【正文】 兩點示值來實現(xiàn)。兩塊量塊尺寸小于 、相差 。量塊的檢定誤差對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 ）的量塊校驗儀器的位置的示值誤差，再考慮由于顯示系統(tǒng)示值變動性 對讀數(shù)精度的影響為兩次。故局部誤差為量塊檢定誤差與讀數(shù)誤差合成，即 mme ?? 22224 ???????mm10 )0,100( m?? )100,0( m?? m?? (二 )組成儀器誤差主要的隨機誤差 若測桿的配合間隙的最大值為 ，故測桿的傾側角的變動范圍為 mmm ?? radradl m ????????? 測桿的傾側一方面會使測桿的垂直長度變化，但因其為二階微量可忽略不計。另一方面測桿傾側 角后會使反射鏡擺動臂長度 a發(fā)生變化 ，見圖 。由儀器原理 當發(fā)生誤差 ，由其所引起的局部誤差為 a? ???? 1las Δ s ??a Δ a l1 l ?tans ? ?tan1 as ??? aass ??? 1，將最大示值 ， 代入，得局部誤差為 mms x ??mma ? mmalss ??? 5311 ?????????? ?圖 2— 29 測桿配合間隙引起的誤差 測桿的傾側一方面會使測桿的垂直長度變化，但因其為二階微量可忽略不計。另一方面測桿傾側 角后會使反射鏡擺動臂長度 發(fā)生變化 ，見圖 。由儀器原理 當發(fā)生誤差 ，由其所引起的局部誤差為 數(shù)字式儀器示值變動通常為 個顯示分辨率，來源于電子細分和各類干擾的影響，考慮到顯示分辨率為 、確定一個量值需要兩次讀數(shù)，故示值變動引起的局部誤差 1? m? mms ?? 222 ?????? 光學計的測量力為 ，由于是比較測量，只需計算測量力變動對測量結果的影響。若測量是屬于球形測頭測量平面被測件，且材料都是鋼，則壓陷量可按以下公式計算。即 N)( ? PPd ???? 3 ?以 ， 及 代入，得測量力變動引起的局部誤差為 NP 2?mmd 10? NP ??? mms ??? 33 ???????????將上述各項未定系統(tǒng)誤差與隨機誤差綜合，得光學計最大誤差（相當于包含因子為3時的展伸不確定度）為 mmssseeee?? 22222223222124232221????????????????????? 儀(三 )測量誤差 光學計為的比較測量儀，故標準件量塊的誤差將影響測量結果。若選用的量塊為四等，檢定誤差為 ， 為量塊中心長度。使用過程中，所選的量塊一般塊數(shù)不會超過 5塊，只有一塊尺寸大于 ,其余四塊因其尺寸小于 ，故其檢定誤差可認為等于 。得標準件尺寸誤差為 mLL ?)( 3????? )(mmL mm10mm10 m??mmmLmmLmmLLLLLL?22322524232221)100/(100/)/(??????????????????????標 溫度誤差計算式 。量塊的線膨脹系數(shù) ；被測件對量塊的線膨脹系數(shù)差 ；室溫對標準溫度的允許偏差為 ；被測件對量塊的溫度差為 mtttL ???? 32023220 10)()( ???????? 溫 C?/ 6???? C?/ 60 ????? ?? Ct ?3?? Ctt ? ??? mLmL ?? 20230)(10 1222223 ??????????? ?溫上述儀器誤差 、標準件誤差 與溫度誤差 均為極限誤差，它們的方和根值即為立式光學計的測量總誤差（相當于包含因子為 3時的展伸測量不確定度） mmmLmmL ?2222)100/()100/( ??????????? 溫標儀測儀? 標? 溫?可以證明，在 的測量范圍內(nèi)，上式小于并接近于 ，因此，測量總誤差可用簡單的一次式代替。即 mmL )180~10(? mmmL ?)100/( ??? mmmL ?)( ????? 測 第六節(jié) 儀器精度設計 儀器精度設計是儀器精度綜合的反問題，其根本任務是 將給定的儀器總誤差合理地分配到儀器的各個組成部件上 ，為正確設計儀器的各個組成部件結構以及制定零部件的公差和技術要求提供依據(jù)。對于一些對儀器精度影響較大的環(huán)節(jié)給予較嚴的精度指標；對于那些對儀器精度影響較小的環(huán)節(jié)給予較寬松的精度指標，在滿足儀器總精度要求的前提下使制造成本降致最小。 一、儀器精度指標的確定 若略去某項誤差對總誤差的影響小于 不略去結果的 1/10，則該項誤差可視為微小誤差。微小誤差是可以忽略不計的。 在一定的環(huán)境條件下，利用一定的測量原理和方法，將被測量同標準量相比較的過程稱為測量。因此，測量人員、測量儀器、環(huán)境條件、原理方法、測量對象和標準都將導致測量誤差，那么，測量結果的合成不確定度為 222222 象方條人標器 UUUUUUU c ?????? 在測量中，若測量儀器（包括測量標準）的不確定度為 ，其余誤差的合成不確定度為 ，考慮到一般兩者不相關，故上式可改寫成 1U2U 2221 UUc ??略去 后合成不確定度即為 ，它與不略去的合成不確定度 之差為 ，由微小誤差定義，則應滿足 ，解之 1U 2U 2221 UU ? 22221 UU ??222122221 101 UUUUU ???? 22221 313131 UUUU c ???? 這就是說，測量儀器和測量標準的誤差只需為測量總誤差的 1/3，其對測量精度的影響是微不足道的，可略去不計。在機械行業(yè)的參數(shù)檢測中，確定測量儀器或設備精度的通行的原則就是：儀器或設備總誤差與被測參數(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 。 2. 檢測能力指數(shù)法 測量的性質的不同，可分為三類： pcM? 參數(shù)檢驗 通過測量判斷被測參數(shù)的量值是否處在事先規(guī)定的范圍 內(nèi)。為了保證判斷的可靠性，測量結果的總不確定度應該盡量小，即 。 ? 參數(shù)監(jiān)控 利用測出的信息去控制生產(chǎn)過程，以實現(xiàn)將被檢參數(shù)的量值控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。因此，無論是人工監(jiān)測控制，還是自動調(diào)節(jié)控制，就其本質而言，都與檢驗是類似的，是通過測量將被測參數(shù)控制在某個事先規(guī)定的范圍 內(nèi)，所不同的是監(jiān)控是在生產(chǎn)過程中進行，檢測結果要干預生產(chǎn)過程，以排除不正常的生產(chǎn)狀態(tài)，屬于主動測量。相比之下，對監(jiān)控過程的測量精度要求應該比參數(shù)檢驗更高。 T TUc ??參數(shù)測量 要求測定被測參數(shù)的具體量值，要求測量結果的總不確定度 小于等于所允許的測量誤差 。 允? cU 檢測能力指數(shù)用以衡量檢測能力的狀況，定義為 pcM cpc UTuTM26 ?? 為測量結果的標準不確定度； 為測量結果的總 (展伸 )不確定度 (置信概率%，包含因子 )。 ?針對參數(shù)檢驗， 是被測參數(shù)允許的變化范圍，即被測參數(shù)公差； ?針對參數(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； ?針對參數(shù)測量， 為兩倍允許的測量誤差 2 。 越大，檢測能力越高。 u cU 3?pkT 允?T pcM獲取測量的總不確定度 ( 或 )比較困難，但獲取測量儀器精度指標是比較容易的。因為測量的總合成不確定度為 ，其中， 為測量儀器（包括標準）的不確定度； 為除測量儀器以外的所有因素造成測量的合成不確定度。從經(jīng)濟性方面看應盡量增大 ，這樣有利于降低測量儀器的造價；而從測量精度方面看應盡量使成為微小誤差，使其對測量總精度所產(chǎn)生的影響微不足道。根據(jù)微小誤差原理 應小于 1/3，但據(jù)調(diào)查，在實際的檢測實踐中， 從 ?的情況均存在。但在宏觀上，考慮普遍、適中的情況，取 。據(jù)此，用測量儀器的不確定度去估計檢測能力指數(shù)的定義式為 ucU 2221 UUU c ??1U2U1 cUU /1 cUU /1 Uc ? 13UTMpc ? 132UM pc 允??或 依據(jù)檢測能力指數(shù)數(shù)值的不同以及不同的檢測性質，將現(xiàn)行的計量檢測精度狀況分為 A、 B、 C、 D、 E五個精度等級，檢測能力指數(shù)依次由高到低， 級檔 A B C D E Mcp 3?5 2?3 ?2 1? ?1 T/U1 6?10 4?6 3?4 2?3 ?2 T/U1 9?15 6?9 ?6 3? ?3 Mcp ?2 ? 1? ?1 ? ?允 /U1 ?3 2? ?2 1? ?1 T/U1 5?6 4?5 3?4 2?3 ?2 檢測能力評價 足夠 一般 不足 低 檢測 與 監(jiān)控 測量 在儀器的精度設計中，通常根據(jù)設計任務所提出的檢測能力指數(shù) 的大小和被測參數(shù)的變化范圍或者檢測精度的要求，確定測量儀器或設備的精度指標。其優(yōu)勢在于，它充分考慮了測量性質的不同以及檢測能力要求的不同，對測量儀器相應提出了不同的精度要求，從而使測量儀器精度指標的制定更加科學合理。 pcM 例 29 已知被檢凸輪軸凸輪升程公差為 ?，設計一臺檢測狀況為 A級的凸輪軸凸輪檢驗儀，試確定它的不確定度。 由題意知， ，由于該測量任務只須檢測凸輪升程合格與否，故屬于參數(shù)檢驗，查表得 ，則 取 ，即所設計的凸輪升程檢驗儀的不確定度為 驗要求。 mmT ??? 5~3?pcM mmmmMTUcp)~()5~3(3 ????mmU ?例 210 設計一臺用于港口計量進出口散裝糧食的軌道衡，要求其測量狀況為 A級，確定該軌道衡的精度。 根據(jù)國際慣例，港口散裝糧食計量誤差范圍為 ，超出要予以索賠，因而被測對象的測量誤差 。由于糧食計量屬于測量，對于 A級測量，查表得 ，那么 取 可滿足計量要求。 %? %??? 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）。根據(jù)一般經(jīng)濟工藝水平給出這些環(huán)節(jié)具體的系統(tǒng)誤差值，算出儀器系統(tǒng)誤差，最后合成總系統(tǒng)誤差。 2)目標 ： ? 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措施減小系統(tǒng)誤差，或推翻原設計方案重新設計。 ? 如果系統(tǒng)誤差大于 1/2或小于儀器允許的總極限誤差，一般可以先減小有關環(huán)節(jié)的誤差值，然后再考慮采用一些誤差補償措施。 ? 如果系統(tǒng)誤差小于或接近儀器允許的總誤差的 1/3，則初步認為所分配的系統(tǒng)誤差值是合理的，待確定隨機誤差值時再進行綜合平衡。 （一）系統(tǒng)誤差分配 在儀器允許的總誤差 中扣除總系統(tǒng)誤差 ，剩下的是允許的總隨機誤差和總未定系統(tǒng)誤差之和 ，即 通常依據(jù) 等作用原則