天津大学2013年精密测试理论与技术B录音重点复习总结完全版.pdf

划的课后思考题都应该知道 有三四道题需要进行公式推导 填空题中有计算 有图分析原理 有设计题 一到两个测量系统即可完成测量 举了个例子 测功机 当然肯定不是这个 学过的测量系统 找到这个东西 叙述过程完成测量任务 简答定律 是什么怎么用 大题的非设计题 关键是测量系统原理解释和定律为前提的公式推导 简答也考简单的测量系统原理 也有简单的推导 标红加双下划线为考过的部分 第六章第六章 第一节第一节 长度量值传递系统 把测得的尺寸与基准长度联系起来 以保证长度量值的统一和准确 这种联系渠道称为量值 传递系统 量值传递的基本方法 高一级精度的仪器设备对低一级精度的仪器设备进行量值传递 长度测量标准量 光波波长 量块的长度 光栅容柵的柵距 磁柵的节距和感应同步器的线距 量块按等按级使用量块按等按级使用 量块的长度变动量 在量块测量面上任意点长度中最大值与最小值之差的绝对值 按级使用 根据量块实测长度对其标称长度偏差和长度变动量允许值大小的不同 量块分为 00 0 K 1 2 3 共 6 个不同的级别 按 级 使用 应以量块标称长度作为工作尺寸 显然 该尺寸包含了量块的实际制造误差 如 40mm 的量块 1 级 按级使用将带入制造误差 结果 40 0 0004mm 按等使用 量块长度测量的不确定度U 量块长度测得的实际值L与其真值X接近程度的范围 U L X 按照量块长度测量不确定度允许值和长度变动量允许值的大小分为 l 2 3 4 5 6 共 6 个不同的等别 按等使用按 等 使用 应以经检定后所给出的量块中心长度的实测值作为工作尺寸 如 40mm 的量块 3 等 按等使用将带入检定误差 若检定值为 40 0001 则按实际尺寸用 结果 40 0001 0 00015mm 3 长度测量原则 知道怎么用 阿贝原则阿贝原则 基准统一原则 变形最小原则 测量链最短原则 阿贝是重点 被测件的尺寸线 被测线 应和仪器中作为读数用的标准刻度线 标准线 重合或顺次排成 一条直线 即被测线和标准线共线 第二节第二节 直接 间接 激光干涉仪激光干涉仪 增量法 测长 激光干涉比长仪工作原理激光干涉比长仪工作原理 采用激光干涉原理 实现线纹尺和光波波长比较 实现自动测量 双频激光干涉仪双频激光干涉仪 相对测量 立式接触式测量仪立式接触式测量仪 测量原理测量原理 标定方法标定方法 电容小孔测量仪原理电容小孔测量仪原理 间接测量 坐标测量法坐标测量法 弓高弦长法原理弓高弦长法原理 激光衍射测量法原理激光衍射测量法原理 第三节第三节 三坐标测量机的几种结构 pepete 里有 书上没有 第六章 长度测量之坐标测量的 PPT 移动桥式 固定桥式 龙门式 水平臂式 PPT 有各种的优缺 三坐标测量机的几个误差 P25 参看 pepete 三坐标测量机误差补偿 定位误差 控制指令让运动部件移动距离与运动部件实际运动的距离之间存在偏差 有 3 项 沿 X Y Z 轴直线运动时分别沿 X Y Z 方向的定位误差 直线度运动误差 运动部件沿导轨运动时运动部件的实际运动轨迹偏离直线 有 6 项 沿 X 轴运动时 Y Z 轴方向上的直线度误差 沿 Y 轴运动时 X Z 轴方向上的直线 度误差 沿 Z 轴运动时 X Y 轴方向上的直线度误差 角运动误差 三坐标测量机运动部件沿导轨运动时 产生绕三根坐标轴旋转的角度 共 9 项 沿 X Y Z 轴运动时 分别绕 X Y Z 转动的角运动误差 垂直度误差 制造和安装误差的存在 三个方向轴线之间的夹角偏离它们的公称值 90 带来了轴线之 间的垂直度误差 共 3 项 XY 轴 XZ 轴 YZ 轴之间的垂直度误差 三坐标测量机的数据处理三坐标测量机的数据处理 建系变换计算测量 知道有哪几个步骤都是做啥的 可能简答不会出算的 建立工件坐标系 进行坐标变换 建立被测量量与采样点坐标的关系模型与计算被测量 视觉三位测量系统 上课讲的几个变换的过程 一页视觉三位测量系统 上课讲的几个变换的过程 一页 PPT 计算不需要 掌握原理 计算不需要 掌握原理 三次变换要掌握三次变换要掌握 好像考过 好像考过 镜头畸变模型镜头畸变模型 结构光视觉三维测量系统原理结构光视觉三维测量系统原理 结构光源 点结构光结构光源 点结构光 线结构光线结构光 多线结构光 面结构光 多线结构光 面结构光 考过线结构光考过线结构光 多线结构光视觉三维测量的各自优势和不足多线结构光视觉三维测量的各自优势和不足 P29 下面和下面和 P30 上面吧大概上面吧大概 但老师未强调 但老师未强调 双目视觉 做过实验 双目视觉 做过实验 方法和原理 模型推导方法和原理 模型推导 大概知道公式什么的大概知道公式什么的 坐标测量法 知道测量名称 目测填空啥的吧 三坐标测量机 关节式测量臂 2011 年考的大题 不过这次老湿说知道名称即可 激光三角法 双经纬仪 激光跟踪仪 Indoor GPS 第四节第四节 形位误差测量形位误差测量 定义 形位误差测量就是将被测要素与理想要素进行比较 从而确定并用数值描述实际要素与理想 要素形状或位置上的差异 即被测要素与基准要素的变动量 分类 测量一般步骤测量一般步骤 选择测量方法和仪器 测量及数据处理 根据被测形位误差项的定义 选择采样线 面和采样点测量读数并转 换成统一坐标值 形位误差评定 根据定义对统一坐标值进行处理求得具体的形位误差值 若为检测则还 需将测得值与结定的公差值进行比较判断其合格性 直线度误差直线度误差测量测量方法方法 激光准直仪和水平仪激光准直仪和水平仪 方法要知道方法要知道 直线度误差评定方法直线度误差评定方法 最小条件法最小条件法 端点连线法 要掌握 会计算 目测有计算题 端点连线法 要掌握 会计算 目测有计算题 P47 考考 过填空过填空 最小条件法 包容实际线且距离为最小的两平行线之间的距离为直线度误差 最小条件评定法则是 包容线与实际线至少成 高 低 高 或 低 高 低 相间三点接 触形式之一 即一条包容线与实际线至少有一个切点 另一条包容线至少有两个切点 且两 条线的切点相间 端点连线法 近似评定直线度误差 常用两端点连线作为理想直线 沿两端点连线的方向作被测实际线的 最小包容区域 取该区域的宽度或直径作为直线度误差值 按端点连线法求出的直线度误差值大于或等于 实际线位于端点连线的一侧时 按最小条件 法评定的结果 圆度误差评定方法圆度误差评定方法 了解 知道名称和大概说啥 填空或者简答都有可能 即知道怎么评定 最小包容区域法 最少 4 个实测点内外相间 最小二乘圆法 最小外接圆法 最大内切圆法 同轴度误差的测量 图 6 59 图 6 60 第五节第五节 表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量 表面粗糙度测量的评定基准和参数 评定基准 表面粗糙度的基准线 评定表面粗糙度的一段标准线 国家标准规定 评定基准为轮廓中线 轮廓中线的计算方法轮廓中线的计算方法 最小二乘法最小二乘法 轮廓上各点到中线距离的平方和最小轮廓上各点到中线距离的平方和最小 算数平均中线算数平均中线 将实际轮廓分为上下两个面积相等的部分将实际轮廓分为上下两个面积相等的部分 评定参数 轮廓算术平均偏差 Ra 在取样长度内 被测实际轮廓上各点至中线距离绝对值的平均值 轮廓最大高度 Ry 在取样长度内 被测实际轮廓上峰顶与谷底之间距离 第七章第七章 角度的测量角度的测量 第一节概述第一节概述 角度自然基准和圆周封闭原则 角度的自然基准是 360 圆周角 这是一个没有误差的基准 圆周封闭原则圆周被分为若干等分 每等分实际上都不会是理想的等分值而存在误差 但所有的误差之和等于零 由于圆周分度器件具有圆周封闭特性 所以圆分度误差的检定可达很高的精度 角度实物基准 高精度度盘 圆光柵 圆感应同步器 角编码器 多面棱体 多齿分度盘多齿分度盘 重点 重点 差动式多分度盘提高角分辨率 第二节第二节 角度尺寸测量角度尺寸测量 接触式测量之正弦规测量正弦规测量 测量误差与测量角度 有关 测量角度 越大测量误差越大 为了保证角度测量精度 正弦 规一般用于小于45 的角度测量 非接触式测量 直接测量 测角仪测角仪 自准直仪自准直仪 间接测量 激光干涉角度测量激光干涉角度测量 环形激光器角度测量方法基本原理环形激光器角度测量方法基本原理 第三节第三节 圆分度误差的测量圆分度误差的测量 圆分度误差种类 圆分度误差圆分度误差种类 圆分度误差 零起分度误差零起分度误差 分度间隔误差分度间隔误差 直径误差直径误差 评定指标评定指标的意义的意义 评定指标的相互关系评定指标的相互关系 每种误差的意义和计算每种误差的意义和计算 度盘圆分度误差测量度盘圆分度误差测量方法方法 会进行检定数据处理 计算要求 多面棱体的圆分度误差测量多面棱体的圆分度误差测量方法方法 常角法是重点原理要掌握 都要求会算 齿轮齿锯误差测量齿轮齿锯误差测量方法方法会算 第八章第八章 速度速度 转速和角速度测量转速和角速度测量 速度测量方法 相关测速法 相关测速法 key 皮托管测速的原理皮托管测速的原理 多普勒测速多普勒测速 查分和后向散射 测量原理和推导方法测量原理和推导方法 图 8 9 和图 8 10 陀螺测角速度 老湿建议看 PEPETE 陀螺仪的结构 二自由度陀螺 单自由度陀螺 主要分为二自由度和单自由度主要分为二自由度和单自由度 陀螺仪的基本特性陀螺仪的基本特性 定轴性定轴性 进动性进动性 无惯性无惯性 微分陀螺仪微分陀螺仪 要说明工作原理要说明工作原理 了解下即可了解下即可 陀螺仪的支撑方式 液浮陀螺仪 气动陀螺仪 静电陀螺仪 挠性陀螺仪 陀螺仪的基本特性 定轴性 当陀螺仪的转子高速旋转时 如果不受任何外加力矩的作用 其主轴将稳定地 保持在惯性空间初始方向上 这种特性称为陀螺仪定轴性或者稳定性 角动量越大 摩擦力矩越小 则主轴方向越稳定 进动性 当陀螺仪的转子高速旋转时 如果外加力矩 M 作用在陀螺仪的某一框架旋转 轴上 迫使主铀绕另一框架的轴旋转 主轴以最短的途径向外力矩的方向靠拢 在实际使用中如果内框架和外框架重合 陀螺仪将会失去了一个自由度 这种情况被称 为 环架自锁 无惯性 陀螺的进动是没有惯性滞后 微分陀螺仪角速度测量 光纤陀螺 根据萨格纳克效应研制 光纤陀螺对角速度的敏感轴是单轴 常使用三个或四个光纤陀螺构成惯性测量组合 第三节第三节 转速测量转速测量 转速的测量方法转速的测量方法 P93 频闪式转速表频闪式转速表 两种测量方法两种测量方法 以 以 PPT 为主 为主 用一个频率连续可调的闪光灯照射被测旋转轴上的某一固定标记 如齿轮的齿 圆盘的辐条 或在旋转轴上涂以黑白点 并调节闪光频率 f 直到旋转轴上出现一个单定像为止 即达到 n f 的条件 这时便可以从电子计数器或圆刻度盘上读出被测的转速值 测速方法测速方法 被测转速 n 与闪光频率 n0 相同 或者 n 为 n0 的整数倍时 都会出现单定像 若已知被测转速的范围是 n n 则首先将闪光频率调到大于 n 然后从高频逐渐下降 第 一次出现单定像的闪光频率等于被测转速 若被测转速的频率范围无法估计 则调整闪光频率 记录下连续出现两次单定像的闪光频率 n1 和 n2 设 n1 n2 则 上式会推导 第四节第四节 加速度测量加速度测量 只有伺服式加速度计只有伺服式加速度计 可写出 8 18 8 19 的方程 伺服式加速度计 原理 按力平衡反馈原理构成的闭环测试系统 特点 精度高 稳定性好 线性好 大信号输出 有静态响应 等效阻尼和固有频率易调整 频率范围窄 结构复杂 应用 冲击 瞬时随机测量和低频测量 特别适宜火箭 导弹 飞机 轮船的惯性导航系统 当系统处于加速度计工作状态时 有 n 选用刚度小的弹簧 使得 k SdSsSF 第九章第九章 力 只看说到的部分即可 力 只看说到的部分即可 力的测量方法 力的动力效应和静力效应 举例 举例 只看电子皮带秤只看电子皮带秤 称重传感器误差 制造误差 环境误差 秤体安装误差 应变片 弹性体补偿漂移等 测速传感器误差 测速误差 皮带打滑误差等 机械结构误差 有效称量段 L 误差 称量托辊误差 测量电路误差 零漂 温漂等 第三节第三节 力矩的测量力矩的测量 转矩的测量方法转矩的测量方法 传递法 大概知道 传递法 大概知道 力平衡力平衡 能量转换法能量转换法 平衡式转动测量仪 平衡式转动测量仪 key 第五节第五节 真空的测量真空的测量 知道几种真空测量方法 知道名字大概什么的 知道几种真空测量方法 知道名字大概什么的 液柱式压力计液柱式压力计 弹性式压力表弹性式压力表 负荷式压力计负荷式压力计 电气式压力表 压力传感器 电气式压力表 压力传感器 真空测量仪器的划分 按用途分类 真空计 用于测量低于大气压的稀薄气体的压力 分压强计 用于真空系统内气体组成分析和分压强测量 检漏计 用于检测真空系统或器件的泄漏 按测量原理分 基于力的作用原理 U 型波纹管式 波纹管式 膜电式 基于压缩作用原理 麦式真空计 基于导热作用原理 电阻真空计 热电偶真空计 基于电离作用原理 热阴极式 冷阴极式 放射性真空计 重点 麦式真空计原理重点 麦式真空计原理 第十章第十章 机械振动测试机械振动测试 振动测量仪器的检定 直到名称和大概说明即可 具体原理不要求 可填空 可简答一句话 讲明原理即可 绝对法绝对法 比较法比较法 它是将标准的机械振动按振动的基本单位 即时间和长度进行测量 再通过波形计算出振动 参数如位移 速度 加速度等 冲击法冲击法 加速度计稳态振动的校准数据不能应用于冲击测量状态 对加速度计进行大加速度值的线性校准 共振量校准法共振量校准法 振动激励 稳态瞬态 稳态 正弦 激振 借助激振设备 对被测对象施加一个频率可控的简谐激振力 又称为简谐激振 目的是要在稳态下测定响应与激励的幅值比和相位差 为了能够测量某个频率范围内的响应 可以有级或无级的改变激振力的频率 这一过程称为 频率扫描 这种频率随时间而变化的正弦激励 又称为扫描激振 优点 激振功率大 信噪比高能保证测试的精确度 缺点 测试周期长 瞬态激振 对被测对象施加一个瞬态变化的力 快速正弦扫描激振 激振力为正弦力 幅值恒定 频率在扫描范围内快速线性增加 脉冲激振 以一个力脉冲作用在被测对象上 激振力的频谱在一定范围内可看作是连续 恒定的 也被称为 锤击法 阶跃激振 激振力使被测结构产生初始变形 然后突然撤掉激振力 常用于建筑结构的 振动测试 随机激振 许多机械或结构在运行状态下所受到的干扰力或者动载荷往往都具有随机的性质 使用白噪 声或者伪随机信号作为激励信号可以模拟被测物的工作状态 进行 在线 分析 振动的测量 振动的测量 key 看书即可 看书即可 自由振动自由振动 共振法 共振法 2 个 个 10 4 思考题思考题 即机械振动固有频率和振动量的测量 PPT 指反映振动强弱程度的量 指 x t v t a t 的大小 三者互为微积分关系 且它们的幅值关系与频率有关 位移是研究强度和变形的重要依据 加速度与作用力或载荷成正比 是研究疲劳和动力强度的重要依据 速度决定了噪声的高低 人对机械振动的敏感程度在很大频率范围内是由速度决定的 速度又与能量和功率有关 并决定了力的动量 频率则是寻找振源和分析振动的主要依据 振动在受振机械上所产生的效果与振动频率 和受振机械的固有频率之比有很大的关系 对于简谐运动 四个参数只要任意两个即可得到其余参数 阻尼比的测量方法阻尼比的测量方法 第十一章第十一章 温度测量温度测量 分类 接触式 膨胀式 热电偶式 电阻式 缺点 影响原温度场分布 达到热平衡需要时间 非接触式 热辐射 辐射式温度计 亮度温度计 比色式温度计 优点 具有较高的测量温度上限 不破坏温度场 便于测量运动物体的温度和快速变化的温 度 膨胀式温度计 利用物体热胀冷缩的性质 直接测量温敏物质在受热后尺寸或体积的变化 液体膨胀式温度计和固体膨胀式温度计 测量介质 气体或液体 受热后体积变化所引起的封闭系统中的压力变化 又称为压力式温 度计 重点重点 热电偶温度计热电偶温度计 热电效应热电效应 热电效应和热电偶 两种不同材料的导体 组成一个闭合回路 如果两端结点的温度不同 则回路中会产生一定 大小的电流 这个电流的大小与两种导体材料性质以及结点的温度有关 这种现象称为热电 效应 热电偶产生电动势 接触电动势和温差电动势 接触电动势 两种导体 A B 接触的时候 由于导体内的自由电子密度不同 在电子扩 散达到动态平衡时 A B 之间就形成了一个电位差 温差电动势 对单一金属导体 如果两端的温度不同 则两端的自由电子就具有不同的 动能 动能大的自由电子就会向温度低的一段扩散 失去了电子的这一端就处于正电位 而低温端由于得到电子处于负电位 这样两端就形成了电位差 热电偶的基本定律热电偶的基本定律 是什么 用在哪里 怎么用 是什么 用在哪里 怎么用 考过用于干嘛考过用于干嘛 均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路 不论导体的截面 长度以及各处的温度分布如何 均不产生热电动势 由两种均质材料构成热电偶 热电动势的大小仅与材料及结点温度 有关 与热电偶的大小 尺寸 形状及沿电极方向温度分布无关 如两种材料不均匀 由于温度梯度的存在 将会有附加电动势产生 中间导体定律 将 A 和 B构成的热电偶的 T0 端断开 接入第三种导体C 只要 C 的两端温度相同 接入 C 对回路总电动势无影响 中间温度定律 热电偶两结点温度为 T0 T 时的热电势等于结点温度为 T Ta 和 Ta T0 时热电势 的代数和 即 标准电极定律 若已知 EAC T T0 和 EBC T T0 则 由于铂的物理 化学性质稳定 熔点高 易提纯 所以 通常选用高纯铂丝作为标准电 极 只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势 则各种金属之间相互组合而成 的热电偶的热电动势就可以计算出来 温度补偿的几种方法温度补偿的几种方法 电桥电桥 PPT 简答和填空简答和填空 用热电性质与热电偶相近的材料制成导线 用它将热电偶的参比端延长到需要的地方 而且 不会对热电偶回路引入超出允许的温度误差 热辐射测温热辐射测温法法 任何物体受热后热能转为辐射能 温度越高辐射能量越大 辐射能以波动形式表现出来 其波长范围宽 从短波 X 光 紫外 可见光到红外 测温主要用可见光和红外光 因为此 类能量被接收以后 多转变为热能 使物体的温度升高 所以一般就称为热辐射 利用光辐 射测量物体温度 非接触测温 不破坏原温场 可测动件 应用广泛 平衡热辐射或平衡辐射 如果物体辐射出去的能量恰好等于在同