动态误差分离与修正方法报告

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1、动态测量误差分离与修正方法摘要：动态测量数据与静态测量数据一样，不可避免地存在误差，因此动态测量数据的处理结果也必然存在误差。为了可靠地给出动态测量数据处理结果的精度，必须对动态测量误差及其评定进行分析研究。本文主要论述动态测量误差分离与修正方法中若干关键技术，以及其发展现状和发展趋势，并且阐述一种动态测量误差的新理论和新技术的应用。关键字：动态测量误差分离与修正新技术一、动态测量误差分离与修正方法中若干关键技术1动态测量的概念与特性1.1概念测量装置在动态下使用的测量即为动态测量。动态是以测量装置输出变化信号为特征的。根据动态测量的定义，符合下

2、列条件之一的测量过程都是动态测量：①被测对象的量值在时域上是变化的；②被测对象的量值在时域上是恒定的，但在空间域上是连续或间断变化的，而测量系统处于动态状态下对被测量进行测量；③被测对象的量值在时域和空间域上都是恒定的，但与被测对象有关的测量信号是变化的。1.2特性1.2.1时空性任何运动的物体都具有时间性和空间性，空间位置的变化必然伴随着时间的推移或变更。从这种意义上说，动态测量所测得量或测量信号时随时间而变化的量看，动态测量数据也表现为测量时间的函数，即动态测量具有时变性，可用时间参数来描述。但对于不同的具体测量对象的测量系统，这种时变性应做

3、广义理解，在有些情况下，它可能用时间参量来描述比较方便，而对于大多数几何量动态测量系统，尤其在数据处理时用空间参量描述更方便，不仅量纲与被测量相同，且数据处理更简单，从这个意义上来说，动态测量具有空间性，所以我们说动态测量具有时空性。1.2.2随机性动态测量过程难免存在各种干扰，这些噪声表现为随测量时间的随机函数。此外，被测量自身有时也可能是一个随机函数，动态测量是对整个测量信号随机样本空间的被测量随机样本子空间若干个样本的实现，当测量系统对被测量进行采样时，得到的是若干个随机序列。因此，动态测量具有随机性。1.2.3相关性由于动态测量系统具有一

4、定的动态响应特性，其输出值不仅和该时刻的输入值有关，而且和被测量在该时刻以前的量值变化历程有关。如果被测量是一个瞬态过程，则测量结果也是一个瞬态过程，但是我们不能按时间轴上的对应点以逐点的测量值去估计逐点的被测量，必须从所获取测量值的整体数据推估被测量的量值。即动态测量过程过去的值不仅对现在有影响，而且对将来也有影响。1.2.4动态性动态测量系统在测量过程中始终处在动态状态，需用微分方程来描述其所输入的含有被测量信息的信号与所输出的动态测量结果之间的关系，或以该动态测量系统内部的状态变量形成的状态方程来描述，还常用与之等价的传递函数或时域上的脉冲

5、响应函数、或频域上的频率响应函数等反映出该测量系统的动态特性。1.3动态测量误差的定义在理想情况下，动态测量装置在t瞬时与被测对象相互作用，进入测量装置含有被测量信息的信号为x0(t)，经过测量系统的理想变换T0［·］后，所输出的测量数据信号为y0(t)，即y0(t)=T0[x0(t)]。同时，对y0(t)也经理想变换D0［·］而还原出被测量真值Y0(t)，即：Y0(t)＝D0｛T0[x0(t)]｝。实际的动态测量系统总是达不到理想情况，其实际变换为T［·］，再考虑到外界扰动和噪声n(t)影响，使其输出的信号为y(t)=T[x0(t)+n(t)]

6、。经实际变换D［·］，测量结果为：Y(t)＝D［y(t)］≠Y0(t)因此，动态测量误差的定义为：在动态测量过程中，动态测量结果减去被测量的真值。即：ΔY(t)＝Y(t)－Y0(t)式中：ΔY(t)为动态测量误差。动态测量误差是由于系统的静态和动态性质不理想以及受外界干扰产生的。2动态测量误差分离误差修正的关键在于被修正的误差如何从被测量值中分离出来，目前有各种各样的误差分离方法，但不论何种误差分离方法，都有各自的优缺点，要想把测量结果中的误差全部分离出来，这是不可能的，所以一般都要根据精度要求、误差的性质和仪器本身的特点，采用经济有效的分离方法

7、，把对测量结果有较大影响的主要误差分离出来，然后加以修正。误差分离的方法多种多样，常见的有反向法、多步法、多测头法、互比法、混合法、对比法等，但其中只有多测头法、互比法、混合法和对比法能够用于动态测量误差分离。2.1多测头法多测头法是利用被分离的误差在不同位置具有确定性变化规律的特点，选择适当几个位置安放几个传感器测头，根据各个传感器同时获得的测量信号，经数据处理后，即可将误差分离出来。三测头法分离圆度误差三侧头法测量公式：Aθ=rθ+e(θ)cosαBθ=rθ+φ12+e(θ)cos(φ12-α)Cθ=rθ+φ12+φ23+e(θ)cosφ12

8、+φ23-aSθ=C1Aθ+C2Bθ+C3C(θ)Sθ=C1rθ+C2rθ+φ12+C3rθ+φ12+φ23+e(θcosαC1+C2c