第六章仪器的精度与设计讲述.ppt

* 第六章 仪器精度分析与设计 §6.5 仪器精度设计 则所分配的每个单项误差为 随机误差与未定系统误差之和 误差传递系数 随机误差的数目 未定系统误差的数目 * 第六章 仪器精度分析与设计 §6.5 仪器精度设计 2）按加权作用原则分配 加权作用原则认为在仪器的误差分配过程中，应考虑仪器不同环节误差控制的难易程度。 显然，赋予各个环节综合权的具体数值时，需要一定的实际经验。 由一综合权 来表征某一环节误差控制的难易程度，权愈大表明此误差控制愈难，应允许该环节有较大的误差。按加权作用原则分配各环节误差的公式为 * 第六章 仪器精度分析与设计 §6.5 仪器精度设计 3.误差调整 按等作用原则分配仪器误差并没有考虑仪器各个组成环节的结构与制造工艺的实际情况，更没有考虑技术经济指标的要求，从而造成有的环节误差的允许值偏松，有的偏紧，很不经济。 经济公差：指在通用设备上，采用最经济的加工方法所能达到的加工精度。 1)通常依据制造行业实际工艺水平和技术水平制定出评定标准 * 第六章 仪器精度分析与设计 §6.5 仪器精度设计 生产公差：指在通用设备上，采用特殊工艺装备，不考虑效率因素进行加工所能达到的加工精度。 技术公差：指在特殊设备上，在良好的实验室条件下，进行加工和检测时所能达到的加工精度。 当大多数环节误差在经济公差内，少数在生产公差内，极个别在技术公差内，而且系统误差值小于随机误差，补偿措施少而经济效益显著时，即认为公差调整成功。 2)分配目标 * 第六章 仪器精度分析与设计 §6.5 仪器精度设计 3)误差调整过程 确定调整对象： 一般是①先调整系统误差项目；②再调整误差影响系数较大的误差项目；③再调整较容易调整的误差项目。 把低于经济公差的误差项目都提高到经济公差极限上。将其对仪器精度的影响，从允许的仪器总误差中扣除，得到新的允许误差值。 将新的允许误差值按等作用原理再分配到其余环节中，得出其余环节新的允许误差值； * 第六章 仪器精度分析与设计 §6.5 仪器精度设计 经过反复多次的调整，使得多数环节的误差都在经济公差极限范围之内； 少数对仪器精度影响大的环节的误差允许值提升到生产公差内； 对于个别超出技术公差的误差环节，实行误差补偿，使其误差的允许值扩大到经济公差水平。 至此，误差分配完成。 * 本章结束 课程结束 谢谢！ 检测能力评价 ?0.7 1?1.3 1.3?1.7 低 不足 一般 足够 0.7?1 Mcp ?1 1?1.5 1.5?2 2?3 3?5 Mcp E D C B A 级档 参数检测 与 监控 参数测量 相当于源误差折算成瞬时臂。 相当于源误差折算成瞬时臂。 入射线与反射线夹角为2φ 入射线与反射线夹角为2φ 入射线与反射线夹角为2φ 泰勒级数展开 显示分辨率0.1μm;显示变动性±0.1μm * * * 第六章 仪器精度分析与设计 §6.4 仪器误差分析合成实例 2、光学计精度分析 1)仪器中的主要未定系统误差 ①光栅刻划累积误差e1 ②原理误差e2 ③物镜畸变引起的局部误差e3 ④反射镜摆动臂长调整不准引起的局部误差e4 2）仪器主要的随机误差 ①由于测杆配合间隙引起的局部误差△s1 ②示值变动引起的局部误差△s2 ③测量力变动引起的局部误差△s3 3）未定系统误差与随机误差综合 * 第六章 仪器精度分析与设计 §6.4 仪器误差分析合成实例 一般光栅刻划累积误差范围为 ,折算到测量端上的误差应再除以放大倍数（k=31.25），即 光栅刻划累积误差所引起的局部误差e1 仪器中的主要未定系统误差 * 第六章 仪器精度分析与设计 §6.4 仪器误差分析合成实例 在测杆位移s的作用下，平面反射镜偏转角 与标尺光栅刻线像的位移y的关系为 原理误差e2 将 代入上式，整理得 近似取 ，有 解该方程得 o 测杆 a 平面反射镜 标尺光栅 f 准直物镜 y s * 第六章 仪器精度分析与设计 §6.4 仪器误差分析合成实例 可见，标尺光栅刻线像的位移 y 与测杆位移 s 之间的关系是非线性的。 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 o 测杆 a 平面反射镜 标尺光栅 f 准直物镜 y s 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 ， ，当 时，最大原理误差为(将上述数值代入公式得) * 第六章 仪器精度分析与设计 §6.4 仪器误差分析合成实例 o 测