【正文】 溫度傳感器的特性曲線 ?注意：當(dāng)多項(xiàng)式的階次較大時(shí) ， 將引起擬合曲線震蕩 ， 使擬合出的儀器特性與實(shí)際特性在非測(cè)量點(diǎn)上有較大差異 ， 從而使擬合結(jié)果的精度下降 。 系統(tǒng)總的靜態(tài)誤差可以看作是兩環(huán)節(jié)所帶來的誤差之和 ， 即 五、控制系統(tǒng)的誤差分析法 在控制系統(tǒng)中，擾動(dòng)總是不可避免的，它可以作用于系統(tǒng)的任何部位，破壞系統(tǒng)對(duì)輸出信號(hào)的控制。對(duì)于一些不能分析計(jì)算而又難以估計(jì)的誤差，通常采用實(shí)驗(yàn)測(cè)試或仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行估計(jì)。 一、隨機(jī)誤差的綜合 考慮到隨機(jī)誤差的 隨機(jī)性 極其分布規(guī)律的 多樣性 （如正態(tài)分布、均勻分布、三角分布），在對(duì)隨機(jī)誤差進(jìn)行綜合時(shí)，可采用 均方法 和 極限誤差 法。 ji,? 0, ?ji ?當(dāng)儀器各個(gè)隨機(jī)源誤差相互獨(dú)立時(shí) ??? niiiy P12)( ???合成后的儀器總隨機(jī)誤差可寫成 ?????? ni iiyyPtt12)( ???t為置信系數(shù)，一般認(rèn)為合成總隨機(jī)誤差服從正態(tài)分布，即當(dāng)置信概率為 %時(shí)， t=2；置信概率為 95%時(shí)， t=3 。 ?絕對(duì)和法 考慮到未定系統(tǒng)誤差的系統(tǒng)性。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是用數(shù)字顯示取代傳統(tǒng)立式光學(xué)計(jì)的目鏡讀數(shù)系統(tǒng) 。 mmf 100?a ? ?? afk mmd ? mmkds ??m?二、數(shù)字顯示式立式光學(xué)計(jì)精度分析 (一 )儀器中的主要未定系統(tǒng)誤差 所引起的局部誤差 一般光柵刻劃累積誤差范圍為 ,折算到測(cè)量端上的誤差應(yīng)再除以放大倍數(shù)（ k=），即 m?1? mme ?? 11 ????o 測(cè)桿 a ?平面反射鏡 標(biāo)尺光柵 f 準(zhǔn)直物鏡 2y 在測(cè)桿位移 s 的作用下，平面反射鏡偏轉(zhuǎn)角 與標(biāo)尺光柵刻線像的位移 y 的關(guān)系為 ???2tan1tan22tan??? ffy?將 代入上式，得 ，解該方程得 as??tan 01))(2()( 2 ??? asyfas ???????? ??? 2)(11fyyfas近似取 ，有 8/)(2/)(1)(1 422 fyfyfy ???? ???????? ?? 3)2(2 fyfyas可見，標(biāo)尺光柵刻線像的位移 y 與測(cè)桿位移 s 之間的關(guān)系是非線性的 。 03?e 綜合調(diào)整的過程就是用兩塊量塊，通過調(diào)整反射鏡擺動(dòng)臂長 a 反復(fù)校驗(yàn)儀器 或 兩點(diǎn)示值來實(shí)現(xiàn)。另一方面測(cè)桿傾側(cè) 角后會(huì)使反射鏡擺動(dòng)臂長度 a發(fā)生變化 ，見圖 。若測(cè)量是屬于球形測(cè)頭測(cè)量平面被測(cè)件，且材料都是鋼，則壓陷量可按以下公式計(jì)算。得標(biāo)準(zhǔn)件尺寸誤差為 mLL ?)( 3????? )(mmL mm10mm10 m??mmmLmmLmmLLLLLL?22322524232221)100/(100/)/(??????????????????????標(biāo) 溫度誤差計(jì)算式 。 一、儀器精度指標(biāo)的確定 若略去某項(xiàng)誤差對(duì)總誤差的影響小于 不略去結(jié)果的 1/10，則該項(xiàng)誤差可視為微小誤差。在機(jī)械行業(yè)的參數(shù)檢測(cè)中，確定測(cè)量儀器或設(shè)備精度的通行的原則就是：儀器或設(shè)備總誤差與被測(cè)參數(shù)的公差值之比保持在1/3?1/10的范圍內(nèi)，該原則同樣來自于 微小誤差原理 。因此，無論是人工監(jiān)測(cè)控制，還是自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，就其本質(zhì)而言，都與檢驗(yàn)是類似的，是通過測(cè)量將被測(cè)參數(shù)控制在某個(gè)事先規(guī)定的范圍 內(nèi)，所不同的是監(jiān)控是在生產(chǎn)過程中進(jìn)行，檢測(cè)結(jié)果要干預(yù)生產(chǎn)過程，以排除不正常的生產(chǎn)狀態(tài)，屬于主動(dòng)測(cè)量。 ?針對(duì)參數(shù)檢驗(yàn)， 是被測(cè)參數(shù)允許的變化范圍，即被測(cè)參數(shù)公差； ?針對(duì)參數(shù)監(jiān)控， 是被監(jiān)控參數(shù)允許的變化范圍，即被控參數(shù)的制造誤差； ?針對(duì)參數(shù)測(cè)量， 為兩倍允許的測(cè)量誤差 2 。從經(jīng)濟(jì)性方面看應(yīng)盡量增大 ，這樣有利于降低測(cè)量儀器的造價(jià)；而從測(cè)量精度方面看應(yīng)盡量使成為微小誤差，使其對(duì)測(cè)量總精度所產(chǎn)生的影響微不足道。其優(yōu)勢(shì)在于，它充分考慮了測(cè)量性質(zhì)的不同以及檢測(cè)能力要求的不同，對(duì)測(cè)量儀器相應(yīng)提出了不同的精度要求，從而使測(cè)量儀器精度指標(biāo)的制定更加科學(xué)合理。 根據(jù)國際慣例，港口散裝糧食計(jì)量誤差范圍為 ，超出要予以索賠，因而被測(cè)對(duì)象的測(cè)量誤差 。 2)目標(biāo) ： ? 如果合成總系統(tǒng)誤差大于或接近儀器允許的總誤差，說明所確定的系統(tǒng)誤差值不合理，要重新考慮采取技術(shù)措施減小系統(tǒng)誤差，或推翻原設(shè)計(jì)方案重新設(shè)計(jì)。 （二）隨。 ? 如果系統(tǒng)誤差小于或接近儀器允許的總誤差的 1/3，則初步認(rèn)為所分配的系統(tǒng)誤差值是合理的，待確定隨機(jī)誤差值時(shí)再進(jìn)行綜合平衡。 %? %??? 允 2~ )%~()2~(3%321 ??????cpMU 允% ??U 二、誤差分配方法 1)分配過程 ：先算出原理性的系統(tǒng)誤差，再依據(jù)誤差分析的結(jié)果找出產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的可能的環(huán)節(jié)（即系統(tǒng)性源誤差）。 由題意知， ，由于該測(cè)量任務(wù)只須檢測(cè)凸輪升程合格與否，故屬于參數(shù)檢驗(yàn)，查表得 ，則 取 ，即所設(shè)計(jì)的凸輪升程檢驗(yàn)儀的不確定度為 驗(yàn)要求。但在宏觀上，考慮普遍、適中的情況，取 。 u cU 3?pkT 允?T pcM獲取測(cè)量的總不確定度 ( 或 )比較困難，但獲取測(cè)量儀器精度指標(biāo)是比較容易的。 T TUc ??參數(shù)測(cè)量 要求測(cè)定被測(cè)參數(shù)的具體量值，要求測(cè)量結(jié)果的總不確定度 小于等于所允許的測(cè)量誤差 。為了保證判斷的可靠性，測(cè)量結(jié)果的總不確定度應(yīng)該盡量小，即 。 在一定的環(huán)境條件下，利用一定的測(cè)量原理和方法，將被測(cè)量同標(biāo)準(zhǔn)量相比較的過程稱為測(cè)量。即 mmL )180~10(? mmmL ?)100/( ??? mmmL ?)( ????? 測(cè) 第六節(jié) 儀器精度設(shè)計(jì) 儀器精度設(shè)計(jì)是儀器精度綜合的反問題，其根本任務(wù)是 將給定的儀器總誤差合理地分配到儀器的各個(gè)組成部件上 ，為正確設(shè)計(jì)儀器的各個(gè)組成部件結(jié)構(gòu)以及制定零部件的公差和技術(shù)要求提供依據(jù)。若選用的量塊為四等，檢定誤差為 ， 為量塊中心長度。另一方面測(cè)桿傾側(cè) 角后會(huì)使反射鏡擺動(dòng)臂長度 發(fā)生變化 ，見圖 。量塊的檢定誤差對(duì)儀器精度的影響考慮為兩次，即首先用 （或 ）的量塊調(diào)零，然后再用 （或 ）的量塊校驗(yàn)儀器的位置的示值誤差，再考慮由于顯示系統(tǒng)示值變動(dòng)性 對(duì)讀數(shù)精度的影響為兩次。設(shè)將杠桿短臂長調(diào)整為 a1 ，則原理誤差 fyas20 ? 30 )2( fyass ???? mms ax ?? mmksy a xm a x ???mmf 100? mma ? m?m a x ???311310 )2(2)()2(22 fyafyaafyfyafyass ??????????? ?????? 圖 2—28 調(diào)整原理誤差的方法 ?調(diào)整反射鏡擺動(dòng)臂長使原理誤差在 及最大顯示 處都為 “零 ”，即 ，而在 處原理誤差為最大，即由 得 ，解之 ，代入上式有 0?y maxyy ?? 1yy ? 0m ax0 ???? ?? yyy 01 ?? ? yydyd 2111 )2(3)( fyaaa ?? 3m a x1 yy ?3m ax31131111m ax 233222)2(2)( ????????????????????????fyafyafyafyaa將最大指示 ， ， 代入上式，得光學(xué)計(jì)最大原理誤差為 mmksy a xm a x ??mmf 100?a ? ??理論上， 調(diào)整反射鏡擺動(dòng)臂長 可以消除原理（系統(tǒng)）誤差中的累積部分，原理誤差作為 綜合調(diào)整后的殘余系統(tǒng)誤差 ，以未定系統(tǒng)誤差來處理。其技術(shù)參數(shù)為： ?被測(cè)件最大長度（測(cè)量范圍）： 180mm ?示值范圍： ?顯示分辨率： ?測(cè)量力： ?示值變動(dòng)性為： ???m? N)( ? m??圖 2—26 數(shù)字顯示式立式光學(xué)計(jì) a 1 2 3 4 6 5 7 8 9 s 一、 數(shù)字立式光學(xué)計(jì)原理與結(jié)構(gòu) 圖 2—27 數(shù)字式立式光學(xué)計(jì)原理圖 1—光源 2—聚光鏡 3—標(biāo)尺光柵 4—光電元件 5－指示光柵 6－立方棱鏡 7－準(zhǔn)直物鏡 8－平面反射鏡 9—測(cè)桿 將量桿 9的微小位移 s 放大轉(zhuǎn)換成標(biāo)尺光柵刻線像在物鏡焦平面上的位移；儀器物鏡焦距 ，反射鏡擺動(dòng)臂長 ，根據(jù)光學(xué)杠桿原理，光學(xué)放大比 ，即標(biāo)尺光柵刻線像的位移量是測(cè)桿位移量的 。若有 m個(gè)未定系統(tǒng)源誤差，各項(xiàng)未定系統(tǒng)誤差出現(xiàn)的范圍為 ，當(dāng)各項(xiàng)未定系統(tǒng)誤差相互獨(dú)立時(shí)，合成未定系統(tǒng)誤差為 meee ??? , 21??? mi iiiy tePt12)( 三、儀器總體誤差的合成 若一臺(tái)儀器中各源誤差相互獨(dú)立，而未定系統(tǒng)誤差數(shù)又很少，因而未定系統(tǒng)誤差的隨機(jī)性大為減小，可按系統(tǒng)誤差來處理它，則一臺(tái)儀器合成總誤差為 ?????? ???????????? ni iiimiiiriii tPtePPU1211? 若一臺(tái)儀器中未定系統(tǒng)誤差數(shù)較多，在儀器誤差合成時(shí)，既考慮未定系統(tǒng)誤差的系統(tǒng)性，又強(qiáng)調(diào)其隨機(jī)性，可按下式合成 ????????????????????????????? ?????ni iiimi iiiriii tPtePtP12121? 當(dāng)計(jì)算一批同類儀器的精度時(shí)，由于未定系統(tǒng)誤差的隨機(jī)性大大增加，因此為強(qiáng)調(diào)其隨機(jī)性，誤差合成時(shí)將未定系統(tǒng)誤差按隨機(jī)誤差來處理。 r??? , 21 ?1?iP 未定系統(tǒng)誤差是其大小和方向或變化規(guī)律未被確切掌握，而只能估計(jì)出不致超出某一極限范圍的系統(tǒng)誤差。由誤差理論可知，全部隨機(jī)誤差所引起的儀器合成標(biāo)準(zhǔn)差為 n??? , 21 ?iii P?? ??iP ? ?? ??? ni njijjiijiiiy PPP1 1,2 ))((2)(??????式中， 為第 i、 j兩個(gè)相關(guān)隨機(jī)誤差的相關(guān)系數(shù) (i≠j)，其取值范圍為 1~1之間。由于儀器源誤差很多、性質(zhì)又各不相同，因此儀器誤差綜合方法也各不相同。 1)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng) 已知兩個(gè)環(huán)節(jié)輸出受到作用信號(hào)和擾動(dòng)的影響 yye ???????1111 ykxy ??? 2222 ykxy ???2112 kkykyy ?????????? 21121 kk ky??????211 kkyyy ?????? 2111 kkyy ??? K1 Δy1 x1 y1 K2 Δy2 y2 x2 K1 K2 Δy2 x y Δy1 xoc ?如果 和 為隨機(jī)誤差則 1y?2y 21221211)()(kkykyes ?????212111 kkkye x ? ?????如果