现代精密仪器设计第三章-仪器精度理论说课材料

1、精精 密密 仪仪 器器 设设 计计 Design of Precision Instrument第一页，共61页。第二页，共61页。第三页，共61页。一、误差一、误差(wch)（Error） 误差定义及分类误差定义及分类这里重点介绍仪器设计中误差理论这里重点介绍仪器设计中误差理论(lln)常用概念与表示方法。常用概念与表示方法。！1.绝对误差:测得值与被测量真值之差0 xx nxxnii1特点 有大小、方向和量纲；有大小、方向和量纲； 不反映精细程度。不反映精细程度。第四页，共61页。2.相对误差(xin du w ch)3. 极限(jxin)误差（精确度）：误差的极限(jxin)范围000

2、xxxx特点特点 有大小、方向、无量有大小、方向、无量(wling)纲；纲； 反映精细程度。反映精细程度。（均方根误差）概率nxxttni120max%)7 .99(3特点特点 有大小、量纲和范围；有大小、量纲和范围； 反映精确度。反映精确度。第五页，共61页。二、仪器二、仪器(yq)精度精度精度（精度（Accuracy）与误差概念）与误差概念(ginin)相反；精度高、低用误差来衡量。相反；精度高、低用误差来衡量。 误差大，精度低；误差小，精度高误差大，精度低；误差小，精度高精度(jn d) 准确度准确度系统误差大小的反映；系统误差大小的反映； 精密度精密度随机误差大小的反映；随机误差大小的

3、反映； 精确度精确度系统随机系统随机 的综合；的综合；第六页，共61页。1.1.复现复现(f xin)(f xin)精度（再现精度）精度（再现精度） 用与标准量（真值或约定用与标准量（真值或约定(yudng)值）的偏差来表示的绝对精度，反映值）的偏差来表示的绝对精度，反映仪器精确度。仪器精确度。不同方法、不同地点、不同时间不同方法、不同地点、不同时间(shjin)、不同仪器、不同仪器2.2.重复精度 同一测量方法和测试条件下，相隔不太长时间，多次测量的结同一测量方法和测试条件下，相隔不太长时间，多次测量的结果，反映仪器精密度。果，反映仪器精密度。复现精度复现精度 1/31/10 被测精度被测精

4、度 1/31/10应根据使用场合来确定。由于影响精度因素较多，要对使用场合中应根据使用场合来确定。由于影响精度因素较多，要对使用场合中使用条件，如环境、测试人员使用条件，如环境、测试人员等进行研究以确定具体的精度。等进行研究以确定具体的精度。 灵敏度、分辨率灵敏度、分辨率1/31/5 仪器精度仪器精度第五十五页，共61页。2.2.实验实验(shyn)(shyn)结果结果3.3.现有现有(xin yu)(xin yu)的技术水平、条件与实践经的技术水平、条件与实践经验验 对有些仪器在精度设计前，最好进行对有些仪器在精度设计前，最好进行(jnxng)模拟实验；根据模拟实验模拟实验；根据模拟实验结果

5、，来确定仪器的精度。结果，来确定仪器的精度。第五十六页，共61页。二、仪器二、仪器(yq)精度分精度分配配1. 精度分配(fnpi)依据 仪器的精度指标和总技术条件；仪器的精度指标和总技术条件； 仪器工作原理仪器工作原理光机电系统图、装配图，找出各部分误差源总数及光机电系统图、装配图，找出各部分误差源总数及可能采取的补偿措施；可能采取的补偿措施； 工厂生产工厂生产(shngchn)条件（加工、生产条件（加工、生产(shngchn)、检测）、技、检测）、技术水平、产品使用条件；术水平、产品使用条件； 国家、部门、行业有关公差标准；国家、部门、行业有关公差标准； 经济性经济性第五十七页，共61页。

6、2. 精度(jn d)分配方法仪器仪器(yq)总误差系统误差随机误差总误差系统误差随机误差1）系统误差）系统误差特点特点影响较大、数目较少、多为已知影响较大、数目较少、多为已知 算出原理系统误差，根据工艺水平给出原理误差的公差算出原理系统误差，根据工艺水平给出原理误差的公差(gngch)(gngch)值，再算出局部系统误差，便可合成总的系统误差。值，再算出局部系统误差，便可合成总的系统误差。对系统误差评价对系统误差评价 （a）总系统误差总系统误差 仪器允许误差仪器允许误差不合理，重新设计；不合理，重新设计； （b）总系统误差总系统误差 1/3 仪器误差；仪器误差； （c）补偿措施补偿措施消除或

7、减少系统误差；消除或减少系统误差；第五十八页，共61页。2）随机误差）随机误差特点数目较多、未知，多采用均方根方法综合 随机总误差仪器(yq)总误差s 系统总误差e 等作用等作用(zuyng)原则原则各零部件误差相等地作用各零部件误差相等地作用(zuyng)于总误差于总误差mni 不等作用不等作用(zuyng)原则原则）各随机误差的作用系统（inmiiiPP12随机误差分配方法第五十九页，共61页。3. 3. 公差公差(gngch)(gngch)调整调整 等作用等作用(zuyng)原则，没有考虑各零部件的实际情况原则，没有考虑各零部件的实际情况不精确，应通过公不精确，应通过公差调整达到合理。差

8、调整达到合理。公差评定(pngdng)等级 经济公差极限经济公差极限在通用设备上，采用最经济加工方法所达到的精度；在通用设备上，采用最经济加工方法所达到的精度； 生产公差极限生产公差极限在通用设备上，采用特殊工艺装备，不考虑效率因素进行加工所能达在通用设备上，采用特殊工艺装备，不考虑效率因素进行加工所能达到的精度；到的精度； 技术公差极限技术公差极限在特殊设备上以及良好的条件下所达到的精度。在特殊设备上以及良好的条件下所达到的精度。公差调整方法先系统，误差大，易调整；后随机先系统，误差大，易调整；后随机公差调整目标 （a）多数在经济公差极限内；少数在生产公差极限内；极个别在技术公差极限多数在经

9、济公差极限内；少数在生产公差极限内；极个别在技术公差极限内；内； （b）系统误差公差等价比随机误差高；补偿措施少而经济效果显著。系统误差公差等价比随机误差高；补偿措施少而经济效果显著。 第六十页，共61页。4. 误差(wch)补偿1）误差值补偿法）误差值补偿法直接直接(zhji)减小误差源减小误差源 分级补偿分级补偿将补偿的部分分成若干级分别补偿，如加调整将补偿的部分分成若干级分别补偿，如加调整(tiozhng)垫垫 连续补偿连续补偿如导轨镶条，可用以连续调整如导轨镶条，可用以连续调整(tiozhng)间隙；间隙； 自动补偿自动补偿如误差校正板。如误差校正板。2）误差传递系数补偿法）误差传递系数补偿法 选择最佳工作区选择最佳工作区