算法和降低成本?。??（2）原理誤差屬于系統(tǒng)誤差，使儀器的準(zhǔn)確度下降，應(yīng)

2、該設(shè)法減小或消除。?（3）減小的方法：???采用更為精確的、符合實(shí)際的理論和公式進(jìn)行設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算?。???研究原理誤差的規(guī)律，采取技術(shù)措施避免原理誤差。???采用誤差補(bǔ)償措施?。??制造誤差：產(chǎn)生于制造、支配以及調(diào)整中的不完善所引起的誤差。?主要由儀器的零件、元件、部件和其他各個(gè)環(huán)節(jié)在尺寸、形狀、相互位置以及其他參量等方面的制造及裝調(diào)的不完善所引起的誤差。?運(yùn)行誤差：儀器在使用過(guò)程中所產(chǎn)生的誤差。如力變形誤差、磨損和間隙造成的誤差，溫度變形引起的誤差，材料的內(nèi)摩擦所引起的彈性滯后和彈性后效，以及振

3、動(dòng)和干擾等?。?儀器誤差分析???目的：正確地選擇儀器設(shè)計(jì)方案；?合理地確定結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)；?為設(shè)置誤差補(bǔ)償環(huán)節(jié)提供依據(jù)。?任務(wù)：尋找影響儀器精度的誤差根源及其規(guī)律；?計(jì)算誤差及其對(duì)儀器總精度的影響程度；?過(guò)程：?尋找儀器源誤差?：?分析計(jì)算局部誤差??是各個(gè)源誤差對(duì)儀器精度的影響，這種影響可以用誤差影響系數(shù)與該源誤差的乘積來(lái)表示；精度綜合??????????根據(jù)各個(gè)源誤差對(duì)儀器精度影響估計(jì)儀器的總誤差，并判斷儀器總誤差是否滿(mǎn)足精度設(shè)計(jì)所要求的數(shù)值。如果滿(mǎn)足，則表明精度設(shè)計(jì)成功；否則，對(duì)精度分配方案

4、進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整或改變?cè)O(shè)計(jì)方案或結(jié)構(gòu)后，重新進(jìn)行精度綜合。??誤差獨(dú)立作用原理：?除儀器輸入以外，另有影響儀器輸出的因素?，假設(shè)某一因素的變動(dòng)（源誤差）使儀器產(chǎn)生一個(gè)附加輸出，稱(chēng)為局部誤差。??????影響系數(shù)是儀器結(jié)構(gòu)和特征參數(shù)的函數(shù)；一個(gè)源誤差只產(chǎn)生一個(gè)局部誤差，而與其它源誤差無(wú)關(guān)；儀器總誤差是局部誤差的綜合。??分析方法：微分法、幾何法、作用線(xiàn)與瞬時(shí)臂法、數(shù)學(xué)逼近法、控制系統(tǒng)的誤差分析法。其它方法：逐步投影法、矢量代數(shù)法、球面三角法?幾何法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、直觀，適合于求解機(jī)構(gòu)中未能列入作用方程的源誤

5、差所引起的局部誤差，但在應(yīng)用于分析復(fù)雜機(jī)構(gòu)運(yùn)行誤差時(shí)較為困難???????基于機(jī)構(gòu)傳遞位移的機(jī)理來(lái)研究源誤差在機(jī)構(gòu)傳遞位移的過(guò)程中如何傳遞到輸出。因此，作用線(xiàn)與瞬時(shí)臂法首先要研究的是機(jī)構(gòu)傳遞位移的規(guī)律。第三章測(cè)控儀器總體設(shè)計(jì)，是指在進(jìn)行儀器具體設(shè)計(jì)以前，從儀器自身的功能、技術(shù)指標(biāo)、檢測(cè)與控制系統(tǒng)框架及儀器應(yīng)用的環(huán)境和條件等總體角度出發(fā)，對(duì)儀器設(shè)計(jì)中的全局問(wèn)題進(jìn)行全面的設(shè)想和規(guī)劃。?要考慮的主要問(wèn)題有：?1.設(shè)計(jì)任務(wù)分析?2.創(chuàng)新性構(gòu)思??3.測(cè)控儀器若干設(shè)計(jì)原則的考慮?4.測(cè)控儀器若干設(shè)計(jì)原理的斟酌

6、?5.測(cè)控儀器工作原理的選擇和系統(tǒng)設(shè)計(jì)?6.測(cè)控系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)的確定?7.儀器總體的造型規(guī)劃???????儀器總體設(shè)計(jì)的最終評(píng)估，是以其所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與技術(shù)指標(biāo)來(lái)衡量，精度與可靠性指標(biāo)是測(cè)控儀器設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題。??設(shè)計(jì)任務(wù)分析??了解被測(cè)控參數(shù)的特點(diǎn)????1）了解精度、數(shù)值范圍（一維、二維、量值范圍）、量值性質(zhì)（單值、多值）、測(cè)量狀態(tài)（動(dòng)態(tài)、靜態(tài)）等要求；?2）?按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格的定義確定儀器工作原理?了解測(cè)控參數(shù)載體的特點(diǎn)??????機(jī)械與光學(xué)載體居多。要考慮載體的大小、形狀、材料

7、、重量、狀態(tài)等??了解儀器的功能要求??是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)、開(kāi)環(huán)還是閉環(huán)、一維還是多維、單一參數(shù)還是復(fù)合參數(shù)、檢測(cè)效率、測(cè)量范圍、承載能力、操作方式、?????顯示方式、自動(dòng)診斷、自動(dòng)保護(hù)等。??了解儀器的使用條件??室內(nèi)還是室外、在線(xiàn)還是脫機(jī)、間斷還是連續(xù)、環(huán)境狀況。??了解國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品的原理和技術(shù)水平??了解國(guó)內(nèi)加工工藝水平及關(guān)鍵元器件的銷(xiāo)售情況?六項(xiàng)設(shè)計(jì)原則：阿貝(Abbe)原則及其擴(kuò)展???變形最小原則及減小變形影響的措施????測(cè)量鏈最短原則?坐標(biāo)系統(tǒng)一原則??????????精度匹配原則?

8、??????????????經(jīng)濟(jì)原則?阿貝原則???定義：為使量?jī)x能給出正確的測(cè)量結(jié)果,必須將儀器的讀數(shù)刻線(xiàn)尺安放在被測(cè)尺寸線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)上?；蛘哒f(shuō)，被測(cè)零件的尺寸線(xiàn)和儀器的基準(zhǔn)線(xiàn)（刻線(xiàn)尺）應(yīng)順序排成一條直線(xiàn)。??但在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，有些情況不能保證阿貝原則的實(shí)施，其原因有二：?1）遵守阿貝原則一般造成儀器外廓尺寸過(guò)大，特別是對(duì)線(xiàn)值測(cè)量范圍大的儀器，情況更為嚴(yán)重。?2）多自由度測(cè)量?jī)x器，如圖3-3所示的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，或其它有線(xiàn)值測(cè)量系統(tǒng)的儀器。很難作到使各個(gè)坐標(biāo)方向或一