测控仪器设计复习题.docx

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1、第二章 误差特性：客观存在性、不确定性、未知性。 分类：按误差的数学特征 ：随机误差、系统误差、粗大误差； 按被测参数的时间特性 ：静态参数误差、动态参数误差；  按误差间的关系 ：独立误差：相关系数为“零”、非独立误差：相关系数非“零”。 来源：设计、生产、使用，生产中误差有原理误差、制造误差、运行误差。 原理误差：近似数据处理方法、机械结构、测量与控制电路 （1）采用近似的理论和原理进行设计是为了简化设计、简化制造工艺、简化算法和降低成本 。  （2）原理误差属于系统误差，使仪器的准确度下降，应该

2、设法减小或消除。 （3）减小的方法： • 采用更为精确的、符合实际的理论和公式进行设计和参数计算 。 • 研究原理误差的规律，采取技术措施避免原理误差。 • 采用误差补偿措施 。  制造误差：产生于制造、支配以及调整中的不完善所引起的误差。 主要由仪器的零件、元件、部件和其他各个环节在尺寸、形状、相互位置以及其他参量等方面的制造及装调的不完善所引起的误差。 运行误差：仪器在使用过程中所产生的误差。如力变形误差、磨损和间隙造成的误差，温度变形引起的误差，材料的内摩擦所引起的弹性滞后和弹性后效，以及振动和

3、干扰等 。 仪器误差分析   目的：正确地选择仪器设计方案； 合理地确定结构和技术参数； 为设置误差补偿环节提供依据。 任务：寻找影响仪器精度的误差根源及其规律； 计算误差及其对仪器总精度的影响程度； 过程： 寻找仪器源误差 ： 分析计算局部误差  是各个源误差对仪器精度的影响，这种影响可以用误差影响系数与该源误差的乘积来表示；精度综合          根据各个源误差对仪器精度影响估计仪器的总误差，并判断仪器总误差是否满足精度设计所要求的数值。如果满足，则表明精度设计成功；否则，对精度分配方案进行适

4、当调整或改变设计方案或结构后，重新进行精度综合。  误差独立作用原理： 除仪器输入以外，另有影响仪器输出的因素 ，假设某一因素的变动（源误差）使仪器产生一个附加输出，称为局部误差。      影响系数是仪器结构和特征参数的函数；一个源误差只产生一个局部误差，而与其它源误差无关；仪器总误差是局部误差的综合。  分析方法：微分法、几何法、作用线与瞬时臂法、数学逼近法、控制系统的误差分析法。其它方法：逐步投影法、矢量代数法、球面三角法 几何法的优点是简单、直观，适合于求解机构中未能列入作用方程的源误差所引起

5、的局部误差，但在应用于分析复杂机构运行误差时较为困难       基于机构传递位移的机理来研究源误差在机构传递位移的过程中如何传递到输出。因此，作用线与瞬时臂法首先要研究的是机构传递位移的规律。第三章测控仪器总体设计，是指在进行仪器具体设计以前，从仪器自身的功能、技术指标、检测与控制系统框架及仪器应用的环境和条件等总体角度出发，对仪器设计中的全局问题进行全面的设想和规划。 要考虑的主要问题有： 1.设计任务分析 2.创新性构思  3.测控仪器若干设计原则的考虑 4.测控仪器若干设计原理的斟酌 5.测控

6、仪器工作原理的选择和系统设计 6.测控系统主要结构参数与技术指标的确定 7.仪器总体的造型规划       仪器总体设计的最终评估，是以其所能达到的经济指标与技术指标来衡量，精度与可靠性指标是测控仪器设计的核心问题。  设计任务分析  了解被测控参数的特点    1）了解精度、数值范围（一维、二维、量值范围）、量值性质（单值、多值）、测量状态（动态、静态）等要求； 2） 按国家标准严格的定义确定仪器工作原理 了解测控参数载体的特点      机械与光学载体居多。要考虑载体的大小、形状、材料、重量、状态

7、等  了解仪器的功能要求  是静态还是动态、开环还是闭环、一维还是多维、单一参数还是复合参数、检测效率、测量范围、承载能力、操作方式、     显示方式、自动诊断、自动保护等。  了解仪器的使用条件  室内还是室外、在线还是脱机、间断还是连续、环境状况。  了解国内外同类产品的原理和技术水平  了解国内加工工艺水平及关键元器件的销售情况 六项设计原则：阿贝(Abbe)原则及其扩展   变形最小原则及减小变形影响的措施    测量链最短原则 坐标系统一原则          精度匹配原则        

8、       经济原则 阿贝原则   定义：为使量仪能给出正确的测量结果,必须将仪器的读数刻线尺安放在被测尺寸线的延长线上。或者说，被测零件的尺寸线和仪器的基准线（刻线尺）应顺序排成一条直线。  但在实际的设计工作中，有些情况不能保证阿贝原则的实施，其原因有二： 1）遵守阿贝原则一般造成仪器外廓尺寸过大，特别是对线值测量范围大的仪器，情况更为严重。 2）多自由度测量仪器，如图3-3所示的三坐标测量机，或其它有线值测量系统的仪器。很难作到使各个坐标方向或一