測(cè)控儀器設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)題

1、第二章誤差特性 ：客觀存在性、不確定性、未知性。分類(lèi) ：按誤差的數(shù)學(xué)特征 ：隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差、粗大誤差；按被測(cè)參數(shù)的時(shí)間特性 ：靜態(tài)參數(shù)誤差、動(dòng)態(tài)參數(shù)誤差；按誤差間的關(guān)系 ：獨(dú)立誤差：相關(guān)系數(shù)為“零” 、非獨(dú)立誤差：相關(guān)系數(shù)非“零”來(lái)源：設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用，生產(chǎn)中誤差有原理誤差、制造誤差、運(yùn)行誤差。原理誤差 ：近似數(shù)據(jù)處理方法、機(jī)械結(jié)構(gòu)、測(cè)量與控制電路1)采用近似的理論和原理進(jìn)行設(shè)計(jì)是為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、簡(jiǎn)化制造工藝、簡(jiǎn)化算法和降低成原理誤差屬于系統(tǒng)誤差，使儀器的準(zhǔn)確度下降，應(yīng)該設(shè)法減小或消除。減小的方法：? 采用更為精確的、符合實(shí)際的理論和公式進(jìn)行設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算? 研究原理誤差的規(guī)律，采取技術(shù)措施

2、避免原理誤差。? 采用誤差補(bǔ)償措施 。制造誤差 ：產(chǎn)生于制造、 支配以及調(diào)整中的不完善所引起的誤差。主要由儀器的零件、 元件、部件和其他各個(gè)環(huán)節(jié)在尺寸、 形狀、 相互位置以及其他參量等方面的制造及裝調(diào)的不完善所引起的誤差。運(yùn)行誤差 ：儀器在使用過(guò)程中所產(chǎn)生的誤差。如力變形誤差、磨損和間隙造成的誤差，溫度變形引起的誤差，材料的內(nèi)摩擦所引起的彈性滯后和彈性后效，以及振動(dòng)和干擾等儀器誤差分析目的：正確地選擇儀器設(shè)計(jì)方案；合理地確定結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)；為設(shè)置誤差補(bǔ)償環(huán)節(jié)提供依據(jù)。任務(wù)：尋找影響儀器精度的誤差根源及其規(guī)律；計(jì)算誤差及其對(duì)儀器總精度的影響程度；過(guò)程 ： 尋找儀器源誤差分析計(jì)算局部誤差是各個(gè)源誤

3、差對(duì)儀器精度的影響， 這種影響可以用誤差影響系數(shù)與該源誤差的乘積來(lái)表示；質(zhì)（單值、多值）、測(cè)量狀態(tài)（動(dòng)態(tài)、靜態(tài)）等要求;2）按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格的定義確定儀如果滿足，則表總誤差，并判斷儀器總誤差是否滿足精度設(shè)計(jì)所要求的數(shù)值。明精度設(shè)計(jì)成功；否則，對(duì)精度分配方案進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整或改變?cè)O(shè)計(jì)方案或結(jié)構(gòu) 后，重新進(jìn)行精度綜合。誤差獨(dú)立作用原理：除儀器輸入以外，另有影響儀器輸出的因素，假設(shè)某一因素的變動(dòng)（源誤差）使儀器產(chǎn)生一個(gè)附加輸出，稱(chēng)為局部誤差。影響系數(shù)是儀器結(jié)構(gòu)和特征參數(shù)的函數(shù)；一個(gè)源誤差只產(chǎn)生一個(gè)局部誤差，而與其它源誤差無(wú)關(guān)；儀器總誤差是局部誤差的綜合。分析方法：微分法、幾何法、作用線與瞬時(shí)臂法、數(shù)學(xué)逼近

4、法、控制系統(tǒng)的誤差分析法。其 它方法：逐步投影法、矢量代數(shù)法、球面三角法幾何法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、直觀，適合于求解機(jī)構(gòu)中未能列入作用方程的源誤差所引起的局部誤差，但在應(yīng)用于分析復(fù)雜機(jī)構(gòu)運(yùn)行誤差時(shí)較為困難基于機(jī)構(gòu)傳遞位移的機(jī)理因此，作用線與瞬時(shí)臂法首先要研來(lái)研究源誤差在機(jī)構(gòu)傳遞位移的過(guò)程中如何傳遞到輸出。究的是機(jī)構(gòu)傳遞位移的規(guī)律。第三章 測(cè)控儀器總體設(shè)計(jì)， 是指在進(jìn)行儀器具體設(shè)計(jì)以前，從儀器自身的功能、技術(shù)指標(biāo)、檢測(cè)與對(duì)儀器設(shè)計(jì)中的全局問(wèn)題進(jìn)行全面控制系統(tǒng)框架及儀器應(yīng)用的環(huán)境和條件等總體角度出發(fā), 的設(shè)想和規(guī)戈嘰要考慮的主要問(wèn)題有:1.設(shè)計(jì)任務(wù)分析2.創(chuàng)新性構(gòu)思3.測(cè)控儀器若干設(shè)計(jì)原則的考慮4.測(cè)控儀

5、器若干設(shè)計(jì)原理的斟酌 5.測(cè)控儀器工作原理的選擇和系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.測(cè)控系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)的確定7.儀器總體的造型規(guī)劃儀器總體設(shè)計(jì)的最終評(píng)估，是以其所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與技術(shù)指標(biāo)來(lái)衡量,精度與可靠性指標(biāo)是測(cè)控儀器設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題。設(shè)計(jì)任務(wù)分析器工作原理了解測(cè)控參數(shù)載體的特點(diǎn)機(jī)械與光學(xué)載體居多。要考慮載體的大小、形狀、材料、重量、狀態(tài)等了解儀器的功能要求是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)、開(kāi)環(huán)還是閉環(huán)、一維還是多維、單一參數(shù)還是復(fù)合參數(shù)、檢測(cè)效率、測(cè)量范圍、承載能力、操作方式、顯示方式、自動(dòng)診斷、自動(dòng)保護(hù)等。了解儀器的使用條件室內(nèi)還是室外、 在線還是脫機(jī)、間斷還是連續(xù)、 環(huán)境狀況。了解國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品的原理和技術(shù)水平了

6、解國(guó)內(nèi)加工工藝水平及關(guān)鍵元器件的銷(xiāo)售情況六項(xiàng)設(shè)計(jì)原則：阿貝（Abbe）原則及其擴(kuò)展變形最小原則及減小變形影響的措測(cè)量鏈最短原則坐標(biāo)系統(tǒng)一原則精度匹配原經(jīng)濟(jì)原則阿貝原則定義：為使量?jī)x能給出正確的測(cè)量結(jié)果，必須將儀器的讀數(shù)刻線尺安放在被測(cè)尺寸線的延長(zhǎng)線上?；蛘哒f(shuō)，被測(cè)零件的尺寸線和儀器的基準(zhǔn)線（刻線尺）應(yīng)順序排成一 條直線。但在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，有些情況 不能保證阿貝原則的實(shí)施，其原因有二: 1）遵守阿貝原則一般造成儀器外廓尺寸過(guò)大，特別是對(duì)線值測(cè)量范圍大的儀器，情況更為 嚴(yán)重。2）多自由度測(cè)量?jī)x器，如圖3-3所示的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，或其它有線值測(cè)量系統(tǒng)的儀器。很 難作到使各個(gè)坐標(biāo)方向或一個(gè)坐標(biāo)方向上

7、的各個(gè)平面內(nèi)均能遵守阿貝原則。許多線值測(cè)量系統(tǒng)的儀器， 很難做到使各個(gè)坐標(biāo)方向或一個(gè)坐標(biāo)方向上的各個(gè)平面內(nèi)均能遵 守阿貝原則。變形最小原則定義：應(yīng)盡量避免在儀器工作過(guò)程中，因受力變化或因受溫度變化而引起的儀器結(jié)構(gòu)變形或儀器狀態(tài)和參數(shù)的變化。1.減小力變形影響的技術(shù)措施米激光測(cè)長(zhǎng)機(jī)底座變形的補(bǔ)償、光電光波比長(zhǎng)儀消除力變形的結(jié)構(gòu)布局2.減小熱變形影響的技術(shù)措施1、用恒溫條件，以減小溫度變化量選擇合適的材料,以減小線膨脹的影響，或選用線脹系數(shù)相反的材料在某些敏感環(huán)節(jié)上進(jìn)行補(bǔ)償;采用補(bǔ)償法補(bǔ)償溫度變化的影響測(cè)量鏈最短原則定義：儀器中直接感受標(biāo)準(zhǔn)量和被測(cè)量的有關(guān)元件,如被測(cè)件、標(biāo)準(zhǔn)件、感受元件、定位元件

8、等均屬于測(cè)量鏈在精密測(cè)量?jī)x器中，根據(jù)各環(huán)節(jié)對(duì)儀器精度影響程度的不同,可將儀器中的結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)區(qū)分為測(cè)量鏈、放大指示鏈和輔助鏈三類(lèi)。測(cè)量鏈的誤差對(duì)儀器精度的影響最大,般都是1:1影響測(cè)量結(jié)果。因此,對(duì)測(cè)量鏈各環(huán)節(jié)的精度要求應(yīng)最高。因此測(cè)量鏈最短原則顯然指一臺(tái)儀器中測(cè)量鏈環(huán)節(jié)的構(gòu)件數(shù)目應(yīng)最少,即測(cè)量鏈應(yīng)最短。因此，測(cè)量鏈最短原則作為一條設(shè)計(jì)原則要求設(shè)計(jì)者予以遵守。以上設(shè)計(jì)原則，一般都是從某臺(tái)儀器總體出發(fā)考慮的。而坐標(biāo)系統(tǒng)一原則,則是對(duì)儀器群體之間的位置關(guān)系，相互依賴(lài)關(guān)系來(lái)說(shuō)的，或主要是針對(duì)儀器中的零件設(shè)計(jì)及部件裝配要求來(lái)說(shuō)的。坐標(biāo)系統(tǒng)一原則對(duì)零部件設(shè)計(jì) 來(lái)說(shuō)，這條原則是指：在設(shè)計(jì)零件時(shí)，應(yīng)該使零件的設(shè)

9、計(jì)基面、工藝基面和測(cè)量基面一致起來(lái)，符合這個(gè)原則，才能使工藝上或測(cè)量上能夠較經(jīng)濟(jì)地獲得規(guī)定的精度要求而避免附加的誤差。對(duì)儀器群體之間（主系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間）的位置關(guān)系，相互依賴(lài)關(guān)系來(lái)說(shuō)，這條原則是指:在設(shè)計(jì)某臺(tái)儀器或其中的組成部件時(shí)，應(yīng)考慮到該儀器或該部件的坐標(biāo)系統(tǒng)在主坐標(biāo)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換關(guān)系與實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的方法精度匹配原則定義：在對(duì)儀器進(jìn)行精度分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)儀器中各部分各環(huán)節(jié)對(duì)儀器精度影響程度的不同，分別對(duì)各部分各環(huán)節(jié)提出不同的精度要求和恰當(dāng)?shù)木确峙?。?jīng)濟(jì)原則經(jīng)濟(jì)原則是一切工作都要遵守的一條基本而重要的原則。經(jīng)濟(jì)原則反映到測(cè)控儀器的設(shè)計(jì)之中，可從以下幾方面來(lái)考慮:1）工藝性。選擇正確的加工工藝和

10、裝配工藝，從而達(dá)到節(jié)省工時(shí),節(jié)約能源，不但易于組織生產(chǎn)，而且降低管理費(fèi)用。2）合理的精度要求。精度的高低，決定了成本的高低。因此各環(huán)節(jié)則應(yīng)根據(jù)不同的要求分配不同的精度。3）合理選材。合理選材是儀器設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)之一，從減小磨損、減小熱變形、 減小力變形、提高剛度及滿足許多物理性能上來(lái)說(shuō)，都離不開(kāi)材料性能。而材料的成本又差價(jià)很大，因此合理選材是至關(guān)重要的一條。4）合理的調(diào)整環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)合理的調(diào)整環(huán)節(jié)，往往可以降低儀器零部件的精度要求，達(dá)到降低儀器成本的目的。5）提高儀器壽命。為提高儀器壽命要對(duì)電氣元件進(jìn)行老化和篩選；對(duì)機(jī)械零部件中的易損系統(tǒng)采用更合理的結(jié)構(gòu)型式。 雖然這兩方面的改進(jìn)會(huì)使成本增加，

11、 但如果儀器壽命延長(zhǎng)一倍，等于使儀器價(jià)格降低了一半。測(cè)控儀器設(shè)計(jì)原理：平均讀數(shù)原理、比較測(cè)量原理、補(bǔ)償原理平均讀數(shù)原理 ：在計(jì)量學(xué)中，利用多次讀數(shù)取其平均值，能夠提高讀數(shù)精度。比較測(cè)量原理一） 位移量同步比較測(cè)量原理定義： 對(duì)復(fù)合參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的近代方法是先分別用激光裝置或光柵裝置等測(cè)出它們各自的位移量，然后再根據(jù)它們之間存在的特定 關(guān)系由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)直接進(jìn)行運(yùn)算比較而實(shí)現(xiàn)測(cè)量。位移量同步比較原理主要 應(yīng)用 于復(fù)合參數(shù)的測(cè)量： 漸開(kāi)線齒形誤差， 齒輪切向綜合誤差， 螺 旋線誤差，凸輪型面誤差的測(cè)量特點(diǎn)：這類(lèi)復(fù)合參數(shù)一般都是由線位移和角位移， 或角位移和角位移以一定關(guān)系作相故在設(shè)計(jì)互運(yùn)動(dòng)而成。 它們

12、的測(cè)量過(guò)程， 實(shí)際上是相應(yīng)的位移量之間的同步比較過(guò)程，這類(lèi)參數(shù)的測(cè)量?jī)x器中， 形成了一種位移量同步比較的測(cè)量原理。 這一原理的特點(diǎn)是符合按被測(cè)參數(shù)定義進(jìn)行測(cè)量的基本原則。二）差動(dòng)比較測(cè)量原理1電學(xué)量差動(dòng)比較測(cè)量電學(xué)量差動(dòng)比較測(cè)量可以大大減小共模信號(hào)的影響，從而可以提高測(cè)量精度和靈敏度，并可以改善儀器的線性度。2光學(xué)量差動(dòng)比較測(cè)量降低共模信號(hào)的影響，還可消除雜散光的干擾。（三）零位比較測(cè)量原理補(bǔ)償原理補(bǔ)償原理是儀器設(shè)計(jì)中一條內(nèi)容廣泛而意義重大的設(shè)計(jì)原理。如果在設(shè)計(jì)中，采用包括補(bǔ)償、調(diào)整、校正環(huán)節(jié)等技術(shù)措施，則往往能在 提高儀器精度和改善儀器性能方面收到良好的效果。補(bǔ)償原理的核心包括:1.補(bǔ)償環(huán)節(jié)

13、的選擇為了取得比較明顯的補(bǔ)償效果，補(bǔ)償環(huán)節(jié)應(yīng)選擇在儀器結(jié)構(gòu)、2.補(bǔ)償方法的確定工藝、精度上的薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)環(huán)境條件及外界干擾敏感的環(huán)節(jié)上。有光電方法、軟件方法、電學(xué)方法、標(biāo)準(zhǔn)器比較的方法等。3.補(bǔ)償要求的分析根據(jù)不同的補(bǔ)償對(duì)象，有不同的補(bǔ)償要求:例如，對(duì)于導(dǎo)軌直線度偏差的補(bǔ)償， 必須要對(duì)整個(gè)行程范圍進(jìn)行連續(xù)逐點(diǎn)的補(bǔ)償；而對(duì)儀器示值的校正，一般可要求校正幾個(gè)特征點(diǎn)，如首尾兩點(diǎn)，或中間選幾點(diǎn)，達(dá)到 選定的特征點(diǎn)保證儀器示值精確即可。4. 綜合補(bǔ)償（最佳調(diào)整原理）的實(shí)施優(yōu)點(diǎn)：綜合補(bǔ)償方法具有簡(jiǎn)單、易行、補(bǔ)償效果好的特點(diǎn)。涵義：該方法不必研究?jī)x器產(chǎn)生的誤差來(lái)自哪個(gè)或哪些環(huán)節(jié)，但通過(guò)對(duì)某個(gè)環(huán)節(jié)的調(diào)整后，便

14、起到了綜合補(bǔ)償?shù)男Ч?。檢測(cè)系統(tǒng)工作原理的選擇和系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)是總體考慮時(shí)首先遇到的一個(gè)問(wèn)題。檢測(cè)系統(tǒng)是一臺(tái)設(shè)備的重要組成部分，它相當(dāng)于人體智能系統(tǒng)的五官，五官獲取外界信號(hào)，大腦相當(dāng)于設(shè)備的控制系統(tǒng)，四肢相當(dāng)于設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu) ，因此，一臺(tái)完整的設(shè)備能否 按設(shè)計(jì)要求完成預(yù)定的任務(wù)，首先取決于檢測(cè)系統(tǒng)的精度和可靠性。檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括：傳感器的選擇與設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)量及其細(xì)分方法的應(yīng)用、數(shù)據(jù)處理與顯示 裝置的選取等三大部分。測(cè)控儀器結(jié)構(gòu)參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)的數(shù)值是根據(jù)儀器的功能、測(cè)量范圍、精度要求、分辯 力要求、誤差補(bǔ)償要求、使用要求和條件，以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定等許多因素來(lái)確定的。、從精度要求出發(fā)來(lái)確定儀器參數(shù)一一

15、光學(xué)靈敏杠桿的杠桿比的確定 二、從測(cè)量范圍要求出發(fā)確定儀器參數(shù)一一小模數(shù)漸開(kāi)線齒形誤差檢查儀的結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定三、從誤差補(bǔ)償要求來(lái)確定參數(shù)一一電容壓力傳感器的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定四、從儀器精度和分辯力要求 出發(fā)確定儀器參數(shù)光柵式刀具預(yù)調(diào)儀電子細(xì)分參數(shù)與視覺(jué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇。第四章在測(cè)控儀器中，精密機(jī)械系統(tǒng)對(duì)保證儀器的測(cè)量精度、定位精度和運(yùn)動(dòng)精度起著關(guān)鍵的作用。儀器中的支承件包括基座、立柱、機(jī)柜、機(jī)箱等。筆 稱(chēng)觀豔祁尺腳 尢鄒比獎(jiǎng)要世敦睛 歡B更層言總循用用報(bào)棉采膈於議郵驗(yàn)?zāi)芡取皵鄡?chǔ)卻有毓銀盅咗航獅已哥腳 暢力知淒小析歡舸琵0雜工諭磁世郢碾櫃蘇屈、霊黔慟取瞳出鯽型曲吹漸氏刪助昭、醐珊橄醐強(qiáng)胡枷魁納在軀R

16、!睡耦易m懇鄭腫畐媚噩翊縣毗雕;牆酣觀琶環(huán)嫌販辦嘗 對(duì)桶煩或驢媲騎冃凰耐須癱搠制怖 眾聒L匏閑綿覇施 龍電討機(jī)期觀瞬罪甌;百塾翹攔飆H爬新脳聲訝斟，to薛郅他 魁0誌、劃議彖H帯制齡：出曲雖*5給上學(xué) 與訃算枷喪天帕錯(cuò)詡d期怦雯tt動(dòng)梓吐 g座血I黑；ift"仍尊側(cè)旨；!闿itf仙樂(lè)期件瓦菜用破傾*盤(pán)?;謹(jǐn)刪廿細(xì)乩陸理 第果與菊t祓feib1）正磧1漲百世曲弓井除構(gòu)，船囲刃遛垃珂土小有姜；聽(tīng)，13時(shí)孌世 S龍厠?我有矣；蚤宵蕓 <-喝f(wàn)t五仁掃同時(shí)不同舒面F&苣癇址tjsafj繪l+2）鹹鉢綻豊：!樹(shù)以Ml雲(yún)期妾1-1-1僦爭(zhēng)K卿明卿蛾麒艙3）正賤的姑構(gòu)布詮總功犬杜勺）

17、身的詰構(gòu)工耳上*創(chuàng)匾詼謔嗨格 通腰椎也滌嘶粒菲艙擁郵J1， 擱崔-11?讓燉聯(lián)to工的工蕓也參聞夷1-2支創(chuàng)桶困盼耳愷豳垂轄S 創(chuàng)墾斟毎燉遢臥軸槿、動(dòng)精醐福朕M導(dǎo)軌由運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌（動(dòng)導(dǎo)軌）和支承導(dǎo)軌（靜導(dǎo)軌）組成，分為滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和彈性摩擦導(dǎo)軌。主軸剛度K=F/y體，主軸為變形體K0 =M/0（ a為主軸懸伸長(zhǎng)度,y2 主軸為剛體，軸承為變形體朋后下龍E動(dòng)補(bǔ)嚐-乘用稚牽岡節(jié)。緘賺窗福輛卅卄兩面確麒，砂琥® 怙旭，3有檢丈冃1苗翻市導(dǎo)甸桂冬*S其邑窗鈿刃導(dǎo)頊卑一邊苗內(nèi)外個(gè)兩面jg謝iM” 刪 H班m念聖引丿曲:r=B辦二懊二世臺(tái)麼斜卡西。您6忙_£環(huán)罷6功袖唱

18、!，瘞用徹新可fl。行向直也中同甲呂訊的兩時(shí)Sb兩sat窗餃小"，l支撐跨距y1 軸承為剛,y 總撓度）提高主軸剛度的措施：大主軸直徑，但導(dǎo)致機(jī)構(gòu)尺寸加大。一般 D 取錐孔大端直徑的 2 倍合理選擇支撐跨距a / l0=1/21/4提高軸承剛度主軸系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性滾動(dòng)摩擦軸系優(yōu)于滑動(dòng)軸系合理選擇推力支撐位a.b.c.d.減小熱源的影響推力支撐位置在后徑向軸承的兩側(cè)。受熱后主軸向前伸長(zhǎng)，影響軸向精度。推力支撐位置在前后徑向軸承的外側(cè)，裝配方便，受熱伸長(zhǎng)會(huì)影響軸向間隙。推力支撐位置在前徑向軸承的兩側(cè)， 避免了主軸受熱向前伸長(zhǎng)， 剛性較高， 但主軸懸伸部分增加。推力支撐位置在前徑向軸承的內(nèi)側(cè)

19、，是較好的布置。液體靜壓軸承軸系是由壓力油將軸系浮起進(jìn)行工作的軸承。特點(diǎn)：1)在液體壓力油作用下將主軸浮起，在軸和軸套之間形成油膜，因此形成液體摩擦，摩擦力極小，幾乎無(wú)磨損，壽命長(zhǎng)，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，消耗功率塵。2)與氣體靜壓軸系相比剛度更高，承載能力大，因此常用于大型或重型儀器上，在機(jī)床上應(yīng)用比較廣泛。3)回轉(zhuǎn)精度較高，可達(dá)卩 m。由于油液分子的平均作用，使軸系回轉(zhuǎn)精度可高于零件加工精度。4)抗振性好于氣體靜壓軸承。5)需要一套高質(zhì)量的供油系統(tǒng)，由于油溫變化后會(huì)造成回轉(zhuǎn)中心熱漂移，因而還需油溫控制系統(tǒng)配套使用。因此不僅系統(tǒng)復(fù)雜化而且成本也較高。第五章電路設(shè)計(jì)要求igott要II冊(cè)iW勘屈秦：離匕 謫

20、扒紳塢（颶科鶻痢欝 咅rni祉是-鈾我而襯哥福迥I靈議邂 豐甜曲駅總琵淮二灘； 嗓禳削鬆對(duì)屣i 鋤試赫嚓弱甥i餌樹(shù)電嘛軸磔刪複齟蔽i&我阪融鍛，世礪蟲(chóng)值君叡規(guī)執(zhí)11 靈躺，目號(hào)韓tht和九師塞鶴麗憧 鞭通鯛芝犒厠靈匪滔穩(wěn)定盹銃ti差。 茫盤(pán)卿繇箭言P fifiSS鉛W翊SE艇ii誚冶回目情藍(lán)標(biāo)翌臥味方並 軽舵設(shè)計(jì)耐尺團(tuán)必班以靛驅(qū)絢至II爛撲謝左軽當(dāng)?shù)腗甜附.側(cè)綻幀鄭，可Q顯署耐君扌醮獸©可罐魄制淑fiW埶砸湃I戦輜嘴差爾皚熬蒯魏艾 佛力對(duì)晅乏翩罰，需験凝慮1、注詩(shī)爭(zhēng)閘1H哽隠遙鈕常湃前過(guò)碗遺KO惰丹2、磁仲聽(tīng)確計(jì)集膜主馳諒式瘵,確運(yùn)鍛蹴置加S翎詒時(shí) 酚曉郭那直肆磁變二是在弟饌

21、緞?dòng)?jì)方面S1務(wù)距靠按臺(tái)理也戯聞悴龍或可覲甬i Z1頃胛熾中勵(lì)皐襯7L，辭說(shuō)韻應(yīng)軒幗鍛，&珊謹(jǐn)ffi加橫曲4新的麗眩薙 菲龜腕囂儲(chǔ)熾弓臥辦栗飆可餐熱旨賀汗飆神卜鼬也可 懣喩將跡童軸戍隹路耿瞭魁附竝懿隹敢書(shū)1軌綁斬 哉用“懣犧或“婕滋"前方亦尋耕釧間、駢掃慣瞞衷 競(jìng)耕我詡比舍K簡(jiǎn)述測(cè)控儀器誥計(jì)中一般的設(shè)計(jì)娶求目括哪些方面？主蘿的謖計(jì)程序包括哪些？ 設(shè)計(jì)要求：精度要求檢測(cè)效率要求可靠性要求經(jīng)濟(jì)性要求使用條件要求©造 型宴求設(shè)計(jì)程序：確定設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)分析©調(diào)查研究總體方案設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)©制 造樣機(jī)©樣機(jī)鑒走或驗(yàn)收樣機(jī)設(shè)計(jì)罡型后進(jìn)行小批量生產(chǎn)2

22、、簡(jiǎn)述測(cè)控儀器的設(shè)計(jì)原則，并稍作說(shuō)明阿貝原則該愿則指出，為使量?jī)x能給出正確測(cè)童結(jié)果，業(yè)須將儀器的讀數(shù)可先吃安放在械測(cè) 尺寸錢(qián)的延長(zhǎng)袋上。就是說(shuō)，被測(cè)露件的尺寸線和儀器中作為讀數(shù)用的基準(zhǔn)線應(yīng)順 厚排成一條直線最小變形Jf則該原則指出，應(yīng)盡臺(tái)避免在儀器工作a程中，因受力變化或因溫度變化而引起的儀 器結(jié)構(gòu)變形或儀器狀態(tài)和參數(shù)的變化,并使之對(duì)儀器精度的影響量小 測(cè)量鏈最短原則測(cè)量旌最短原則則是指構(gòu)成儀器測(cè)量鏈環(huán)節(jié)的構(gòu)件數(shù)目應(yīng)最少坐標(biāo)系基準(zhǔn)統(tǒng)一原則這條原則是指，在設(shè)計(jì)霧件時(shí)，應(yīng)該使零件的設(shè)計(jì)基面、工藝基面和測(cè)量基面一致 起來(lái)符合這個(gè)則才能使工藝上或測(cè)量上能夠較經(jīng)濟(jì)的獲得規(guī)走的精度要求而避 免附加的懼差

23、精度匹配原則在對(duì)儀器進(jìn)行精度分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)儀器中各部分各環(huán)節(jié)對(duì)儀器精度影響的不 同，分別對(duì)各部分個(gè)環(huán)節(jié)提出不同的精度要求和恰當(dāng)?shù)木确峙?，這就是精度匹配 原則經(jīng)濟(jì)原則經(jīng)濟(jì)原則是一切工作都要遵守的一條基本而重要的原則3、簡(jiǎn)述測(cè)控儀器的設(shè)計(jì)原理，并稍作簡(jiǎn)述平均讀數(shù)原理在計(jì)量學(xué)中，利用多次讀數(shù)取其平均值，通常能夠提高讀數(shù)精度。利用這一原理來(lái) 設(shè)計(jì)儀器的讀數(shù)系統(tǒng)，即稱(chēng)之為平均讀數(shù)原理比較測(cè)量原理包括位移量同步比較測(cè)量原理、差動(dòng)比較測(cè)量原理、零位比較測(cè)量原理 補(bǔ)償庫(kù)理應(yīng)用補(bǔ)償法進(jìn)行誤差補(bǔ)償是應(yīng)注意的問(wèn)題有補(bǔ)償環(huán)節(jié)補(bǔ)償方法©補(bǔ)償要求 ©綜合補(bǔ)償4、線紋尺、度盤(pán)、碼盤(pán)都是絕對(duì)碼標(biāo)準(zhǔn)量

24、的例子，根據(jù)它們的起始和終止的位S就可以 確定所對(duì)應(yīng)的線位移或轉(zhuǎn)角，與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。絕對(duì)碼標(biāo)準(zhǔn)量的抗干擾能力優(yōu)于増量 2標(biāo)淮量，它不受停電、斷線等蕙外故障以及測(cè)量中間過(guò)程的影響，并易于傾復(fù)測(cè)量 光葡、激光干涉條紋等屬于増量馬標(biāo)準(zhǔn)量。它的優(yōu)點(diǎn)是可按需要任意設(shè)S零位，這樣可嘆 不必通過(guò)兩點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)差去確定位移或轉(zhuǎn)角。有的増量耳標(biāo)準(zhǔn)量還設(shè)有絕對(duì)零位。増量曰 標(biāo)準(zhǔn)fi需從測(cè)量條件、屏蔽、電路等方面采取措施，以提高其抗干擾能力5、導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的不平穩(wěn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因罡什么？如何加以改善？ 原因：導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的不平穩(wěn)現(xiàn)象主要是因?yàn)椤芭佬小爆F(xiàn)象。導(dǎo)致爬行現(xiàn)象的原因有導(dǎo)軌間的靜、動(dòng)摩扌廉系數(shù)差值較大動(dòng)摩抿系數(shù)隨

25、速度 變化系統(tǒng)剛度差改善：要減小爬行，影視臨界速度降低，即應(yīng)制小動(dòng)摩播力與靜摩擦力之差A(yù)F,増加 系統(tǒng)阻尼和増加彈性環(huán)節(jié)剛度。當(dāng)運(yùn)動(dòng)部分潤(rùn)滑較好時(shí)也可使爬廳減小6、試述線性直流穩(wěn)定電源和開(kāi)關(guān)型穩(wěn)定電源的工作原理，說(shuō)明其特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。 線性直茨穩(wěn)定電源的原理罡，靠調(diào)整簣之間的電壓竦穩(wěn)定輸出，因此線性電源的 出特點(diǎn)是工作在線性區(qū)，穩(wěn)走性高，紋汲小，可塞性高，易做成多路。輸岀連續(xù)可調(diào)，但足 體積大、較笨重、效率相對(duì)較低 幵關(guān)型直流穩(wěn)定電源的功率器件調(diào)整管不是工作在紋性區(qū)，而是工作在飽和區(qū)及 止區(qū)，艮卩始終處于功率開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)電源因此而得名。開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是體積小，重量輕, 穩(wěn)定可竈，尤其是輸乂電壓范

26、圍很當(dāng)J缺點(diǎn)相對(duì)干線性電源來(lái)說(shuō)文浪較大7、干擾網(wǎng)合的方式主要有哪些？分別是怎么形成的？干擾福合的方式主要有»電耦合電硯璃合共阻抗搞合®漏電流耦合 靜電網(wǎng)合亦稱(chēng)電容性輻合，產(chǎn)生的原因主要是由于兩個(gè)電子器件或者兩 電路之間存在寄生電容，經(jīng)寄生電容®個(gè)電路的電荷彫響另一個(gè)電路©電宙網(wǎng)合的產(chǎn)生原因王要由于兩個(gè)電路存在疊憨，使辱一個(gè)電路的電湊 化通過(guò)電磁耦合干擾另一個(gè)電路 共阻抗耦合一股發(fā)主在兩個(gè)電路的電流淡經(jīng)一個(gè)公共®抗其中一個(gè)電在該阻抗的壓降會(huì)影響另一路漏電溢揺合？蓉帛中干細(xì)絳不良，而流經(jīng)維繞電陽(yáng)的電溢所引起的的干擾8、試述在印駁電路板設(shè)計(jì)中的布線要

27、拿握的一些原則？（對(duì)支電源線，借號(hào)線和地線）。電源線的布線®則：電源線和地線要盡量粗，除減小S降外，更重要的是降低輻合噪聲。只S允許，還是盡可能用當(dāng)線。導(dǎo)線的最小寬度主要有導(dǎo)線與絕緣基板間的粘附強(qiáng)度和 S過(guò)它們的電流值決定。導(dǎo)線之間的最小距離主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓 決定 信號(hào)線的布線原則：布線時(shí)，盡量避免90°折線，使用45。折線或圓弧布線，嘆減 少高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射和輻合。布線時(shí)盡量漏少回路環(huán)的面洪，以降低感應(yīng)嗓聲。盡可能縮 短高頻元件之間的連線，設(shè)法制少它們的分布蓼數(shù)和相互間的電磁干擾。輸入鋼和輸出端用 的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。 地線的布線原則：數(shù)字

28、地與模擬地要分離，最后在一點(diǎn)接于電源地，A/D、D/A片布線也嘆此為原則。單片機(jī)和大功率器件空地線要里獨(dú)接ft,以減少互相干擾。低頻模擬 電路采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線有困難時(shí)可部分串聯(lián)后在并聯(lián)接地。高頻模擬電路采用多 點(diǎn)串BX接地，地紗應(yīng)短而粗，高頻元件周?chē)L(zhǎng)量用柵格狀大面積地落。9、接地設(shè)計(jì)的兩個(gè)基本要求是什么？什么是“浮地系統(tǒng)“，有何優(yōu)劣點(diǎn)？接地設(shè)計(jì)的兩個(gè)基本要求罡：消除各電路電流流經(jīng)一個(gè)公共地線阻抗時(shí)所產(chǎn)生的嗓聲 電壓避免形成地環(huán)路浮地系統(tǒng)，是指儀器的整個(gè)地線系統(tǒng)和大地之間沒(méi)有歐娉連接，僅以"浮地”作為它的 電平基準(zhǔn)，即參考電平。浮地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)罡不受大地電流的影響。因此，作為

29、系繞“地”的參考電平罡按水漲船 高的原理歲電壓的感應(yīng)而相應(yīng)的提高。所次，儀器內(nèi)部的電N器件不會(huì)因高電壓的干音而擊 穿，這對(duì)CCWS電路尤為有利。浮地系統(tǒng)的缺點(diǎn)是，當(dāng)附近有高壓設(shè)備時(shí)，其機(jī)充易懸應(yīng)較高電壓，形成嗓聲干擾，因 此安全性較差。10、在光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)中，什么是直接檢測(cè)系統(tǒng)和相干檢測(cè)系貌？各有何特點(diǎn)？不論罡相干光源還罡非相干光源來(lái)攜帯光信息，而檢測(cè)器件只直接檢測(cè)光強(qiáng)度，這種 光電系統(tǒng)稱(chēng)為直接檢測(cè)系統(tǒng)；如果采用相干光源利用光波的拆幅、頻率、相位來(lái)攜帶信息, 光電檢測(cè)器檢測(cè)不是直接檢測(cè)光強(qiáng)而是檢測(cè)干涉條紋的振幅、頻率、或相位則稱(chēng)為相干檢測(cè) 系統(tǒng)。直接檢測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)電、應(yīng)用范圍廣，而相干檢測(cè)具有更f

30、t的檢測(cè)能力和更高的信噪比， 因而系統(tǒng)楕度更高，穩(wěn)定性也更好V11、說(shuō)明干涉榮絞外差檢測(cè)原理及特性。(1) 原理本光電接收器It放大器I夕暨5參考光5)a)圖6-51光學(xué)外差探測(cè)原理光學(xué)外差檢測(cè)原理如Sa所示。入射信號(hào)光波的復(fù)振幅和本機(jī)振蕩玄考光液的復(fù)振幅分別為 Us(t)=asSin(uJ 北+屮 $U：(t)=a：sin(tjJ；t+屮 o)則在光混頻器上的輸出光強(qiáng)為它的頻譜分布表如圖b所示，其中的倍頻項(xiàng)與和頻項(xiàng)不能被光電器件接受，只有當(dāng)3 0和 3S足夠接近，并使tors-3 0處于探測(cè)器的通頻帶范圍內(nèi)才能被相應(yīng)。此時(shí)探測(cè)器的諭 出信號(hào)為,此式為光學(xué)外差信號(hào)表達(dá)武C2)光外差檢測(cè)的特性光

31、外差干涉測(cè)M具有以T優(yōu)點(diǎn)：檢測(cè)能力強(qiáng)轉(zhuǎn)換増益高信嗓比高©濾®性好 穂左性和可癥性高。12、光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要考慮哪些重要原則？匹配原則(光譜匹配、功率匹配、阻抗匹配)干擾光最小原則共光路原則光 電系境設(shè)計(jì)罡測(cè)控儀器設(shè)計(jì)的一卻分，它還應(yīng)遵守儀器i殳計(jì)的阿貝原則、差動(dòng)比技原則、精 度原則、基面統(tǒng)一原則以及補(bǔ)償原理，平均讀數(shù)原理等基本原則和理論13. 如圖所示杲斐索平面千涉儀原理圖，試說(shuō)明其工作原理，并說(shuō)明其共光路情原理;激光束1披發(fā)光鏡3匯聚于小孔光欄4處, 光欄4位于準(zhǔn)直物後7的焦面處，光東透過(guò)分光 鏡5向下通過(guò)準(zhǔn)直物鏡7平行光束出射，并垂 直人射到參考物後Ml上。Ml為半反半透

32、鑽， 一部分光線被'【1反射作為標(biāo)淮光東，另一剖分 光透過(guò)蔘考鏡入射到被測(cè)表面M2上有被測(cè) 衰面反射形成測(cè)童光朿，兩朿光在光欄6處匯合 而r生干涉。在光欄6處敘g CCD攝像機(jī)便可 記錄下與被測(cè)表面相對(duì)應(yīng)的干涉圖0 光路情況：該索統(tǒng)豹測(cè)量光東與參考光束基本上 處于同一環(huán)境中，S度的變化和外界振動(dòng)的影響 對(duì)兩束光基本上相同，因而有利于提高測(cè)量精 度。索統(tǒng)的測(cè)量光東與參考光東在參考機(jī)Ml到 被測(cè)物體之間罡不同路的斐素干涉儀原理圖1-徽光支2反葛挖3聚光拔 6光欄的，試說(shuō)明其工作原理？采用的是何14、如圖所示光路是用來(lái)檢測(cè)物面（鏡面） 種照明？原理：光源發(fā)出的光經(jīng)物鏡7投射 到物保8上，物橫

33、本身兼做聚光鏡。 物鏡將物面成像到CCD器件9的 光敏面上。這種照明系統(tǒng)可以檢測(cè) 反射橫面上的缺陷。如果被測(cè)表面 是犧面，則鏡面的反射光線全韶進(jìn) 入物機(jī)成像，因此整個(gè)圖像部是白 色。當(dāng)鏡面上有闔蝕斑點(diǎn)或者污'湊 時(shí)，所產(chǎn)生的漫反射光線進(jìn)入物鏡 的甚少，因此S像上將產(chǎn)生黑魚(yú)的 斑點(diǎn) 同軸反射照明光源2-集光鏡3-孔徑光4-視場(chǎng)光闌5-聚光縫6-分光鏡；7-物鏡8-物面9-CCD15、試說(shuō)明其工作原理，并用相應(yīng)公式推導(dǎo)，設(shè)計(jì)要點(diǎn)？ 光:源發(fā)岀的光通量0=此十如sin（購(gòu)（十航）3/6/7/原理：是正弦波調(diào)制的激光束在傳S過(guò)程中利用其相位變化來(lái)測(cè)量距離。如圖所示該系統(tǒng)采用半導(dǎo)體激光器作為光源

34、，在光源的驅(qū)動(dòng)電路中施加正弦電壓。則 光源發(fā)出的正弦規(guī)律的充適量0=0）+血sin（®/ +他）光輻射經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)3發(fā)射到放在被測(cè)距鳶物體上的靶鏡4上，光披靶鏡全反射后被光 學(xué)器件6接收，經(jīng)放大、鑒相后可獲得相位差變化屮。若被測(cè)距離為D,從發(fā)肘光到接收到返回光的時(shí)間為t；光的傳播速度為C則t=2Dc, 在這段時(shí)間里光載波的相位改變了屮；即屮=Wot=UJoX2Dc,從而可以計(jì)算出待測(cè)距離 D=cip '2uj ：=ci4J 4n 丘被測(cè)相位 1S屮=（m-A m） X2tt =mX2n -A 屮16、試簡(jiǎn)要說(shuō)明時(shí)間法測(cè)距的原理，設(shè)計(jì)要點(diǎn)？強(qiáng)肪沖滋光器1發(fā)出的激光巨脈沖經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)

35、2射向被測(cè)距S的目標(biāo)3,光被目標(biāo)反射后彼 測(cè)距儀的光電檢測(cè)器件5接收.若該巨脈沖從發(fā)射到接收的時(shí)間延遲為t；則被測(cè)距離為 D=(l/2Xt 01間I可用脈沖填充法求出I =XA T=N fo從而可得D=(l/2)ct= (12G Cn=KN 式中K=c-2fc是測(cè)距脈沖當(dāng)量，即單位脈沖對(duì)應(yīng)的被測(cè)距離17. 簡(jiǎn)述激光干涉測(cè)長(zhǎng)的基本原理，并給岀公式，分析其原理誤差。邁克爾遜T涉儀吋移動(dòng)平臺(tái)M2/待測(cè)物體激光器示記錄裝先卩原理：由激光器發(fā)出的光經(jīng)分束鏡BS分為兩束，一束射向干涉儀的固定參考臂，經(jīng)參 考反射鏡H返回后形成壘考光束；另一朿干涉儀的測(cè)fi臂，測(cè)fi臂中的反射鑽M2將隨披 測(cè)長(zhǎng)廢位移而移動(dòng)，

36、這一束光從測(cè)S反射鏡返回后形成測(cè)量光東；測(cè)量光束和參考光束的相 互養(yǎng)加干涉形成干涉信號(hào)。干涉信號(hào)的明暗變化次數(shù)K直接對(duì)應(yīng)于測(cè)量靜的位移，可表示為L(zhǎng)=KA 2=NA o2ti測(cè)量光路與參考光路的光程差為2n(U-U,對(duì)應(yīng)的干涉條紋數(shù)為 Kof (L«rLJ A o測(cè)量時(shí)，反射復(fù)隨被測(cè)物體一起移動(dòng)。如移動(dòng)長(zhǎng)度為L(zhǎng),那么干涉® 紋數(shù)變?yōu)镵=2nL A o*2n(L,-L,)' A o若干涉條紋經(jīng)m倍細(xì)分后，再用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，所記的數(shù) 為K,那么N=Km=2mnL X o-2mn(LnrLr)/ X o從而被測(cè)«度為L(zhǎng)=NA池皿么寸®由于激光干涉測(cè)長(zhǎng)是増量

37、碼式測(cè)量，在測(cè)量開(kāi)始前應(yīng)対計(jì)數(shù)器清零，因而在測(cè)量過(guò)程 中只g L,-L,不在變化，其測(cè)量結(jié)果為L(zhǎng)gCA o2mn改式為激光干涉測(cè)長(zhǎng)的基本公式誤S：對(duì)L=NA d2irm(L打LJ進(jìn)行全微分，便可用徽分法求出影響激光干涉測(cè)長(zhǎng)的主 S誤差 L=為計(jì)數(shù)誤差； 為波長(zhǎng)不穩(wěn)定帶來(lái)的測(cè)S誤差； 為由于測(cè)S環(huán)境下$氣 折射偏離標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的空氣折射率而帶來(lái)的誤差J 為測(cè)量過(guò)程中由于溫度、力變形及 振動(dòng)造成初試程差發(fā)生變化而莆來(lái)的誤差18、甥旋測(cè)微機(jī)構(gòu)誤差分析。由于制造或裝配的不完善，使得婢旋測(cè)微機(jī)構(gòu)的軸 線與滑塊運(yùn)動(dòng)方向成一夾角。試求由此帶來(lái)的誤差。(P36)蝮桿移動(dòng)距離為L(zhǎng). P2龍導(dǎo)軌一滑塊/護(hù)施副一&q

38、uot;WW手輪.1rofj£由于原誤差為夾角誤差0，滑塊的實(shí)際移動(dòng)距離L為L(zhǎng)=Lcose =19、如圖所示是小模數(shù)漸開(kāi)線尺廓檢查儀。試說(shuō)明其工作過(guò)程及實(shí)現(xiàn)測(cè)量的原理。2工作過(guò)程；被測(cè)齒輪1與半徑為R的基as 2同心安裝在主軸上，墨Sfi 2有由鋼芾將其與主拖板3相連。在主拖板3上安裝了直尺5,其角度可以通過(guò)專(zhuān)門(mén)的裝賽實(shí)現(xiàn)調(diào)整。在推 力弾® 12的作用下，測(cè)量拖板8與直尺5保持接觸，在測(cè)量拖板上安裝了測(cè)量杠桿9和測(cè) 微儀10轉(zhuǎn)動(dòng)手柄7時(shí)，傳動(dòng)絲杠4帯動(dòng)主拖板上下移動(dòng)，基0盤(pán)在鋼芾的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，被 測(cè)齒輪隨之輕動(dòng)。與此同時(shí)，直尺也上下移動(dòng)，罡測(cè)fi拖板水平移動(dòng)，此時(shí)，測(cè)fi杠

39、桿感受 的是被測(cè)齒輪的齒廓偏差信號(hào)，測(cè)微儀10將S放大顯示。實(shí)現(xiàn)測(cè)量的原理：當(dāng)主拖板在絲杠的帶動(dòng)下上下移動(dòng)的距離為L(zhǎng)時(shí)，直尺也上下移動(dòng)了L, 在鋼帶的帯動(dòng)下5Sfi逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)屮=LRo此時(shí)，在彈蕃的作用下，測(cè)量拖板向右移動(dòng)的 距離5=Ltan9，設(shè)測(cè)齒輪的®圓半徑為厲，測(cè)童之前將直尺傾斜角度調(diào)整為0 =arctan(roR) 那么測(cè)fi拖板的位移距離為s=Ltan0江“Rr卻20、自準(zhǔn)直僅簡(jiǎn)化原理圖如圖所示，用分劃板上的刻線尺來(lái)測(cè)量反射鏡的偏轉(zhuǎn)角, 分劃板上的刻線是均勻的，求原理誤差。十字線與帥像之間錯(cuò)開(kāi)的疇Z為zOfanM當(dāng)Ci很小時(shí)zf - 20則原理誤差為A a =a -a戶o

40、Zf-arctan&f)=zQ f%zofl 3(sf)"21、有一光學(xué)系統(tǒng)，其放大倍數(shù)為：M = y3=-已如像面的軸向位置誤差A(yù)V = 0.1ww ,物S y=20mm像高為/ ,像面到像方焦點(diǎn)間距.V = lOOOwwi ,求因此引起的儀器誤差A(yù)T。22s用游標(biāo)卡尺測(cè)S工件的直徑。測(cè)S時(shí)，活動(dòng)量爪在尺架（導(dǎo)軌）上移動(dòng)，由 于導(dǎo)軌之間存在間隙.使活動(dòng)量爪發(fā)生傾斜角而帶來(lái)洌S誤差，肯值為O游標(biāo)卡尺的讀數(shù)刻線尺和褂測(cè)件的 尺寸線不在一余線上，故不符合阿貝 原則ig S=30 S米，0 =r?？ǔ咴O(shè)計(jì)不苻合儀器設(shè)計(jì)的哪個(gè)原則？衣由此帶來(lái)的誤 差，此誤差厲于何種類(lèi)型誤差。二3一

41、活動(dòng)量爪發(fā)生傾斜角而帶來(lái)洌 量誤差，其值為 i=StanUJ因?yàn)?S=30nun > 9 二1" 所以 1=30 X 0.0003mmV=9x10'23、試說(shuō)明愛(ài)彭斯坦光學(xué)補(bǔ)償法是用來(lái)補(bǔ)償何種誤差的？幷說(shuō)明英工作原理. 愛(ài)彭斯坦光學(xué)補(bǔ)償方法a）測(cè)長(zhǎng)機(jī)丄作熾堆圖b）光學(xué)補(bǔ)償原理補(bǔ)償阿貝誤差工作原理：由尾座內(nèi)光源照明的雙刻線分劃板及由讀數(shù)顯徵鏡讀數(shù)的lOOnm刻線尺均 安S于儀器床身上，并分別位于焦距f相同的兩個(gè)透鏡Nix N2的焦平面上。反射鏡 M2X逶鏡K2及照明光源與尾座連為一體，反射鏡MlX遶鏡K1與頭座連為一體。對(duì) 于im測(cè)長(zhǎng)機(jī)而5,儀器床身上裝有10塊雙刻線分劃

42、g,每?jī)蓧K相距100mm,每塊上 面刻有卜9之間的一個(gè)數(shù)字。對(duì)零時(shí)，雙刻線指標(biāo)成譙在lOOmm刻尺的0刻線位g, 即S1點(diǎn)。測(cè)量時(shí)，若工件長(zhǎng)度的基本尺寸為lOOmm或其整數(shù)倍，則霜屋座向左移動(dòng)， 若工件長(zhǎng)度的基本尺寸除了 100mm的整數(shù)倍外，還有自O(shè).l-lOOmm的小數(shù)時(shí)，則還需 同時(shí)將頭座向右移動(dòng)到所需的數(shù)值上。光學(xué)補(bǔ)償原理：由于傾角e的影響，在測(cè)量線方向上測(cè)端將向左移動(dòng)AL比une值，如 無(wú)補(bǔ)償措血，則此值即為阿貝誤差。但這時(shí)與尾座連為一體的M2sN2也隨之傾斜e角， 這徉，新的雙刻線指標(biāo)0通過(guò)M2、N2及Ml、M便成像到S2點(diǎn)，即s2，點(diǎn)相対于si 點(diǎn)在刻尺面上也有一挪動(dòng)量51s2=

43、ftane °這時(shí)，由于頭座要向左移動(dòng)AL來(lái)壓緊工件， 而使0點(diǎn)的像也同時(shí)向左移動(dòng) L再次與S1點(diǎn)瞄準(zhǔn)。若h=f則hianO =ftan0于是，由屋 座傾斜而帶來(lái)的阿貝誤差，在讀數(shù)時(shí)自動(dòng)消失了。24. -個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng),高度為H的矩形基座，當(dāng)上表面溫度高于下底面溫度時(shí)會(huì)產(chǎn) 生上凸下凹的形變，其最大凹凸量為6如圖所示。9117)1試求證圖中C所標(biāo)示位置為最大變形量發(fā)生位置。2-試求最大變形量的關(guān)系式。設(shè)基座材料的線膨脹系數(shù)為a .上下溫差為t。因?yàn)? =屮 /4Xl/2=L/8 屮=A L/H=La A t/H 所嘆6 =a A ttVSH 25、主動(dòng)三角法測(cè)距的應(yīng)用范圍是多少？漫反射式和

44、反射式三角法的測(cè)量原理？繪圖說(shuō)明， 并寫(xiě)出公式。設(shè)計(jì)要點(diǎn)？ （P279） 主動(dòng)三角法測(cè)距法用于從數(shù)a米倒數(shù)米的精密測(cè)距 漫反射光的三角法：光源與聚光鏡組成的照明部分的光軸垂直被測(cè)物表面，照明光被聚光 覆匯漿于一點(diǎn)A,光點(diǎn)大小約數(shù)十徽米，光點(diǎn)披物鏡成像與P點(diǎn)。若被測(cè)表面軸向位移AZ 相應(yīng)像點(diǎn)由P移至Pl,則由三角關(guān)系可得AZ二PP1 Bsine這種萬(wàn)法的測(cè)堂范圍可込數(shù)白竜米，分耕率可達(dá)Ipm反射式三角法：即入射光的光軸與接收光的光軸按反射定律位S放置，用于測(cè)量光滑物休的軸向位移，有團(tuán)示三角形關(guān)系的AZh 三、R答題（每小題10分，共40分）I-為什么在島粘皮的圜分度測(cè)雖裝胃設(shè)訂中，在度矗的對(duì)徑力

45、向丄安裝兩個(gè)讀數(shù)頭，這 布 局川以消除瀆數(shù)謀工討I哪些次諧波答：rrHi盤(pán)的對(duì)徑方向上安裝兩個(gè)讀數(shù)頭，M収兩個(gè)讀數(shù)頭諫數(shù)值的平均值件為Mrr.這 轉(zhuǎn) 角付*上的讀數(shù)這IY,度盤(pán)安裝偏心或軸系晃動(dòng)帶*伯讀數(shù)謀#為正的話.則對(duì)讀數(shù)頭 11來(lái)說(shuō).英讀數(shù)課左必為負(fù).R兩者的絕對(duì)位相竽。因此.、"療任若度盤(pán)安裝偏心或軸系見(jiàn)動(dòng) 誤非:時(shí)，對(duì)徑讀數(shù)取它們的平均to，則川口動(dòng)消除讀數(shù)視至.這 r 局刖以消除讀數(shù)誤;:屮奇數(shù)次諧波ix：.畢例說(shuō)明誡小阿貝謀瓷的力汰。答：I）標(biāo)尺丿被測(cè)晝 條線：何如用f令尺測(cè)s件時(shí).枝測(cè)零件的尺寸線和干令尺的刻線 尺在條血線丄，完全符合阿貝原則。2）如無(wú)比做到則確保導(dǎo)軌

46、沒(méi)有角運(yùn)動(dòng)：例如用游標(biāo)U尺測(cè)ST.fT時(shí)，沼動(dòng)運(yùn)爪與尺架（導(dǎo)軌） 之間存rr間隙.測(cè)最時(shí)町?dāng)Q犠活動(dòng)S爪上的縮緊螺釗消除間隙，避免活動(dòng)鳳爪產(chǎn)生傾軋3）或/垃眾蹂測(cè)屋，算出Zr丿L偏移加以補(bǔ)保 例如將瓷彭斯坦貯丫補(bǔ)經(jīng)方汰應(yīng)用T髙粘度測(cè)K機(jī)的i實(shí)數(shù)糸統(tǒng)中，通過(guò)結(jié)構(gòu)布川隨機(jī)補(bǔ)償阿貝謀珀。2. 密珠軸系有何特點(diǎn)？密珠軸系的設(shè)計(jì)耍點(diǎn)有哪曲？n：密珠軸系的特點(diǎn)為密集的滾珠近似丁多頭螺碇扌II列，毎人滾珠公轉(zhuǎn)時(shí)有nc滾道.互不幣 父.滾珠裝配時(shí)過(guò)盈，和當(dāng)十滇加我荷，起劉消除間隙，減小兒何形狀誤差.這種軸系成本 低，便用力便,壽命長(zhǎng)”粘度局，但承找能力不人。密珠軸系的設(shè)計(jì)耍點(diǎn)冇滾姝的密集度：適肖提高滾珠密集度.

47、即増加滾姝數(shù)雖，町Wtt主軸的“飄侈”有所改善。 浪珠的»列方式：排列方式必須滿足毎個(gè)滾珠的滾道蟲(chóng)不逍疊.片在山徑方向上滾珠的配置成 對(duì)稱(chēng)的原則.過(guò)盈雖的確宦：過(guò)盈屋能補(bǔ)償軸承零件的加工謀羞，提髙軸系的冋轉(zhuǎn)粘度和剛度。代體靜Hv導(dǎo)軌右哪些類(lèi)型？ fV有何特點(diǎn)？普：1）閉式丫面導(dǎo)軌型導(dǎo)軌榊度局，剛性大，膽戈能力也人，就適卜件持密機(jī)械的長(zhǎng)行程 導(dǎo)軌。2）閉式関柱或矩形導(dǎo)軌型 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)用，孝件的粘度可由機(jī)械加T保證。隨右丁11臺(tái)的移動(dòng)， 導(dǎo)向圓軸可能產(chǎn)生撓必 故不適用做長(zhǎng)導(dǎo)軌.可用門(mén)鮎腹、局穩(wěn)定性的知行程工作臺(tái)的導(dǎo)軌。3）開(kāi)式幣:踰平衡術(shù) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、年竹加工也比較容易fllM廃小，朮載能力低

48、，可用于負(fù)我 變動(dòng)小的梢密儀器和測(cè)雖儀器。m,4）開(kāi)式A空吸附平衡型由真空泵的真空壓力來(lái)限制工作臺(tái)的浮血雖，因此，町以減少工fr臺(tái) 浮起間隙気 艮至可以祓少到lum,故可捉島剛度.常在微細(xì)加匸設(shè)備屮應(yīng)用.3. 測(cè)控電路般由哪幾部分組成？ 有什么作用？n： I）測(cè)星電路測(cè)星電路是位餛渝的輸入通說(shuō)，其作HI展將傳感器輸出（勺測(cè)雖人:.號(hào)進(jìn)行調(diào) 理、轉(zhuǎn)換、或者運(yùn)算等.2）檸制電路 控制電路足佇息流的輸出通逍，其fl用足爪擁中央處理系統(tǒng)發(fā)出的命令，對(duì)被 控參數(shù)實(shí)行控制.3）中央處埋系統(tǒng) 屮央處理系統(tǒng)同時(shí)連搖著測(cè)雖電路和控rM電略，即連搖看信總流的輸入通 逍和輸出通逍，因此它是整個(gè)電路與軟件系統(tǒng)的中心，

49、同時(shí)也是整個(gè)測(cè)捽儀器的神經(jīng)中4）電源 電源的上耍作用包括：為整個(gè)電路系統(tǒng)各單元捉供必耍的能S，為?V個(gè)電路單 兒提供電半呈準(zhǔn)，為抽雖仿號(hào)和控制伉號(hào)提供參考電、卜尊等5）軟FI系統(tǒng) 軟fl系統(tǒng)對(duì)r亢成各種依息處理、捉局系統(tǒng)的口功化和徑葩化水平、捉升系統(tǒng) 性能和可徐性、共享測(cè)吊數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)之間九和通訊和聯(lián)絡(luò)等具有血援的作用，同時(shí)它也是提 局測(cè)控儀器陽(yáng)加位的巫婪于段Z。測(cè)控軼fl的設(shè)計(jì)般應(yīng)遵循那*«原則？答： 先進(jìn)的：軟件設(shè)計(jì)方肚與采用的:TJI孌符合計(jì)錚機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，采用先進(jìn)成熟的技 術(shù)和手段，易r技術(shù)更新.（2）町?dāng)U充弘 軟件系統(tǒng)的架構(gòu)應(yīng)當(dāng)方便系統(tǒng)和支搏Y臺(tái)的升級(jí)，満足用八對(duì)竹息需求

50、不斷變化的甜畛，以及系統(tǒng)投資建設(shè)的長(zhǎng)列件效益。（3）乂活件：通過(guò)采用紂沖J化，倶塊化的設(shè)計(jì)形式，滿足系統(tǒng)及用戶各種不同的需求，適 丿電不幣變化的耍求.（4）規(guī)范性：采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)耍i9®W際標(biāo)范利國(guó)家標(biāo)爪與觀范，保證系統(tǒng)發(fā)肚的延續(xù)和 可靠tt（5）系統(tǒng)性：軟件的設(shè)訃）"、是獨(dú)立J系統(tǒng)械!件之外的，應(yīng)當(dāng)在滿足系統(tǒng)設(shè)口的總體諭提 卜條合考慮.典片9的情況，就足經(jīng)常采用“以軼代帔”的方2：4. 光電系統(tǒng)設(shè)?？紤]哪些車(chē)耍廉則？存：D匹配®則 光電系統(tǒng)的核心是比變換與比電變換因而）t電系統(tǒng)的尢學(xué)部分與電子 那分們1!1：配是I分巫S的.這些匹配包拈光譜匹配、功率匹配和阻抗匹

51、配.匹配的核心是如何 止林猶樣光電檢測(cè)器件.2）干擾光最小廉則光電系統(tǒng)屮的干擾光5&指雜散光、杵景光和“冋授光“干擾光最小原 則折丁擾比對(duì)比電系統(tǒng)影響就小.以使系統(tǒng)穩(wěn)淀件好，抗丁擾能力強(qiáng).3共比路廉則 測(cè)屋比束丄j參考比束¥木上處TkJ環(huán)境屮.沿度變化和外界扳動(dòng)的影響對(duì) 兩束完基木丄和同.因而有利丁提島測(cè)雖W度。丁涉條紋外芳檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)?？?#174;SP匕問(wèn)邂？答：I）比外苯撿測(cè)的空間條件 信號(hào)比和點(diǎn)扳比的波前必須匝A,也就足說(shuō)，必須保持信號(hào) 比和+扳比在空耐上的角準(zhǔn)了i2）比外益檢測(cè)的坯率條01允外幷探測(cè)除了婆求信號(hào)和本扳朮必須保持牢間準(zhǔn)血、具軸以外, 還耍求兩者H有高

52、度的的色杵和頻率穩(wěn)注度。3比外興楡測(cè)的偏振條件 在）t混頻器上要求信號(hào)比打木扳光的偏振方向致，這樣兩束比 才能按尤束呑加觀丫卞逬行合成4）外岸椅測(cè)的功崇穩(wěn)定外幷拾測(cè)屮，木機(jī)振蕩功率珂若不穩(wěn)定將會(huì)引起很大的啼奇.因此 外北松測(cè)耍求木扳尤功率耍穩(wěn)，除了采用穩(wěn)頻率和穩(wěn)功率技術(shù)來(lái)穩(wěn)£ Po外，在比略中釆用 雙通道混頻技術(shù)來(lái)減小P。的影響分有效的- 四、分析計(jì)算a：（每小趣川分，共卻分）I. 門(mén)準(zhǔn)左儀簡(jiǎn)化廉理圖如圖所示，用分劃板I：的刻尺來(lái)測(cè)星反対鏡W轉(zhuǎn)角a,分劃板上的刻 間隔足均勻的，求原珅課幷:。ftV： rtl圖示幾何關(guān)系f*J tan2a = y.則 a = -arcian - = -

53、丄（三）'=2 f 2*/3/2/6 /其原理謀差為Aa = （-f6 J2. 有 摩擦盤(pán)左尺運(yùn)幼?。ㄒ?jiàn)右圖）.«原始沃涇有馀擦S賺擦盤(pán)AbK偏心S凍擦盤(pán)轉(zhuǎn)和從©W到5 ,求它們帶來(lái)的作川蟆耳?（AD =0005mm, c=0.002mm,sV1 '-1r“二 r 晉"eqs/)AD解：30引起的作用謀羞壟圓盤(pán)安裝偏心可以轉(zhuǎn)換成瞬時(shí)臂誤岸方協(xié)例=于，則引起的 作用俁善:為AFp =1)= 7(0.523 0) = 0.<X)l3(w/zj)e引起的作用謀差 卑岡盤(pán)安裝偏心可以轉(zhuǎn)換成瞬時(shí)骨謀策5/;/0）= esine，則引起的作用誤幷為A?；

54、 = £ 6和0卩=£* e*sinifid<p = e(cos-cos,) = (UX)2(1 -0.866) = ().00()27(ni/?/)2冇 測(cè)桿在軸全孔屮運(yùn)動(dòng).測(cè)杯和軸去孔的公羞分別為d：?jiǎn)h、DJE 軸套KhJ血m 測(cè)桿長(zhǎng)l=5（）mm.求測(cè)桿傾斜帯來(lái)的謀彖（10分） 僑：A = (M)l3-(-(MKn)= ().()163機(jī)械式測(cè)微儀的原理如圖230所示?！霸嚪治鰞x器的原理謀址。2闡述儀器各個(gè)謀疋源。3）用件用線弓瞬時(shí)臂法分析杠桿短臂誤才皿蘇表盤(pán)刻劃 半徑券A丨和表盤(pán)安裝偏心C所引起的局部誤差。W譏解：I）儀器的原理誤玉：設(shè)被測(cè)長(zhǎng)丿支為相應(yīng)杠桿轉(zhuǎn)角為0 則x = asing由麥克勞林公成得sin0 = e 即則x = dsin0 = n(e彳) 其廉理諜差為杠桿短宵誤>)】町以知換成瞬時(shí)臂謀則引Ai：件用謀幾為 I引赴的作用謀#= d陽(yáng)(卩)卩=f= M<p農(nóng)盤(pán)刻劃半秤蟆屋nJ以轉(zhuǎn)換成綺時(shí)烤謀芳，則引起件用誤雄為A斥=f 5標(biāo)糾卩=£ Sidip = A/,引起的竹用誤并圓獄安發(fā)偏心町以轉(zhuǎn)換成瞬時(shí)罟誤并"/卩)之油0則引起的竹用謀捲為巴=P &(0)0= f esinyde = <?