【正文】 兩點(diǎn)示值來(lái)實(shí)現(xiàn)。兩塊量塊尺寸小于 、相差 。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。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(jī)誤差 若測(cè)桿的配合間隙的最大值為 ，故測(cè)桿的傾側(cè)角的變動(dòng)范圍為 mmm ?? radradl m ????????? 測(cè)桿的傾側(cè)一方面會(huì)使測(cè)桿的垂直長(zhǎng)度變化，但因其為二階微量可忽略不計(jì)。另一方面測(cè)桿傾側(cè) 角后會(huì)使反射鏡擺動(dòng)臂長(zhǎng)度 a發(fā)生變化 ，見(jiàn)圖 。由儀器原理 當(dāng)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 ax ??mma ? mmalss ??? 5311 ?????????? ?圖 2—29 測(cè)桿配合間隙引起的誤差 測(cè)桿的傾側(cè)一方面會(huì)使測(cè)桿的垂直長(zhǎng)度變化，但因其為二階微量可忽略不計(jì)。另一方面測(cè)桿傾側(cè) 角后會(huì)使反射鏡擺動(dòng)臂長(zhǎng)度 發(fā)生變化 ，見(jiàn)圖 。由儀器原理 當(dāng)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(dòng)通常為 個(gè)顯示分辨率，來(lái)源于電子細(xì)分和各類干擾的影響，考慮到顯示分辨率為 、確定一個(gè)量值需要兩次讀數(shù)，故示值變動(dòng)引起的局部誤差 1? m? mms ?? 222 ?????? 光學(xué)計(jì)的測(cè)量力為 ，由于是比較測(cè)量，只需計(jì)算測(cè)量力變動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。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。即 N)( ? PPd ???? 3 ?以 ， 及 代入，得測(cè)量力變動(dòng)引起的局部誤差為 NP 2? mmd 10? NP ??? mms ??? 33 ???????????將上述各項(xiàng)未定系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差綜合，得光學(xué)計(jì)最大誤差（相當(dāng)于包含因子為3時(shí)的展伸不確定度）為 mmssseeee?? 22222223222124232221????????????????????? 儀(三 )測(cè)量誤差 光學(xué)計(jì)為的比較測(cè)量?jī)x，故標(biāo)準(zhǔn)件量塊的誤差將影響測(cè)量結(jié)果。若選用的量塊為四等，檢定誤差為 ， 為量塊中心長(zhǎng)度。使用過(guò)程中，所選的量塊一般塊數(shù)不會(huì)超過(guò) 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(rèn)為等于 。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 。量塊的線膨脹系數(shù) ；被測(cè)件對(duì)量塊的線膨脹系數(shù)差 ；室溫對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溫度的允許偏差為 ；被測(cè)件對(duì)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(biāo)準(zhǔn)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(xué)計(jì)的測(cè)量總誤差（相當(dāng)于包含因子為 3時(shí)的展伸測(cè)量不確定度） mmmLmmL ?2222)100/()100/( ??????????? 溫標(biāo)儀測(cè)儀? 標(biāo)?溫?可以證明，在 的測(cè)量范圍內(nèi)，上式小于并接近于 ，因此，測(cè)量總誤差可用簡(jiǎn)單的一次式代替。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(wèn)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)。對(duì)于一些對(duì)儀器精度影響較大的環(huán)節(jié)給予較嚴(yán)的精度指標(biāo)；對(duì)于那些對(duì)儀器精度影響較小的環(huán)節(jié)給予較寬松的精度指標(biāo)，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(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。微小誤差是可以忽略不計(jì)的。 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(guò)程稱為測(cè)量。因此，測(cè)量人員、測(cè)量?jī)x器、環(huán)境條件、原理方法、測(cè)量對(duì)象和標(biāo)準(zhǔn)都將導(dǎo)致測(cè)量誤差，那么，測(cè)量結(jié)果的合成不確定度為 222222 象方條人標(biāo)器 UUUUUUU c ?????? 在測(cè)量中，若測(cè)量?jī)x器（包括測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)）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(guān)，故上式可改寫(xiě)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(yīng)滿足 ，解之 1 2U 2221 UU ? 22221 UU ??222122221 101 UUUUU ???? 22221 313131 UUUU c ???? 這就是說(shuō)，測(cè)量?jī)x器和測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的誤差只需為測(cè)量總誤差的 1/3，其對(duì)測(cè)量精度的影響是微不足道的，可略去不計(jì)。在機(jī)械行業(yè)的參數(shù)檢測(cè)中，確定測(cè)量?jī)x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(lái)自于 微小誤差原理 。 2. 檢測(cè)能力指數(shù)法 測(cè)量的性質(zhì)的不同，可分為三類： pcM? 參數(shù)檢驗(yàn) 通過(guò)測(cè)量判斷被測(cè)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(cè)量結(jié)果的總不確定度應(yīng)該盡量小，即 。 ? 參數(shù)監(jiān)控 利用測(cè)出的信息去控制生產(chǎn)過(guò)程，以實(shí)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(wú)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(guò)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(guò)程中進(jìn)行，檢測(cè)結(jié)果要干預(yù)生產(chǎn)過(guò)程，以排除不正常的生產(chǎn)狀態(tài)，屬于主動(dòng)測(cè)量。相比之下，對(duì)監(jiān)控過(guò)程的測(cè)量精度要求應(yīng)該比參數(shù)檢驗(yàn)更高。 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 。 允? cU 檢測(cè)能力指數(shù)用以衡量檢測(cè)能力的狀況，定義為 pcM cpc UTuTM26 ?? 為測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度； 為測(cè)量結(jié)果的總 (展伸 )不確定度 (置信概率%，包含因子 )。 ?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 。 越大，檢測(cè)能力越高。 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?jī)x器精度指標(biāo)是比較容易的。因?yàn)闇y(cè)量的總合成不確定度為 ，其中， 為測(cè)量?jī)x器（包括標(biāo)準(zhǔn)）的不確定度； 為除測(cè)量?jī)x器以外的所有因素造成測(cè)量的合成不確定度。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?jī)x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。根據(jù)微小誤差原理 應(yīng)小于 1/3，但據(jù)調(diào)查，在實(shí)際的檢測(cè)實(shí)踐中， 從?。但在宏觀上，考慮普遍、適中的情況，取 。據(jù)此，用測(cè)量?jī)x器的不確定度去估計(jì)檢測(cè)能力指數(shù)的定義式為 ucU 2221 UUU c ??1U2U1 cU/1 cUU /1 Uc ? 13UTMpc ? 132UM pc 允??或 依據(jù)檢測(cè)能力指數(shù)數(shù)值的不同以及不同的檢測(cè)性質(zhì)，將現(xiàn)行的計(jì)量檢測(cè)精度狀況分為 A、 B、 C、 D、 E五個(gè)精度等級(jí)，檢測(cè)能力指數(shù)依次由高到低， 級(jí)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(cè)能力評(píng)價(jià) 足夠 一般 不足 低 檢測(cè) 與 監(jiān)控 測(cè)量 在儀器的精度設(shè)計(jì)中，通常根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)所提出的檢測(cè)能力指數(shù) 的大小和被測(cè)參數(shù)的變化范圍或者檢測(cè)精度的要求，確定測(cè)量?jī)x器或設(shè)備的精度指標(biāo)。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?jī)x器相應(yīng)提出了不同的精度要求，從而使測(cè)量?jī)x器精度指標(biāo)的制定更加科學(xué)合理。 pcM 例 29 已知被檢凸輪軸凸輪升程公差為 ?，設(shè)計(jì)一臺(tái)檢測(cè)狀況為 A級(jí)的凸輪軸凸輪檢驗(yàn)儀，試確定它的不確定度。 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。 mmT ??? 5~3?pcM mmmmMTUcp)~()5~3(3 ????mmU ?例 210 設(shè)計(jì)一臺(tái)用于港口計(jì)量進(jìn)出口散裝糧食的軌道衡，要求其測(cè)量狀況為 A級(jí)，確定該軌道衡的精度。 根據(jù)國(guó)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 。由于糧食計(jì)量屬于測(cè)量，對(duì)于 A級(jí)測(cè)量，查表得 ，那么 取 可滿足計(jì)量要求。 %? %??? 允 2~ )%~()2~(3%321 ??????cpMU 允% ??U 二、誤差分配方法 1)分配過(guò)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）。根據(jù)一般經(jīng)濟(jì)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(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(shuō)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)。 ? 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(guān)環(huán)節(jié)的誤差值，然后再考慮采用一些誤差補(bǔ)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(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。 （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(jī)誤差和總未定系統(tǒng)誤差之和 ，即 通常依據(jù) 等作用原則與加權(quán)作用原則 兩種原則來(lái)分配總隨機(jī)誤差。 （二）