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1、第三章仪器精度理论第1页，共61页，编辑于2022年，星期二第2页，共61页，编辑于2022年，星期二本章内容：本章内容：3.1 精度基本概念精度基本概念 3.2 仪器误差来源与分析仪器误差来源与分析 3.3 仪器误差计算仪器误差计算 3.4 精度设计与误差分配精度设计与误差分配 第3页，共61页，编辑于2022年，星期二 3.1 精度理论基本概念精度理论基本概念一、误差一、误差（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常用概念与表示方法。这里重点介绍仪器设计中误差理论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特点 有大小、方向和量纲；有大小、方向
2、和量纲；不反映精细程度。不反映精细程度。第4页，共61页，编辑于2022年，星期二2.相对误差3.极限误差（精确度）：误差的极限范围特点特点 有大小、方向、无量纲；有大小、方向、无量纲；反映精细程度。反映精细程度。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5页，共61页，编辑于2022年，星期二二、仪器精度二、仪器精度精度（精度（Accuracy）与误差概念相反；精度高、低用误差来衡量。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，精度高误差大，精度低；误差小，精度高精度 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
3、差大小的反映；随机误差大小的反映；精确度精确度系统随机系统随机 的综合；的综合；第6页，共61页，编辑于2022年，星期二1.1.复现精度（再现精度）用与标准量（真值或约定值）的偏差来表示的绝对精度，反映仪器精确度。用与标准量（真值或约定值）的偏差来表示的绝对精度，反映仪器精确度。不同方法、不同地点、不同时间、不同仪器不同方法、不同地点、不同时间、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，多次测量的结果，反映仪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。器精密度。复现精度复现精度 1/31/10 被测精度被测精度 1/31/10应根据使用
4、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55页，共61页，编辑于2022年，星期二2.2.实验结果实验结果3.3.现有的技术水平、条件与实践经验现有的技术水平、条件与实践经验 对有些仪器在精度设计前，最好进行模拟实验；根据模拟实验结果，来确定仪器的精对有些仪器在精度设计前，最好进行模拟实验；根据模拟实验结果，来确定仪器的精度度。第56页，共61页，编辑于2022年
5、，星期二二、仪器精度分配二、仪器精度分配1.精度分配依据 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；及可能采取的补偿措施；工厂生产条件（加工、生产、检测）、技术水平、产品使用条件；工厂生产条件（加工、生产、检测）、技术水平、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57页，共61页，编辑于2022年，星期二2.精度分配方法仪器总误差系统误差随机误差仪器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
6、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值，再算出局部系统算出原理系统误差，根据工艺水平给出原理误差的公差值，再算出局部系统误差，便可合成总的系统误差。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减少系统误差；消除或减少系统误差；第58页，共61页，编辑于2022年，星期二2）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数目较多、未知，
7、多采用均方根方法综合 随机总误差随机总误差仪器总误差仪器总误差s 系统总误差系统总误差e 等作用原则等作用原则各零部件误差相等地作用于总误差各零部件误差相等地作用于总误差 不等作用原则不等作用原则随机误差分配方法第59页，共61页，编辑于2022年，星期二3.3.公差调整公差调整 等作用原则，没有考虑各零部件的实际情况等作用原则，没有考虑各零部件的实际情况不精确，应通过公差调整达到合理。不精确，应通过公差调整达到合理。公差评定等级 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
8、艺装备，不考虑效率因素进行加工所能达到的精在通用设备上，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；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内；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60页，共61页，编辑于20
9、22年，星期二4.误差补偿1）误差值补偿法）误差值补偿法直接减小误差源直接减小误差源 分级补偿分级补偿将补偿的部分分成若干级分别补偿，如加调整垫将补偿的部分分成若干级分别补偿，如加调整垫 连续补偿连续补偿如导轨镶条，可用以连续调整间隙；如导轨镶条，可用以连续调整间隙；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如正弦、正切机构采用小角度；如正弦、正切机构采用小角度；改变误差传递系数改变误差传递系数改变螺距改变螺距P，可调整误差传递系数；可调整误差传递系数；综合补偿综合补偿利用光、机、电等技术手段抵消某些误差。利用光、机、电等技术手段抵消某些误差。第61页，共61页，编辑于2022年，星期二