2014仪器精度理论上机作业
第三章 仪器设计的精度理论
粗大误差
是超出在规定条件下预期的误差，此误差值 较大，明显歪曲测量结果。 一般是由于疏忽或错误，在 测得值中出现的误差，在测量过程中，一旦出现这类误差， 应予以剔除。
精度
精度含义
精度与误差概念相反；精度高、低用误差来衡量。 误差大，精度低；误差小，精度高。
精度分为：
准确度：它是系统 误差大小的反映；
线性化
ห้องสมุดไป่ตู้z f tan
物镜
实际上为了减少工艺上的困 难，分划板是等间隔刻划的，即 形成如下关系：
z f
（tg ）
f'
自准直仪的原理误差
z
原理误差来源分析
这样不可避免地要产生原理误差z
z z z f tan f 3 f ( ) f 3 1 f 3 3
s 2 sin 0.2666 0.2705rad a 7.5 1 1 3 3 s a 7.5 0.2705 0.023686mm 于是原理误差为 6 6
原理误差分析方法举例
即原理误差几乎等于允许的示值误差，并大于 0.01mm 的刻度值，当然这是不允许的。因此，在这种情况下，对示 值范围应加以限制。 3 a s 1 3 s a 6a 6 在结构允许的条件 a s 下应尽量加大臂长a s一定
随机误差的大小，决定仪器示值的分散性，即精密度。 随机误差按其误差的分布规律，又分为：正态分布和非正态 分布两种。
正态分布
随机误差每次出现的情况虽无规律，但在相同测量 或工艺条件下，其误差值是按统计规律变化的。并且， 在大多数情形下，是服从正态分布的。
误差
非正态分布
大部分随机误差是服从正态分布的，但是大量的实践证明， 也有一部分随机误差的分布会偏离正态性，也就是产生了 非正态分布的随机误差，故在误差理论中，除了要讨论正 态分布的误差外，还要研究非正态分布的随机误差。
机电仪中心仪表专业2014年第二届技能大赛试题(理论)-带答案
机电仪中心仪表专业2014年第二届技能大赛理论考试试题一、填空题(第1题～第10题。
将正确答案填写在括号内，每题1分，满分10分。
)1. 同一条管线上同时有压力一测点和温度一测点，压力测点在温度一测点的（上游）。
2、精度是根据仪表的（引用误差）来划分的。
3、在计算机中，数的表示方法有两种，一种是（定点）表示法，一种是浮点表示法。
4、差压式流量计在满量程的（30%）以下，一般不宜使用。
5、热电偶或补偿导线短路时，显示仪表的值约为（短路处）的温度值。
6、衰减曲线法，一般是在纯比例作用下，改变比例系数使衰减比为（4:1）时，确定计算其PID参数值。
7、（TCP/IP）是Internet采用的协议标准，也是世界采用最广泛的工艺标准。
8、一台仪表的防爆标志为E X D ⅡBT4，其中d的含义是结构形式的（隔爆型）。
9、数0.01010的有效数字位数是（4）位。
10、调节阀所能控制的最大流量与最小流量之比，成为调节阀的（可调比）。
二、单项选择题(第11题～第40题。
选择一个正确的答案，将相应的字母填入题前的括号中。
每题1分，满分30分。
)（）11. 时间常数是当输入阶段跃变化时，仪表的输出值达到其稳定值的（）所需的时间。
A 50%B 63.2%C 75%D 88.7%#B（）12. 雷达液位计是通过测出微波发射和反射回来的（）而得到液位的仪表。
A 微波衰减度B 时间C 声纳D 液体粘度#B（）13. 串级控制系统中主控制器的输出信号送至（）。
A 调节阀B 副控制器C 主受控对象D 副受控对象#B（）114. 安全生产指导方针是（）。
A 生产必须管安全B 安全生产，人人有责C 安全第一，预防为主D 落实安全生产责任制#C（）15. 下列几种电阻温度计中，哪种温度计的准确度最高（）。
A 铁电阻温度计B 铜电阻温度计C 镍电阻温度计D 铂电阻温度计#D（）16. 调节阀的口径的选择和确定是根据（）。
A 流量系数B 阀两端压降C 调节阀结构D 最大流量#A（）17. 热电偶输出电压与（）有关。
2014年中级维修仪表理论试卷(答案)
湖南省职业技能鉴定试卷2014年中级维修仪表理论知识试卷注意事项1、考试时间：120分钟。
2、请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、准考证号和所在单位的名称。
3、请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。
4、不要在试卷上乱写乱画，不要在标封区填写无关的内容。
一、填空题：共30分，每空0.5分1、说出下列英语及缩略语的中文意义： Loop test代表（回路测试）；Device Service（设备服务）。
2、 1bar=( 100 )KPa3、工艺流程图中常用设备字母代号“F”代表加热炉，“C”代表（压缩机）。
4、已知柴油流量计最大量程为Qmax＝100t/h，它的体积流量最大是（ 116.7 ）m3/h（柴油密度为γ＝857．0943kg/m3）。
5、孔板、喷嘴、文丘利管三种节流装置，在相同的直径比下，压力损失从大到小排列为（孔板>喷嘴>文丘利管）。
6、一密闭容器采用双法兰液位计测量，校验安装完成后，在投用前必须进行（零点迁移），确保测量准确。
7、温度仪表WRN型号代表（镍铬-镍硅热电偶）。
8、目前最常用的几类流量计影响流量计特性的最主要的物性参数为密度和（粘性）。
9、对高粘度介质的液位及高压设备的液位，由于设备无法开孔，可选用（放射性）液位计来测量。
10、热电偶测温系统采用冷端补偿元件后，相当于冷端温度稳定在（ 0℃）。
11、在正常生产工况下，继电器线圈带电，处于断开的接点称为（常闭）接点。
12、一台低报压力开关在压力为零时，NO触点应该为（断开）状态。
13、当流量低于满量程的（30%）时，测量不准，可通过修改量程来解决。
14、双铂铑B型的补偿导线是（普通铜芯电缆）。
15、检修射线仪表时，必须将射源的定位机构拨到（关闭）的位置。
16、保险丝一般是（串）联在电路中的。
17、雷达物位计发射的波长比超声波物位计发射波长要（长）。
18、由于差压变送器的故障大多是零点漂移和导压管堵塞，所以在现场很少对刻度逐点校验，而是进行零点检查和（变化趋势）检查。
仪器精度理论
1.什么是灵敏阈，分辨力，举例说明。
仪器的灵敏阈是指足以引起仪器示值可察觉到变化的被测量的最小变化量值。
被测量改变量小于这个阈值，仪器没有反应。
一般说来数字仪表最末一位数所代表的量，就是这个仪表的灵敏阈。
对于指针式仪表，一般认为人能感觉到的最小改变量是０.２分度值，所以可以把０.２分度值所代表的量作为指针式仪器的灵敏阈。
灵敏阈与仪器的示值误差限有一定关系，一般说来，仪器的灵敏阈小于示值误差限，而示值误差限应小于仪器的最小分度值。
例如1台500N电子拉力试验机在显示屏末尾数产生可觉察变动的最小负荷变化为0.1N，则此试验机的鉴别力阈为0.1N。
分辨力是显示装置能有效辨别的最小的示值差。
分辨力是指显示装置中对其最小示值差的辨别能力。
通常模拟式显示装置的分辨力为标尺分度值的1/2～1/10，即用肉眼可以分辨到一个分度值的1/2～1/10；对于数字式显示装置的分辨为末位数字的一个数码，对半数字式的显示装置的分辨力为末位数字的一个分度。
例如某仪表的量程为0-1.0000v，为5位数字显示，可说仪表的分辨力为10uV。
2.提高仪器精度的途径和方法有哪些？P11。
3.选择一种精密测量仪器，说明现代精密仪器的基本组成。
（1）基准部件：基准部件是仪器的重要组成部分，是决定仪器精度的主要环节。
（2）感受转换部件：感受转换部件的作用是感受被测量，拾取原始信号（3）转换放大部件：将感受转换来的微小信号，通过各种原理（如光，机，电，气）进行进一步的转换和放大，成为可使观察者直接接收的信息，提供显示和进一步加工处理的信号（4）瞄准部件：瞄准部件的主要要求是指零准确，一般不作读数用，故不要求确定的灵敏度。
（5）处理与计算部件：包括数据加工和处理，校正和计算等。
（6）作用是显示测量结果。
（7）驱动控制部件：主要有基座和支架、导轨和工作台，轴系以及其他部件，如微调和锁紧、限位和保护等机构。
（参考《现代精密仪器设计》）微器件装配系统4.接触测量工件的轮廓时，会形成何种误差，如何补偿？P70①测量力引起的接触变形接触测量时，测量仪器必须有足够的测量力，以保证测头与被测件可靠地接触。
仪器精度理论第10章上-仪器精度评定方法
优点：直观醒目，不易出错，可不预先给出传动 方程式，适用于简单机构
10.1.2 仪器静态精度计算方法 3.瞬时臂法——在旋转机构中确定机构的位置误差 某些原始误差对仪器精度的影响不能直接求出，例如传动系统的齿轮的周节误差、 齿形误差等，这时需要分析原始误差作用的中间过程，研究机构传递运动，结合 力和运动传递的作用线与瞬时臂，求得最终误差
10.2.2 测量仪器示值误差的评定方法 2.分部法
根据被评定测量仪器的测量原理、结构，通过分析和实验得出影响测量仪器示值误差的参量， 对各个参量进行评定并加以综合，得出被评定测量仪器示值误差控制范围的方法
通常在不具备上级计量标准的情况下采用分部测量法（比较法是直接通过同类量的上级计量 标准进行评定）
10.2.2 测量仪器示值误差的评定方法
10.2.2 测量仪器示值误差的评定方法 ②全组合测量法
10.2.2 测量仪器示值误差的评定方法
10.2.2 测量仪器示值误差的评定方法
10.2.2 测量仪器示值误差的评定方法
谢谢
第10章 仪器精度评定方法
10.1 仪器静态精度的计算方法 10.2 测量仪器的示值误差及其评定
10.1.1 仪器的静态精度特性
静态特性: 测量装置的输出信号与产生这一信号的输入信号之间的函数关系
按测量仪器各构件对仪器静态特性的影响程度，测量仪器被分为： 1.测量机构：包括被测工件、标准件、传感器等，对精度特性影响最大 2.放大机构：把测量机构接受到的信息放大到足以观察到的程度，并显
10.1.2 仪器静态精度计算方法
10.1.2 仪器静态精度计算方法 4.转换机构法
第2章 仪器精度理论
二、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。
x
y
y
x
铁芯
线圈
测杆
衔铁
导套
测杆 工件
差动电感测微仪中差动线圈 由于滚动体的形状误差使 测杆与导套的配合间 隙使测杆倾斜，引起测 滚动轴系在回转过程中产生 绕制松紧程度不同，引起零位 径向和轴向的回转运动误差。漂移和正、反向特性不一致。 杆顶部的位置误差。
Q 。
6Q 4Q 2Q
o
误差 Q
2Q
4Q
6Q
输入
NQ 由此产生量化误差，不会超
o
输入
图2—7 量化误差
（三）机械结构
a)量化过程 b) 量化误差
凸轮 为了减小磨损，常需将动杆的端头设计成半径为 r 的圆球头，将 引起误差： r r sin 2 α h = OA OB ≈ r cos α = cos α cos α
2. 动态偏移误差和动态重复性误差 1)动态偏移误差 输出信号 动态偏移误差
反映仪器的瞬态响应品质。 如果已知仪器的数学模型，可以由传递函数与输入信号拉氏变换 的乘积的拉氏反变换获得对特定激励 x (t ) 的响应 y (t ) 。 也可用实验测试的方法得到输出信号 y (t ) 的样本集合 Y (t ) ，将均 值与被测量信号之差作为测量仪器的动态偏移误差，即
3）准确度 它是系统误差和
随机误差两者的综合的反 映。表征测量结果与真值 之间的一致程度。
图2—1 仪器精度
三、仪器的静态特性与动态特性
（一）仪器的静态特性与线性度
第二章 仪器精度理论
第二章仪器精度理论第一节概念辨析1、分辨力：显示装置能有效辨别的最小示值；分辨率：最小分辨力与量程的比值大小2、示值误差：测量仪器的示值与对应输入量真值之差3、重复性：相同测量条件下，短时间内重复测量同一个被测量，仪器示值的分散程度4、复现性：在变化的测量条件下，同一被测量的测量结果的稳定程度5、鉴别力：仪器感受微小量的敏感程度6、灵敏度：仪器输出的变化与对应输入变化之比7、稳定性和漂移：稳定性是指仪器保持其计量特性随时间恒定的能力；漂移是指仪器计量特性的慢变化8、测量误差：（1）随机误差：数值的大小和方向没有一定的规律，但总体服从统计规律；（2）系统误差：数值大小和方向恒定不变或随一定的规律变化；（3）粗大误差：超出规定条件所产生的误差，应剔除误差的表示方法：（1）绝对误差：测量值与真值之差；（2）相对误差：绝对误差与被测量真值的比值；1.引用误差：绝对误差的最大值与仪器示值范围的比值；②额定相对误差：示值绝对误差与示值的比值9、精度：精度是误差的反义词，精度的高低是用误差来衡量的。
误差越大，精度越低，反之越高（1）正确度：系统误差大小的反映，表征测量结果稳定接近真值的程度（2）精密度：随机误差大小的反映，表征测量结果的一致性或误差的分散系（3）准确度：系统误差和随机误差两者的综合反映，即正确度和精密度的结合10、示值范围（量程）和测量范围11、通常希望仪器的输入输出为一种特定的线性关系，如果仪器实际特性与规定特性不一致，就会产生非线性误差第二节仪器误差的来源与性质一、原理误差：采用近似的理论、数学模型、机构等近似处理所造成，只与仪器的设计有关，与制造使用无关例1、激光光束在传播中是高斯光束，不是球面波。
在用应用光学理论设计时，按球面波计算，带来原理误差例2、A/D 转换器的产生了量化误差（1）原理误差的分类：理论误差、方案误差、技术原理误差、机构原理误差、零件原理误差、电路系统原理误差原理误差的特点：它是产生在仪器设计过程中，是固有误差，从数学特征看，它是系统误差（2）减小原理误差的原则为：把原理误差控制在允许的范围内，简化结构、简化工艺、简化计算、降低成本（3）减小或消除原理误差影响：①补偿法：建立原理误差的数学模型，用微机在测量中加以补偿②调整法：正弦误差、正切误差，如有机构的情况下，可以通过调整机构的某些环节来减小原理误差。
光电检测技术——光电检测仪器的精度理论
第三章光电检测仪器的精度理论§3—1 概述主要内容1.误差分类①按误差源分: 原理误差、制造误差、运行误差(方案、理论误差) (工艺) (使用、环境、磨损)②. 按数学特征分: 系统误差、偶然误差(随机)2.误差源光学: 成像误差;机械: 机构原理误差、零件及装配误差电子学: 运放倍率误差、元器件误差计算机: AD转换误差、计时误差、图像边缘处理误差等3.误差计算方法: 微分法、几何法、综合法4.仪器总误差计算一.研究光电系统的误差的基本方法1. 精度设计: 总误差分配各部分原始误差例: 游标卡尺总误差不超过0.02mm/3, 分配到导轨及两测量爪上去。
2. 精度计算(综合): 分误差(原理误差) 合成总误差。
二.光电仪器的精度指标1. 误差: 实测值与真值之差。
仪器对同一尺寸的多次测量值的概率密度为高斯分布曲线(正态分布):f(x)= e －(x-μ)μ为数学期望(平均值) ; σ为均方差; δ=x －μ为随机误差, 示值落在μ-3σ< x<μ+3σ范围内的概率为P=0.9974, 几乎为肯定的事,这就是3σ规则。
用分布的一半(即3σ)表示精密度。
偶然误差分布规律有如下特点:A. 单峰性: 绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会多。
B. 对称性: 绝对值小相等的正负误差出现的机会相等。
C. 有界性: 在一定条件下, 误差的绝对值不会超过一定界限。
D.当测量次数足够多时, 偶然误差的算术平均值趋于零。
利用这一特性, 我们经常取多次测量的算术平均值作测量结果,f(x)可以减小偶然误差对测量结果的影响。
2.精度: 平均准确度和精密度的总称。
精度=系统误差+ 偶然误差3.误差分类①. 系统误差Δ数学特征: 数值不变或有规律变化。
可以掌握其规律并补偿、消除。
例1: 艾宾斯坦原理, 令f′=H补偿阿贝误差Δ=(f′－H)α+α2l/2=α2l/2例2: 度盘偏心带来测角误差ΔΦ=e/r[sin(Φ+Φ0)] e为偏心量, r为度盘半径。