850006926_2_仪器精度理论作业
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。
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
仪器精度理论
3）基本公式与瞬时臂 位移沿作用线传动的基本公式 dl=r0(υ)dυ
dυ ----转动件的瞬时微小角位移；
r0(υ) ----瞬时臂，为转动件的瞬时回转中心至作用 线l-l的垂直距离;
dl ----平动件沿作用线上瞬时微小直线位移。
注意：
（1）作用线----力方向 l--l 位移线----移动轨迹方向 s--s
机构在传递位移的同时，也把各运动副的作用误差随之 一同传递。
最终成为影响机构位移精度的总误差。
例：小模数渐开 线齿形检查仪 误差计算
（1）结构与原理
被测齿轮1与半径为R的基圆盘2同心安装在主轴上，基 圆盘2由刚带将其与主拖板3相联。
在主拖板3上安装了直尺5，其角度可以通过专门装置 实现调整。
在推力弹簧12的作用下，测量拖板8始终与直尺5保持 接触，在测量拖板上安装了测量杠杆9和测微仪10。 转动手柄7时，传动丝杠4转动，带动主拖板上下移动， 基圆盘在钢带的带动下转动，被测齿轮随之转动。
电场 磁场 湿度 压力
2-3 仪器误差的分析与计算
仪器误差分析
是为了寻找影响仪器精度根源及其规律。
仪器误差计算
是确定其对总精度的影响程度，以便正确地选择仪器设 计方案，合理地确定结构和技术参数，合理地设置误差 补偿环节----得到满足要求的总精度。
误差分析： •寻找仪器的误差源； •计算分析各个源误差对仪器精度的影响；
由高等数学，可知
即： Δyi是由某一源误差Δqi单独作用造成的仪器误 差，称为局部误差。用ΔQi表示。
则仪器各特性参数具有误差，且各源误差相互独 立时，仪器误差为
二、微分法
若能列出仪器全部或局部的作用原理方程，当源误差为 各特性参数误差时，可以用对作用原理方程求全微分的 方法来求各源误差对仪器精度的影响。
第三章仪器精度理论
特点—— 有大小、方向和量纲； 不反映精细程度。
2.相对误差
x x0 x0
x0
特点—— 有大小、方向、无量纲； 反映精细程度。
3. 极限误差（精确度）：误差的极限范围
max t t 3(概率99.7%)
n
x
x0
2
i1
n （均方根误差）
特点—— 有大小、量纲和范围； 反映精确度。
Z α
f′
2.方案误差——采取不同方案造成的误差。
大地测量——
A2
A2
b2 b1
D D
A1 β2 β1
B a
方案 一
A1
β
β
C
B a1 C1
C2
a2
方案 二
2.方案误差——采取不同方案造成的误差。
大地测量——
方案一：B、C相离为a，C可转动， 转角由度盘读数。
b1 atg1
实D 际 b读b22 数b：a1tgDa2tga22 tg11
……
防止措施——
（a）避免间歇； （b）调整自振频率； （c）防振地基、垫； （d）柔性环节（波纹管）
§ 3.3 仪器误差计算
一、误差独立作用原理
仪器输出和零部件参数关系的表达式—— y0 f x, q01, q02,, q0n
零部件有误差时：
q1 q01 q1 q2 q02 q1
实际输出
二、仪器精度
精度（Accuracy）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——
准确度——系统误差大小的反映； 精密度——随机误差大小的反映； 精确度——系统＋随机 的综合；
1.复现精度（再现精度）
第二章 仪器精度理论中的若干基本概念
仪器误差的分析阶段
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1）寻找仪器源误差。 源误差：影响仪器精度的各项误差。 2）计算局部误差。 局部误差：即源误差与影响系数的乘积。 3）精度综合。
一、误差独立作用原理
理想情况下：
y0 f (x, q01, q02 ......, q0n )
若仪器特性参数有误差： q1 q01 q1
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５．间隙与空程引起的误差 零件之间存在间隙，造成空程，影
响精度。例如轴与套之间的配合；蜗轮 与蜗杆之间的齿侧间隙或丝杠与螺母之 间的配合间隙。 ６．温度变化引起的误差
水准仪的轴系中，在+40℃～－ 40℃范围内，轴系间隙的变化为7μm
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７．振动带来的误差 仪器除了随着振源做整机振动外，
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2、按被测参数时间特性分类 （1）静态参数误差：不随时间而变化或随时间缓
慢变化的被测参数——静态参数所产生的误差。 （2）动态参数误差：随时间而变化或是时间函数
的被测参数——动态参数所产生的误差。 3、按误差间的关系分类 （1）独立误差：彼此相互独立，互不相干，互不
影响的误差。 （2）非独立误差（相关误差）：一种误差的出现
bm1
d m1x dt m1
b1
dx dt
b0
x
常用传递函数、脉冲响应函数和频率响应函数分别在复域、 时域和频域内分析仪器的动态特性。
返回
s j
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（1）传递函数表示法：
H (s)
Y (s) X (s)
bmsm amsm
bm1sm1 am1sm1
y0 =k0x
() () 非线性误差： Δ x = f x k0x
光电检测仪器的精度理论课件资料
§3—2 光电仪器误差源分析 一、误差分类
（一）原理误差: 1.理论误差
探测器 2ωt f f′ y 2ωt D
ω
f—θ透镜
反射镜匀速ω转动 y= f′tg2ωt V=dy/dt=2ωf′sec22ωt
D= V dt=2ωf′sec22ωt·ΔT≈2ωf′ΔT sec22ωt≈1) 近似产生理论误差: ΔD=2ωf′ΔT－2ωf′sec22ωt =2ωf′ΔT(1－sec22ωt) 2.方案原理误差
②.偶然误差 数学特征: 随机事件, 每次测量的大小、方向无规
律,总体上符合正态分布。
例: 激光检测 “0,1”脉冲误差, 由干扰引起。 ③. 半系统误差: 虽然有规律,但补偿起来复杂, 难以测 量,可作偶然误差处理。 例: 光栅尺的刻画误差。 相邻的刻线误差最大值已知
,但摸索补偿起来复杂, 作偶然误差处理。
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。
结论: 1.仪器误差Δy近似为原始误差(Δq1,Δq2, …… ,Δqn)的线性函数, 线性系数是理想作用式对 该参数的偏导数(∂y0/∂ qi0) 例: D=4πfTn ΔD=4π〔(∂D/∂n)·Δn+(∂D/∂f)·Δf+(∂D/∂T)·ΔT〕 =4π〔fTΔn+nTΔf+nfΔT〕
n D
仪器仪表行业仪器精度检测规程
仪器仪表行业仪器精度检测规程一、引言在仪器仪表行业中，确保仪器的精确性和可靠性是至关重要的。
仪器精度检测规程是评估、验证和保证仪器测量精度的一套标准和方法。
本文将介绍仪器精度检测规程的重要性、检测方法和结果的分析。
二、概述仪器精度检测规程旨在评估仪器的测量精度，并根据检测结果确定仪器的适用范围。
准确的检测结果可以帮助用户和制造商在操作和维护仪器过程中做出合理的决策。
三、仪器精度检测方法1. 确定检测项目：根据仪器的功能和应用领域，确定需要检测的项目。
例如，对于温度计，可以检测仪器的温度测量精度。
2. 准备测量标准：选择一个准确、稳定的测量标准作为参照物。
标准可以是由权威机构或者专业实验室提供的标准设备。
3. 进行测量：使用待测仪器和标准仪器进行相同条件下的测量，记录测量结果。
4. 分析结果：将待测仪器的测量结果与标准仪器的结果进行比较，计算差异和误差范围。
5. 判定精度：根据差异和误差范围判断仪器的测量精度是否满足要求。
根据结果可将仪器的精度分为不符合要求、合格和优秀等级。
四、结果分析1. 不符合要求：如果仪器的测量结果超出误差范围或者差异较大，说明仪器的精度不符合要求。
在这种情况下，需要对仪器进行修理、校准或者更换关键部件。
2. 合格：如果仪器的测量结果在误差范围内，说明仪器的精度满足要求。
这意味着仪器可以正常使用，并且提供可靠的测量结果。
3. 优秀：如果仪器的测量结果非常接近标准仪器的结果，或者误差范围非常小，说明仪器的精度优秀。
这种仪器可以被广泛应用于高精度测量领域。
五、仪器精度检测的应用仪器精度检测的应用范围广泛。
它可以应用于各种仪器，如温度计、压力计、流量计等。
检测结果可以用于仪器的性能评估、质量控制和用户选择仪器时的参考依据。
六、总结仪器精度检测规程是确保仪器测量精度的一套标准和方法。
通过仪器精度检测，可以评估仪器的性能，并为用户提供可靠的测量结果。
合格和优秀的仪器精度检测结果可以提高用户对仪器的信任度，并确保数据和测量结果的准确性。
光学仪器精度测试万用表实验报告
光学仪器精度测试万用表实验报告一、实验背景光学仪器在现代科技领域中的应用日益广泛，其精度对实验结果和产品质量具有重要影响。
因此，对光学仪器的精度进行测试显得尤为重要。
本实验旨在通过万用表对光学仪器的精度进行测试，分析测试结果，并提出改进建议。
二、实验目的1.熟悉万用表的使用方法，了解其测量范围和精度。
2.学会使用万用表对光学仪器进行精度测试。
3.分析测试结果，找出光学仪器的精度问题。
4.提出改进建议，提高光学仪器的精度。
三、实验原理万用表是一种多功能的电子测量仪器，可以测量电压、电流、电阻等参数。
在光学仪器精度测试中，我们主要关注光学仪器的输出信号，通过测量输出信号的稳定性、重复性和线性度等指标，来评估光学仪器的精度。
四、实验仪器与材料1.万用表：具备电压、电流、电阻测量功能。
2.光学仪器：待测试的光学仪器，如激光器、光谱仪等。
3.数据采集器：用于记录实验数据。
4.计算机：用于数据处理和分析。
五、实验步骤1.准备工作：检查实验仪器是否正常，确保万用表、光学仪器和数据采集器等设备连接正确。
2.调试设备：开启光学仪器，调整至最佳工作状态。
3.测量电压：使用万用表测量光学仪器的输出电压，记录数据。
4.测量电流：使用万用表测量光学仪器的输出电流，记录数据。
5.测量电阻：使用万用表测量光学仪器的内部电阻，记录数据。
6.数据采集：将测量数据传输至数据采集器，保存数据。
7.数据处理：将采集到的数据导入计算机，进行数据处理和分析。
8.结果分析：根据数据分析结果，评估光学仪器的精度。
9.提出改进建议：针对光学仪器的精度问题，提出改进措施。
六、实验结果与分析1.电压测量结果：通过万用表测量，光学仪器的输出电压稳定，波动范围在允许误差范围内。
2.电流测量结果：光学仪器的输出电流波动较大，超出允许误差范围，可能影响仪器精度。
3.电阻测量结果：光学仪器的内部电阻正常，符合设计要求。
根据实验结果，光学仪器的电压输出稳定，但电流波动较大，可能影响仪器精度。
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4、误差分配：进行系统的误差计算，然后分配到单误差源 ，包括系统误差、随机误差。要说明误差 的性质、写出计算公式和计算过程（2-4 页）
5、系统指标设计：在前面工作的基础上，进一步对系统的 主要组成进行指标设计，给出包含误差、 精度指标在内的整体指标。（1-2页） 6、误差补偿和精度改善方法：提出建议，进行分析。（1-2 页） 7、参考文献。 （1页）
3
大作业题目
1、水准仪设计
（四等水准测量，工作距离100m，仪器对水准尺红、黑 两设计 （一维运动范围：100mm，分辨率：0.1µ m） 3、电磁驱动器的精密测量与控制系统的设计 （一维运动范围：10mm，分辨率：1µ m） 4、激光干涉测量系统的设计 （测量范围：100 µ m，分辨率：0.1nm）
以上题目4 选 1 ！可以根据情况合理制定指标
报告组成
1、选题：明确一个仪器（系统），通过查找资料和文献，
确定其类型和来源，给出和其相近、类似
系统或产品的性能指标对比。（1页） 2、总体方案设计：经过调研和分析，描述系统的基本工作 原理，给出系统组成方案、部件组成、予 以分别说明。（1-3页）
3、测量方法设计：给出测量方案示意图、详细描述测量原
精度理论作业
1、测量某工件长度，得到下列数据：A1~A15
20.42 20.43 20.42 试求： 20.43 20.39 20.41 20.40 20.30 20.39 20.43 20.40 20.39 20.42 20.43 20.40
1）算术平均值X；2）残余误差vi；3）单次测量均方根误差
要求
• 设计报告要求独立完成，有基本计算公式、有根据地设计。
• 完整的报告要求电子版，通过网络学堂或者email提交，
文件名用“学号+姓名.doc”的形式，截止日期为10月
13日晚10点。 • 10月14日课为习题课，依次由本人进行课堂讲解。
σ； 4）有无粗大误差？写出判断准则及过程； 5）算术平均的均方根误差σp；6）测量结果的极限误差 Δmax。
1
2、光学式测量微小位移装置
原理如图所示，设物镜焦距 为f，测量杆位移为s，像的位 移为l，求此装置的测量原理 误差。
d
2
3、一齿轮杠杆机构，用微分
法求指针4的指示位置s从误差 。主动件1位移s主，扇形齿轮 3转角ψ、半径R，小齿轮半径 r，臂长a，指针长l，从动件4 指针位移s从。