儀器的誤差來源
發布時間:2008/12/8 0:00:00 訪問次數:1011
儀器的誤差來源可以分為原理誤差、制造誤差和運行誤差三大類。
(1)原理誤差
原理誤差由于理論不完善或采取近似理論而產生。它與制造精度無關,而是由設計決定。儀器采取何種方案,進行何種近似處理,便會產生何種原理誤差。例如激光測長系統的小數有理化,光學系統的畸變誤差等,都屬原理誤差。又如測角望遠鏡或自準直儀(見圖1)是以分劃板上的刻度z來反映角度a的,即
圖1 自準直儀的原理誤差
可見z與a呈非線性關系。也就是說,分劃板上的刻線應按式(4-1)的關系成不等間隔。
而實際上為了減少工藝上的困難,分劃板是等間隔刻劃的,即形成如下關系:
這樣就不可避免地要產生原理誤差△z:
表1列出了5°以內的δa值。顯然,若自準直儀的測角精度要求達到±1″,其測角范圍就不可大于±2°。
表1 自準直儀原理誤差數據
(2)制造誤差
由于材料、加工尺寸和相互位置的誤差而產生的儀器誤差,統稱為制造誤差。制造誤差是不可避免的,但并不是所有的零件誤差都造成儀器誤差,起主要作用的是構成測量鏈的零部件。所以設計時要注意結構的合理性,要注意基面統一以及使測量鏈最短等。
(3)運行誤差
運行誤差產生于儀器的使用過程中,主要分為以下幾類:
①變形誤差。由于載荷、接觸變形、自重等原因而產生彈性變形引起的誤差。減小變形誤差的主要辦法有:
● 選擇合適的結構以減小變形。例如支承點位置(見圖1),欲使工件在自重影響下,
長度變化最小,則應使α≈(2/9)j(貝塞爾點),這適合于刻度尺。若欲使工件兩個
端面平行度變化最小,貝刂應使α≈(4/19)j(愛雷點),這適合于長的塊規;
圖1 支承點位置與自重變形的關系
● 在結構安排上,要注意一個零件的變形不要傳遞到相鄰的零件上去,更不要被放大:
● 選擇彈性模量大的材料;
● 盡量避免材料受彎、扭的作用。因為在同樣載荷作用下,材料受拉和壓力作用時變形小;
● 盡量保證測量過程中測力恒定。
②磨損引起的誤差。減小磨損的主要辦法有:摩擦副不用同一種材料;降低表面粗糙度數值;采取跑合、預磨措施等。
③溫度變化引起的誤差。溫度變化不僅會引起機身熱變形,還會引起周圍介質的折射率發生變化,后者對于干涉長度測量儀器會引入誤差。減小溫度誤差的主要手段有:隔離熱源(如將光源移到儀器外邊);建立熱平衡條件(如將激光器密閉,有時反而比散熱好);使被測件與標準器的材料線膨脹系數盡量接近;減小干涉儀的閑區誤差等。
④間隙與空程。間隙靠加工或調整減小,空程多采取彈性力封閉辦法消除。
⑤振動引起的誤差。設計要采用合適的結構以避免共振;儀器要采取隔離措施等。
歡迎轉載,信息來源維庫電子市場網(www.dzsc.com)
儀器的誤差來源可以分為原理誤差、制造誤差和運行誤差三大類。
(1)原理誤差
原理誤差由于理論不完善或采取近似理論而產生。它與制造精度無關,而是由設計決定。儀器采取何種方案,進行何種近似處理,便會產生何種原理誤差。例如激光測長系統的小數有理化,光學系統的畸變誤差等,都屬原理誤差。又如測角望遠鏡或自準直儀(見圖1)是以分劃板上的刻度z來反映角度a的,即
圖1 自準直儀的原理誤差
可見z與a呈非線性關系。也就是說,分劃板上的刻線應按式(4-1)的關系成不等間隔。
而實際上為了減少工藝上的困難,分劃板是等間隔刻劃的,即形成如下關系:
這樣就不可避免地要產生原理誤差△z:
表1列出了5°以內的δa值。顯然,若自準直儀的測角精度要求達到±1″,其測角范圍就不可大于±2°。
表1 自準直儀原理誤差數據
(2)制造誤差
由于材料、加工尺寸和相互位置的誤差而產生的儀器誤差,統稱為制造誤差。制造誤差是不可避免的,但并不是所有的零件誤差都造成儀器誤差,起主要作用的是構成測量鏈的零部件。所以設計時要注意結構的合理性,要注意基面統一以及使測量鏈最短等。
(3)運行誤差
運行誤差產生于儀器的使用過程中,主要分為以下幾類:
①變形誤差。由于載荷、接觸變形、自重等原因而產生彈性變形引起的誤差。減小變形誤差的主要辦法有:
● 選擇合適的結構以減小變形。例如支承點位置(見圖1),欲使工件在自重影響下,
長度變化最小,則應使α≈(2/9)j(貝塞爾點),這適合于刻度尺。若欲使工件兩個
端面平行度變化最小,貝刂應使α≈(4/19)j(愛雷點),這適合于長的塊規;
圖1 支承點位置與自重變形的關系
● 在結構安排上,要注意一個零件的變形不要傳遞到相鄰的零件上去,更不要被放大:
● 選擇彈性模量大的材料;
● 盡量避免材料受彎、扭的作用。因為在同樣載荷作用下,材料受拉和壓力作用時變形小;
● 盡量保證測量過程中測力恒定。
②磨損引起的誤差。減小磨損的主要辦法有:摩擦副不用同一種材料;降低表面粗糙度數值;采取跑合、預磨措施等。
③溫度變化引起的誤差。溫度變化不僅會引起機身熱變形,還會引起周圍介質的折射率發生變化,后者對于干涉長度測量儀器會引入誤差。減小溫度誤差的主要手段有:隔離熱源(如將光源移到儀器外邊);建立熱平衡條件(如將激光器密閉,有時反而比散熱好);使被測件與標準器的材料線膨脹系數盡量接近;減小干涉儀的閑區誤差等。
④間隙與空程。間隙靠加工或調整減小,空程多采取彈性力封閉辦法消除。
⑤振動引起的誤差。設計要采用合適的結構以避免共振;儀器要采取隔離措施等。
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